特高壓輸電線路地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)可行性分析

呂國釗

(河北省電力勘測設(shè)計(jì)研究院，石家莊　050031)

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特高壓輸電線路地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)可行性分析

呂國釗

(河北省電力勘測設(shè)計(jì)研究院，石家莊050031)

摘要：介紹鐵塔基礎(chǔ)形式現(xiàn)狀，提出地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)形式，以某特高壓輸電線路工程為例，對地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)、插入式基礎(chǔ)、直柱柔性基礎(chǔ)形式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)果表明地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)具有節(jié)省材料、施工便捷、降低造價(jià)的特點(diǎn)，在輸電線路工程中具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：輸電線路；基礎(chǔ)工程；地腳螺栓；斜柱基礎(chǔ)；插入式基礎(chǔ)

基礎(chǔ)工程是輸電線路工程的重要組成部分，其造價(jià)、工期在整個(gè)線路工程中占很大比重。因此針對不同的基礎(chǔ)作用力、地質(zhì)水文條件因地制宜選擇基礎(chǔ)形式，不僅可以降低工程造價(jià)，而且為線路的安全運(yùn)行提供了必要的保障。只有尋求受力更合理的鐵塔基礎(chǔ)形式，并對已有的基礎(chǔ)形式進(jìn)行優(yōu)化和改良，才能達(dá)到減少材料量，降低工程造價(jià)，降低單公里指標(biāo)的目的。

1鐵塔基礎(chǔ)形式現(xiàn)狀

目前平原地區(qū)的輸電線路工程，基礎(chǔ)形式多采用直柱柔性基礎(chǔ)或插入角鋼式基礎(chǔ)，在地下水豐富且地質(zhì)條件泥砂地區(qū)采用剛性基礎(chǔ)，對有沖刷、河中立塔以及港口海邊地區(qū)多采用灌注樁基礎(chǔ)[1]，這些基礎(chǔ)形式各有特點(diǎn)。特高壓輸電線路工程一般采用多分裂導(dǎo)線，每根分裂導(dǎo)線的截面較大，交流特高壓一般在600 mm2以上，直流特高壓一般在1 000 mm2以上，而且使用檔距大、安全系數(shù)高。由此鐵塔所受的上部荷載較大，導(dǎo)致其基礎(chǔ)作用力比常規(guī)線路要大的多。對比普通常規(guī)線路，直線塔增加約130%~190%，耐張塔增加約88%~239%(相同風(fēng)速、呼高、上拔力、下壓力、水平力)，所以對基礎(chǔ)的合理優(yōu)化則顯得更為重要。只針對平原地區(qū)采用比例最高的2種基礎(chǔ)形式直柱柔性基礎(chǔ)和插入式角鋼基礎(chǔ)進(jìn)行改良和優(yōu)化，得到了一種優(yōu)化的基礎(chǔ)形式：地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)。

2地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)的特點(diǎn)

地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)的主柱向鐵塔的正面及側(cè)面雙面傾斜，基礎(chǔ)主柱坡度與塔腿主材坡度一致，外觀與插入式基礎(chǔ)相同。不同的是基礎(chǔ)與塔身通過帶有坡度的傾斜地腳螺栓進(jìn)行連接，傾斜的地腳螺栓與基礎(chǔ)頂面垂直并且其坡度與塔腿主材坡度一致，塔腳板與塔腿主材垂直。簡單說就是斜柱斜頂斜地腳螺栓。其計(jì)算方法在DL/T 5219-2005《架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》9.12節(jié)中已明確給定[2]。

地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)完全繼承了插入式基礎(chǔ)和直柱柔性基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)于直柱柔性基礎(chǔ)的特點(diǎn)在于，鐵塔對基礎(chǔ)的作用力可以沿主柱方向直接傳至基礎(chǔ)底板中心。根據(jù)DL/T 5219-2005 9.12中公式計(jì)算，斜柱較直柱來說，其主柱截面所受到的軸向力僅增大1%～2%，但其水平方向作用力減少70%～90%，極大的改善了基礎(chǔ)主柱和底板的受力情況，既減小了作用在主柱正截面和底板上的彎矩，又減小了作用在基底邊緣的應(yīng)力，使基礎(chǔ)受力更趨合力。從而達(dá)到減少基礎(chǔ)混凝土和鋼筋的用量，降低工程造價(jià)的目的。而且因?yàn)樗椒较蜃饔昧p小，地腳螺栓所承受的剪切作用變小，更趨安全。

地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)優(yōu)于插入式基礎(chǔ)的特點(diǎn)在于插入式基礎(chǔ)插入角鋼的定位難度大，若施工誤差較大，則會造成無法安裝或強(qiáng)行安裝。強(qiáng)行安裝會產(chǎn)生附加應(yīng)力，給線路運(yùn)行留下了安全隱患。地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)則可以通過塔腳板上的螺栓孔徑和地腳螺栓直徑差值進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證了鐵塔和基礎(chǔ)的順利連接安裝。

3技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案比較分析

以某特高壓輸電線路工程為例，基本設(shè)計(jì)條件是風(fēng)速27 m/s(高度10 m)，6×JL1/G3A-1250/70導(dǎo)線，同塔單回雙極架設(shè)，全線無水。以直線塔Z27102和Z27104 2種鐵塔為例，對地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)、插入式基礎(chǔ)以及直柱柔性基礎(chǔ)這3種基礎(chǔ)形式進(jìn)行方案比較。3種基礎(chǔ)形式外觀和樣式見圖1。

圖1　3種基礎(chǔ)形式外觀和樣式

基礎(chǔ)作用力和地質(zhì)條件見表1和表2，基礎(chǔ)材料量和造價(jià)見表3。

由表3可以看出，相同條件下地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)的底板尺寸和基礎(chǔ)埋深最小，挖方量最小，減少了對環(huán)境的破壞。地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)的鋼筋量和混凝土量最小，其鋼筋綁扎，基礎(chǔ)支模，混凝土澆筑的施工工作量最小。根據(jù)3種基礎(chǔ)的施工特點(diǎn)，施工工作量越小，施工越方便簡單，工作時(shí)間越短。

表1基礎(chǔ)作用力kN

塔型TTxTyNNxNyZ2710215812061872027257228Z2710416452432302311314284

注：表中所列為各塔型最高呼高的基礎(chǔ)作用力。

表2地質(zhì)情況

地基承載力/kPa土壤重度/(kN·m-3)地基土類型地下水上拔角/(°)11016可塑無20

表3單基材料量

塔型基礎(chǔ)形式地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)插入式基礎(chǔ)主柱柔性基礎(chǔ)Z27102C25混凝土/m348.7748.7755.33總鋼材/kg5304.305615.505932.70底板×埋深/m3.80×4.003.80×4.004.30×3.90Z27104C25混凝土/m349.3549.3555.61總鋼材/kg4487.6059027077底板×埋深/m3.80×4.103.80×4.104.50×3.90

注：表中總鋼材包含地腳螺栓及插入角鋼。

對比3種基礎(chǔ)形式所用的材料量，地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)≤插入式基礎(chǔ)≤直柱柔性基礎(chǔ)。地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)與插入式基礎(chǔ)材料量相差不大，但與直柱柔性基礎(chǔ)比較，混凝土量節(jié)約11.3%～11.9%，基礎(chǔ)鋼材節(jié)約5.3%～16.6%。

通過上述分析，得出相同條件下，采用地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)，材料量最少、造價(jià)最低、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最優(yōu)、施工最便捷。

4結(jié)論

地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)作為一種改良的基礎(chǔ)形式，與一般基礎(chǔ)相比具有受力更合力、節(jié)省材料量，以及降低本體造價(jià)等顯著優(yōu)點(diǎn)。并且適應(yīng)性廣，只要地質(zhì)條件不是十分惡劣，適用于柔性基礎(chǔ)的塔位均可以采用此種基礎(chǔ)形式。并且根據(jù)地質(zhì)水文情況合理采用此基礎(chǔ)形式，線路工程的本體造價(jià)會明顯降低，因此地腳螺栓式斜柱基礎(chǔ)具有在特高壓輸電線路工程中推廣應(yīng)用的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]張殿生.電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊[M].2版.北京:中國電力出版社,2003.

[2]DL/T 5219-2005,架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].

本文責(zé)任編輯：羅曉曉

Possibility Analysis on Slope Column Foundation with AnchorBolt in UHV Transmission Line

Lv Guozhao

(Hebei Electric Power Design & Research Institute, Shijiazhuang 050031, China)

Abstract:This paper introduces slope column foundation with anchor bolts，takes the aultra-high voltage transmission line project as an example, then through technical and economic comparison with other two kinds of foundation form, finds base foundation types,advances the slope column foundation with anchor bolt has the advantages of saving material, convenient construction, and low cost. So this foundation form has application value in transmission line project.

Key words:transmission line; foundation work;anchor bolt；slope colume foundation；insert type foundation

中圖分類號：TM754

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1001-9898(2016)01-0046-02

作者簡介：呂國釗(1984-)，男，工程師，主要從事輸電線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

收稿日期：2015-05-12