研究斜坡地形輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計

張華宇

摘 要：目前，人們對電能的需求量越來越大，這在一定程度上促進(jìn)了電力行業(yè)的發(fā)展，輸電線路覆蓋的范圍也越來越大。輸電線路常需要在斜坡地形上建設(shè)，這比平地更加困難。為了提高線路的穩(wěn)定性，必須對斜坡地形輸電線路的基礎(chǔ)設(shè)計進(jìn)行分析，從而為人們提供更加穩(wěn)定的電能。

關(guān)鍵詞：斜坡地形；基礎(chǔ)設(shè)計；輸電線路；土石方

中圖分類號：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.04.016

我國土地資源短缺，在此背景下，輸出線路可選擇的建設(shè)空間較小，因此，線路常會穿越地形復(fù)雜的斜坡地形。這些區(qū)域的環(huán)境惡劣、地質(zhì)情況復(fù)雜，大型設(shè)備難以進(jìn)入，施工中使用的大量設(shè)備通常都要依靠人工方式運輸，因此，需要做好基礎(chǔ)設(shè)計。

1 邊坡縮減與埋深增加的關(guān)系

在斜坡地形輸電線路的設(shè)計過程中，要想使得最終的設(shè)計結(jié)果達(dá)到期望要求，在具體設(shè)計過程中，需要做好邊坡縮減與埋深關(guān)系分析。邊坡縮減與埋深增加量兩者之間的關(guān)系見圖1.

在具體分析過程中可以發(fā)現(xiàn)，如果b與L的大小相等，則在具體處理過程中需要抬高基礎(chǔ)面，抬高的數(shù)值為ΔH.為了確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，必須要增加埋深。為了彌補(bǔ)結(jié)構(gòu)在承載力上的缺陷，埋深需要增加S.

2 最小保護(hù)距離

最小保護(hù)距離指的是在確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基礎(chǔ)下，邊坡的最小保護(hù)距離。在輸電線路工程中，為了減小工程對周圍環(huán)境造成的不良影響，在具體施工中應(yīng)盡量減少土石方工程量。基礎(chǔ)邊坡本身必須具有足夠的安全尺寸，這是在工程施工中必須進(jìn)行探討和分析的問題，其不僅會對工程的經(jīng)濟(jì)效益造成影響，且也會對工程的安全性造成影響。

針對臨坡技術(shù)或斜坡基礎(chǔ)，在具體設(shè)計過程中要實現(xiàn)抗撥穩(wěn)定的掏挖類原狀土基礎(chǔ)邊坡最小保護(hù)距離B1，計算公式如下：

B1≥L+0.5. （1）

L=γ（sina1-sina2）+D/2. （2）

γ=ht/（cos（π/4-Ф/2）-sina）. （3）

a=（π/4+Ф/2）×（D/2ht）2. （4）

a1=π/4-Ф. （5）

a2=π/2-a. （6）

式（1）中：ht為位于平地上埋深；L為斜坡點到樁基礎(chǔ)中心的距離；Ф為黃金分割比，取近似值0.618；a為斜坡與水平面之間的夾角。

斜面與水平面相交點向上的延長線與桿塔高度在水平相方向的延長線相交，該相交點與其對丁斜坡水平方向點的距離為0.5 m，滿足抗壓穩(wěn)定邊坡最小距離a2≥2.5D-ht/tanβ+D/2=3D-ht/tanβ的要求，且a2≥2.5 m。其中，角β為斜坡與水平邊的夾角。

綜上分析可發(fā)現(xiàn)，在具體設(shè)計過程中，在滿足桿塔荷載要求的情況下，斜坡地形邊坡最小保護(hù)距離a=max{a1，a2，2.5}。

3 實例分析

斜坡地形輸出線路基礎(chǔ)設(shè)計過程中涉及到的具體參數(shù)內(nèi)容如表1所示。

參數(shù) 具體內(nèi)容

土體參數(shù) γ=16，kN/m3；c=40 kPa；Ф=18°

基礎(chǔ)尺寸 d=1.2 m；D=2.5 m；ht=4.0 m

斜坡地形 B=25°；B=5.58 m

通過表1中的數(shù)據(jù)計算可以得到a1≥4 m，a2≥1 m，因此，a=4 m。通過上述分析不難發(fā)現(xiàn)，基面抬高ΔH與埋深增加量S之間存在一定的關(guān)系，兩者之間對應(yīng)的具體關(guān)系如表2所示。

表2中的數(shù)據(jù)都是在β=25°的情況下計算而得。通過表2中的數(shù)據(jù)可知，在具體設(shè)計過程中，如果基面降低1.49 m，則基礎(chǔ)需加深0.39 m。需要設(shè)計人員特別注意的是，在同樣的地質(zhì)環(huán)境下，如果坡度角度不同，基面抬高值與基礎(chǔ)埋深增加量兩者之間的關(guān)系也會發(fā)生變化。因此，設(shè)計中必須依據(jù)角度上的差別進(jìn)行分別計算。只有這樣，才能確保最終結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

在確?？箵艹休d力的基礎(chǔ)上，設(shè)計中應(yīng)在確保結(jié)構(gòu)合理情況下盡量提高基面，并在此過程中適當(dāng)增加基礎(chǔ)埋深。需要注意的是，在此過程中，整體斜坡地形總土石方開挖量會減小。通過設(shè)計可以發(fā)現(xiàn)，在其他條件都相同的情況下，隨著坡角角度的變大，基礎(chǔ)埋深量將會逐漸減小。

邊坡減少量ΔH與埋深增加量S兩者之間的關(guān)系對臨坡基礎(chǔ)造成的影響十分特殊。如果基礎(chǔ)原始坡頂距B與破裂起始點至基礎(chǔ)中心的距離L相等時，邊坡減少量ΔH與降基面抬高值ΔH成正比，具體關(guān)系為：

Δ=ΔH/tanβ. （7）

在設(shè)計中，相關(guān)邊坡減少量、將基面抬高值與基礎(chǔ)埋深增加量之間的具體關(guān)系如表3所示。

通過表3中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)基面降低1.47 m時，為了確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，基礎(chǔ)需要加深1.21 m。需要注意的是，表2中的原始坡頂距B=L=3.52 m。

對表2與表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn)，基面抬高值相同的情況下，由于表2中的原始坡頂距離較大，而在具體施工中，基礎(chǔ)中被消減掉的土地較少，在此背景之下，基礎(chǔ)抗拔承載力損失小，埋深增加量較少。

4 結(jié)束語

隨著輸電線路規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，在桿塔搭建過程中，常在斜坡地形下進(jìn)行。基于此，本文針對斜坡地形輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行了分析，對邊坡減少量與埋設(shè)增加量的關(guān)系進(jìn)行了深度探討，以期為相關(guān)工作人員的工作提供一定的支持，促進(jìn)我國電力行業(yè)的健康發(fā)展。

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〔編輯：劉曉芳〕