輸電線路桿塔基礎(chǔ)選型及優(yōu)化設(shè)計(jì)探究

吳善春

（廈門市天地開發(fā)建設(shè)有限公司，福建廈門　361009）

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輸電線路桿塔基礎(chǔ)選型及優(yōu)化設(shè)計(jì)探究

吳善春

（廈門市天地開發(fā)建設(shè)有限公司，福建廈門361009）

摘要：輸電線路工程體系的基礎(chǔ)選型及優(yōu)化至關(guān)重要，直接關(guān)系到線路的工程安全、造價(jià)和對(duì)環(huán)境的影響，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究前，在熟悉地勘報(bào)告的前提下，針對(duì)具體的塔位和地質(zhì)情況因地制宜地做到經(jīng)濟(jì)、適用與合理，盡量減少開挖土方對(duì)環(huán)境的破壞，使每種基礎(chǔ)型式能夠最大程度地適應(yīng)具體地質(zhì)條件及桿塔型式，滿足其承載力與桿塔的上拔力或下壓力的平衡與穩(wěn)定，綜合分析比較，對(duì)線路基礎(chǔ)選型和優(yōu)化進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：輸電線路；基礎(chǔ)；選型；優(yōu)化

1　基礎(chǔ)選型

基礎(chǔ)主要有斜柱板式基礎(chǔ)、直柱全掏基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)、巖石錨桿基礎(chǔ)等。

1.1斜柱板式基礎(chǔ)

斜柱板式基礎(chǔ)主要利用回填土的自重抵抗基礎(chǔ)的上拔力，基礎(chǔ)底板大而薄，雙向配筋以承擔(dān)基礎(chǔ)力引起的彎矩和剪力，受力合理,能節(jié)省材料,是目前送電線路最常用的基礎(chǔ)型式［1］。但其立柱傾斜率,使其質(zhì)量控制點(diǎn)多,基礎(chǔ)的施工質(zhì)量難于有效控制，此類基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，基礎(chǔ)主柱懸臂長度與底板厚度的比值得小于3。

1.2直柱全掏基礎(chǔ)

直柱全掏基礎(chǔ)型式廣泛用于高壓輸電線路中，山區(qū)丘陵地區(qū)地質(zhì)條件比較好的鐵塔基礎(chǔ)使用，棄土棄渣少，水土流失量較少，對(duì)環(huán)境影響破壞?。惶屯诨A(chǔ)的計(jì)算有三項(xiàng)：上拔、下壓、側(cè)向彎矩；基礎(chǔ)底面邊緣最大壓力設(shè)計(jì)值不大于調(diào)整后的地基承載力特征值的1.2倍。

1.3鉆孔灌注樁基礎(chǔ)

鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)：施工噪聲小，設(shè)計(jì)樁直徑較大的、且在各種地基上均可使用；缺點(diǎn)：較依賴于施工質(zhì)量，其質(zhì)量的好壞對(duì)樁的承載力影響很大，混凝土質(zhì)量較難控制，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，成孔速度慢，泥渣污染環(huán)境；鉆孔灌注樁由于其施工工藝成熟、承載力高、適用范圍廣，可根據(jù)具體的地質(zhì)條件加以選擇。

根據(jù)閩南典型的地質(zhì)情況，基礎(chǔ)選型總結(jié)得出幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：①對(duì)于微風(fēng)化和中等風(fēng)化的巖石地基，其開挖難度大，可以考慮采用巖石錨桿基礎(chǔ)。②在黏性土為主的山區(qū)，作用力較小的直線塔，可以優(yōu)先考慮掏挖基礎(chǔ)或板式斜柱基礎(chǔ)，少數(shù)地質(zhì)較差、掏挖比較困難的塔位采用斜柱式基礎(chǔ)。③海邊、淤泥質(zhì)土主要采用灌注樁基礎(chǔ)或者換填土等地基處理后采用板式基礎(chǔ)，檔距大或者作用力較大的直線塔、轉(zhuǎn)角塔優(yōu)選樁基礎(chǔ)，結(jié)合塔位的實(shí)際地質(zhì)情況和參數(shù)來選擇基礎(chǔ)型式。

2　優(yōu)化設(shè)計(jì)

架空送電線路基礎(chǔ)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有別于高層建筑、橋梁，因此，大量的高層建筑、橋梁地基基礎(chǔ)研究成果并不能在架空送電線路基礎(chǔ)中廣泛應(yīng)用［2］。

2.1斜柱基礎(chǔ)與直柱基礎(chǔ)的比選優(yōu)化

（1）斜插式基礎(chǔ)與直柱式基礎(chǔ)相比，斜柱基礎(chǔ)順鐵塔主材斜向方向，減少柱頂水平力和地基應(yīng)力，其主柱和底板彎矩也相應(yīng)減小，同時(shí)提高了基礎(chǔ)的抗傾覆和穩(wěn)定性。

（2）斜插式基礎(chǔ)可降低混凝土的用量，同時(shí)可降低鋼筋的用量，其經(jīng)濟(jì)效益明顯。

（3）對(duì)耐張塔且作用力較大的基礎(chǔ)，等截面斜柱基礎(chǔ)較直柱而言可節(jié)省材料，降低造價(jià)。斜柱基礎(chǔ)已經(jīng)成為國內(nèi)110Kv～500Kv線路中首選基礎(chǔ)型式。

2.2基礎(chǔ)埋深的優(yōu)化

當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較好時(shí)，應(yīng)盡可能地達(dá)到最佳埋深，從而有效減小基礎(chǔ)底板的尺寸，降低造價(jià)。①設(shè)計(jì)埋深等于最佳埋深時(shí)，基礎(chǔ)在滿足上拔和下壓穩(wěn)定的同時(shí)，在水平力的作用下，樁側(cè)土的壓應(yīng)力等于地基的承載能力，此時(shí)為最佳狀態(tài)。②當(dāng)設(shè)計(jì)埋深超過最佳埋深時(shí)，基礎(chǔ)主要受下壓控制。③當(dāng)設(shè)計(jì)埋深小于最佳埋深時(shí)，基礎(chǔ)主要受上拔控制?；A(chǔ)的埋深優(yōu)化需結(jié)合地基承載力，以使基礎(chǔ)達(dá)到最佳的受力狀態(tài)，這樣的基礎(chǔ)最為合理。

2.3鐵塔與基礎(chǔ)同時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)

這種設(shè)計(jì)方式主要以鐵塔建設(shè)中使用的鋼材數(shù)量最小為基本的目標(biāo)，所以在設(shè)計(jì)的過程中要先計(jì)算出塔身的坡度，這樣可以有效的提高鐵塔的經(jīng)濟(jì)性，在對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中一定要將其和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)有機(jī)的結(jié)合，一般來說將塔件的傾斜程度控制在主材開合腳允許的范圍內(nèi)，不然不僅會(huì)影響塔桿的穩(wěn)定性，同時(shí)還會(huì)影響到鋼材的使用量［3］。

3　開挖排水溝

施工時(shí)，基面及基坑土石方的開挖會(huì)使原狀穩(wěn)定土體受到擾動(dòng)，而且有時(shí)棄土堆積在塔位坡上，增加了邊坡的附加壓力，在雨水、山洪及其它地表水的沖刷、侵蝕下，容易產(chǎn)生塌方和滑坡；故保持通暢良好的基面排水，有利于挖方邊坡及基礎(chǔ)的土體穩(wěn)定。排水對(duì)于下邊坡土質(zhì)密實(shí)、植被良好且地形較為平緩的塔腿，可直接以樁位為中心向外圍作3％散水，使基面匯水自由流出塔位（見圖1）。

若塔腿下邊坡地形陡峻，此時(shí)需在塔腿外側(cè)開挖環(huán)形基面排水溝，使基面匯水沿排水溝至遠(yuǎn)離塔位20m外的地形較緩處排出。另外，若與塔位相連的山體高于塔位且塔位上方存在匯水面，此時(shí)需在塔位上方依山勢(shì)開挖“”型截水溝，以攔截和排除周圍山坡內(nèi)的匯水。排水溝的內(nèi)壁采用石材（可就地取材）漿砌，以保證流水不會(huì)下滲且溝壁經(jīng)沖刷不會(huì)坍塌。對(duì)于土質(zhì)含砂量較高、粘性較差，或表層為強(qiáng)風(fēng)化巖石，顆粒松散的排水溝，更需保證排水溝內(nèi)壁的漿砌質(zhì)量。

4　結(jié)語

輸電線路基礎(chǔ)選型和優(yōu)化對(duì)工程有著直接的影響，在基礎(chǔ)選型和優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合具體地質(zhì)及地形等條件，基礎(chǔ)型式選用合理優(yōu)化、降低造價(jià)，滿足工期、環(huán)保等要求，提升設(shè)計(jì)水平以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。

參考文獻(xiàn)：

［1］黨波.送電線路常用基礎(chǔ)優(yōu)缺點(diǎn)及適用性［J］.電力與電工,2010 （09）：53-54.

［2］王華輝.送電線路基礎(chǔ)工程型式及設(shè)計(jì)優(yōu)化［J］.電網(wǎng)建設(shè)，2010 （13）.

［3］楊常青.輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和優(yōu)化措施［J］.工業(yè)技術(shù)，2014（37）.

作者簡介：吳善春（1981-），男，工程師，本科，從事輸配電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)管理工作。