輸電線路軟土地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)探析

丁黎

摘 要：昆明地區(qū)廣泛分布有滇池湖沉積層，軟土主要為淤泥質(zhì)土、淤泥、泥炭質(zhì)土、泥炭，其中強(qiáng)泥炭質(zhì)土、泥炭全國(guó)少見(jiàn)。在該地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)必須對(duì)軟土地基給予足夠的重視，設(shè)計(jì)人員在工程實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出了許多輸電線路軟土地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的理念。本文將對(duì)這些設(shè)計(jì)理念進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：輸電線路；軟土地基；基礎(chǔ)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）24-0111-02

隨著昆明城鄉(xiāng)建設(shè)的發(fā)展，軟土地基問(wèn)題日益突出和復(fù)雜。昆明地區(qū)廣泛分布有滇池湖沉積層，軟土主要為淤泥質(zhì)土、淤泥、泥炭質(zhì)土、泥炭，其中強(qiáng)泥炭質(zhì)土、泥炭全國(guó)少見(jiàn)，泥炭土具有低容重、高含水量、高有機(jī)質(zhì)含量、高壓縮性、低強(qiáng)度、慢固結(jié)、高靈敏度和低透水性等特點(diǎn)。為此，輸電線路軟土地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)具有許多實(shí)施上的困難，其中包括工程造價(jià)較高、施工困難和設(shè)計(jì)工作量較大等，針對(duì)這些情況，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程的地形、地質(zhì)、交通條件以及輸電線路工程特點(diǎn)，合理選擇基礎(chǔ)類(lèi)型進(jìn)行設(shè)計(jì)，不但能有效降低工程造價(jià)和施工困難程度，而且減少了設(shè)計(jì)人員的工作總量，可謂是有百利而無(wú)一害。

1 軟土地基基本概述

軟土地基具有多種特點(diǎn)，包括抗剪強(qiáng)度不高、壓縮性較強(qiáng)、承載力較低、天然含水量較大、在外力作用下容易擾動(dòng)等。工程中常見(jiàn)的軟土大多是淤泥質(zhì)土、淤泥，而昆明地區(qū)軟土地基還有泥炭質(zhì)土、泥炭，這就造成在輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中面臨諸多困難。目前，輸電線路在軟土地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)通常使用三種基礎(chǔ)模式，一是板式基礎(chǔ)；二是樁基礎(chǔ)；三是復(fù)合基礎(chǔ)。軟土地基在基礎(chǔ)選型與設(shè)計(jì)模式的選擇中應(yīng)當(dāng)考慮多種因素，并且選擇最適宜工程需要的基礎(chǔ)形式，以此來(lái)達(dá)到工程量的降低，施工難度的降低，還有工程投資的節(jié)約等。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)綜合考慮基礎(chǔ)形式的選擇[1]。

2 軟土地基基礎(chǔ)選型與設(shè)計(jì)

2.1 板式基礎(chǔ)模式

首先介紹一下板式基礎(chǔ)。板式基礎(chǔ)作為常見(jiàn)的基礎(chǔ)形式，在輸電線路中使用十分普遍。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果軟土地基上部有一定厚度的硬殼持力層，且結(jié)構(gòu)荷載較小時(shí)，設(shè)計(jì)人員多會(huì)優(yōu)先使用板式基礎(chǔ)，然而多數(shù)情況下，經(jīng)過(guò)綜合考慮軟土的性質(zhì)特征，板式基礎(chǔ)在軟土地基中的應(yīng)用較為不利，擁有許多問(wèn)題。首先，由于軟土的設(shè)計(jì)參數(shù)容重小、上拔角小、承載力低，所以板式基礎(chǔ)為了滿(mǎn)足工程要求，就需要在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的時(shí)候相應(yīng)增加底板尺寸，甚至把四個(gè)基礎(chǔ)的底板連在一起，形成筏板基礎(chǔ)，增加了基礎(chǔ)工程量；第二，在基礎(chǔ)施工過(guò)程中，軟土在外力作用下容易擾動(dòng)，基坑容易坍塌，這就導(dǎo)致基坑開(kāi)挖較為困難，需要增加基坑支護(hù)、排水等工程量，同時(shí)，由于軟土的特性使得大型工程機(jī)械不能在基坑邊緣運(yùn)作，施工人員就只能動(dòng)用小型工程機(jī)械，甚至是用人工開(kāi)挖的方式來(lái)進(jìn)行基坑開(kāi)挖，無(wú)疑大大增加了工程量和工程施工時(shí)間，可能會(huì)影響到之后的工程進(jìn)度，為整個(gè)施工流程帶來(lái)困難[2]。

2.2 樁基礎(chǔ)模式

樁基礎(chǔ)模式是三種基礎(chǔ)模式中，在軟土地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中使用最為廣泛的一種基礎(chǔ)模式。樁基礎(chǔ)模式適用于所有的軟土地基，并且在施工過(guò)程中不會(huì)像板式基礎(chǔ)那樣出現(xiàn)諸多的問(wèn)題，其施工過(guò)程也較之簡(jiǎn)單，形式單一，易于施工人員進(jìn)行操控。然而樁基礎(chǔ)模式也存在著一些不足之處，由于它僅僅是依靠樁和土的側(cè)摩擦力來(lái)應(yīng)對(duì)上拔力及下壓力，要滿(mǎn)足大荷載的情況下，設(shè)計(jì)時(shí)往往要加大樁徑和樁長(zhǎng)，形式簡(jiǎn)單的同時(shí)又面臨著工程量增加過(guò)多的問(wèn)題，這就造成了樁基礎(chǔ)模式所需投資過(guò)多的局面[3]。

樁基礎(chǔ)模式可以依據(jù)施工方法的不同，劃分為三種，分別是人工挖孔樁基礎(chǔ)模式、預(yù)制樁基礎(chǔ)模式和鉆孔灌注樁基礎(chǔ)模式，這三種模式都有著各自的特點(diǎn)。在軟土地基人工挖孔樁基礎(chǔ)通常是不會(huì)被采用的，不僅是因?yàn)槿斯ら_(kāi)挖的基坑可能會(huì)出現(xiàn)坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，造成安全事故，還有因?yàn)榭赡軙?huì)導(dǎo)致工程造價(jià)過(guò)高的問(wèn)題發(fā)生，不利于施工建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。預(yù)制樁基礎(chǔ)模式比較適合在一定集中區(qū)域內(nèi)使用，由于它的施工流程少，所以施工速度也是樁基礎(chǔ)模式中最快的一種，但是由于運(yùn)輸不利，也很少在輸電線路工程中使用。鉆孔灌注樁基礎(chǔ)模式在輸電線路中的使用率最為頻繁，由于其運(yùn)輸較為便利，設(shè)備要求也較低，因此可以通過(guò)小型機(jī)械來(lái)完成工程施工，它在輸電線路軟土地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中占據(jù)著重要的地位，也是最為推行的一種樁基礎(chǔ)模式[4]。

2.3 板樁復(fù)合基礎(chǔ)模式

板樁復(fù)合基礎(chǔ)在三種基礎(chǔ)模式中，是其他兩種模式的融合型，有著較為廣泛的普及性，它依據(jù)樁截面大小的不同，可以分為三種類(lèi)型，具體包括微型樁復(fù)合基礎(chǔ)、板式中型樁復(fù)合基礎(chǔ)和變截面樁復(fù)合基礎(chǔ)。板樁復(fù)合基礎(chǔ)模式較另外兩個(gè)基礎(chǔ)模式而言有三個(gè)顯著的特點(diǎn)：第一，板樁復(fù)合基礎(chǔ)能夠共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載，充分發(fā)揮樁、板和土相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，形成更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，這樣做的好處有兩個(gè)，分別是可以減少基礎(chǔ)工程量，還可以降低施工費(fèi)用，從而降低工程的整體造價(jià)；第二，板樁復(fù)合基礎(chǔ)可以將板式基礎(chǔ)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致，能夠有效抵抗上部結(jié)構(gòu)的水平作用力對(duì)基礎(chǔ)的不利作用，使得基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定；最后，板樁復(fù)合基礎(chǔ)的施工安裝較其他兩個(gè)基礎(chǔ)模式更加靈活，有利于施工的展開(kāi)，提升工程效率[5]。

2.3.1 螺旋錨復(fù)合基礎(chǔ)

螺旋錨技術(shù)是針對(duì)深層土體抗力的錨固結(jié)構(gòu)，通常將一片或多片螺旋板按照相等間距焊接在鋼桿或較長(zhǎng)的螺桿上。施工過(guò)程中，常運(yùn)用機(jī)械運(yùn)作方式對(duì)螺桿頂部施加壓力，將其扭旋至土層之中，從而提高螺旋錨基礎(chǔ)的抗拉能力以及抗壓能力，試制更具承載力。經(jīng)筆者分析，總結(jié)了較為常見(jiàn)的螺旋錨基礎(chǔ)，主要有以下兩類(lèi)，其一為金屬螺旋錨復(fù)合基礎(chǔ)，其二為玻璃鋼螺旋錨復(fù)合基礎(chǔ)。

螺旋錨復(fù)合基礎(chǔ)的應(yīng)用特點(diǎn)：螺旋模復(fù)合基礎(chǔ)可謂是新的基礎(chǔ)形式，主要是基于傳統(tǒng)的螺旋毛形式，進(jìn)行有效的優(yōu)化、改進(jìn)，它由復(fù)合材料螺旋錨以及剛性基礎(chǔ)承臺(tái)共同組成，是典型的輸電線路桿塔基礎(chǔ)。螺旋錨與承臺(tái)兩者的有效結(jié)合將會(huì)發(fā)揮其水平荷載以及橫向荷載的功能，使之更具豎向抵抗的基礎(chǔ)能力，并極具水平變形能力。新型基礎(chǔ)主要是借助兩種基礎(chǔ)的復(fù)合作用，如若荷載力相對(duì)較小，那么則可運(yùn)用承臺(tái)柱基礎(chǔ)亦或是雙錨形基礎(chǔ)，如若承載較大，那么可運(yùn)用群錨型基礎(chǔ)亦或是承臺(tái)柱基礎(chǔ)。

軟土地基處理的過(guò)程中玻璃鋼型螺旋錨復(fù)合基礎(chǔ)的強(qiáng)度較高，自身重量輕，同時(shí)占地面積少，土地破壞性小，不僅如此，它也具有較強(qiáng)的承載力，施工過(guò)程較為簡(jiǎn)便，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，易于控制，具有顯著的安全性以及可靠性，除此之外，施工過(guò)程中的工程量也相對(duì)較小，一定程度的減少了軟土地基處理過(guò)程中的資金投入，體現(xiàn)了顯著的經(jīng)濟(jì)性。

最后，玻璃鋼螺旋錨群可有效抵抗水平力、上拔力、以及下壓力等，與普通技術(shù)相比沉降度較小，同時(shí)后期維護(hù)也相對(duì)便捷，具有一定的化學(xué)腐蝕、電腐蝕抵抗能力，可在輸電線路完成地基處理過(guò)程中大范圍應(yīng)用，發(fā)揮其應(yīng)用價(jià)值。

2.3.2 新型CFG樁-板復(fù)合基礎(chǔ)

傳統(tǒng)的CFG樁指的是在碎石樁中摻入一定量的水泥、粉煤灰以及石屑，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢柚瞥烧扯容^高的樁體，通常被稱(chēng)作水泥粉煤灰碎石樁。而新型CFG樁板復(fù)合基礎(chǔ)則是在傳統(tǒng)的CFG樁基礎(chǔ)之上適當(dāng)?shù)呐浣睿岣邩兜膹?qiáng)度以及剛性，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝詷?，而后再將柔性樁與柔性大板搭配使用，以抵抗樁基礎(chǔ)的上拔壓力。

新型CFG樁-板復(fù)合基礎(chǔ)的應(yīng)用不僅可減小大板尺寸，還可一定程度的縮短樁長(zhǎng)，可應(yīng)用于軟土地基的處理環(huán)節(jié)，或在基巖埋深較大的地址情況下予以利用，減少基坑開(kāi)挖工程量。此外，CFG樁的樁徑相對(duì)較小，在施工處理過(guò)程中僅需利用小型機(jī)械便能完成施工任務(wù)，對(duì)于施工場(chǎng)地內(nèi)的道路以及環(huán)境要求相對(duì)較低，還能確保施工處理質(zhì)量。

新型CFG樁-板復(fù)合基礎(chǔ)的應(yīng)用具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，正如筆者上述所述，雖然CFG樁的樁徑相對(duì)較小，直線塔可有效利用三根樁與板進(jìn)行連接即可，轉(zhuǎn)角塔則可利用四根樁與板進(jìn)行連接。新型CRG樁-板復(fù)合基礎(chǔ)所應(yīng)用的材料與常規(guī)的灌注樁相比會(huì)節(jié)省許多，鋼筋量將減少20%以上，混凝土量則會(huì)節(jié)約10%左右。與直柔板式基礎(chǔ)相比材料量的使用雖說(shuō)較多，但是所處理的為地下水位相對(duì)較高的軟弱土層，將會(huì)體現(xiàn)其處理優(yōu)勢(shì)，值得一提的是，這一過(guò)程中，還需利用大開(kāi)挖基礎(chǔ)，采取降排水措施。這樣的組合方式將會(huì)最大程度的提高樁基礎(chǔ)的承載力，一般均可提升20%左右。

3 三種基礎(chǔ)模式的比較

在進(jìn)行基礎(chǔ)形式的選擇和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)仔細(xì)研究軟土地基的設(shè)計(jì)參數(shù)，綜合考慮輸電線路工程的制約因素，優(yōu)先考慮地質(zhì)情況和地形條件是否符合施工需求，并以此選擇最適宜的基礎(chǔ)模式，以便達(dá)到工程總量的減少、施工難度的降低、工程投資的節(jié)約等。板式基礎(chǔ)由于在施工過(guò)程中會(huì)遭遇很多問(wèn)題，通常是謹(jǐn)慎推薦的，但是若非要運(yùn)用，那么首先應(yīng)該選擇地質(zhì)條件相對(duì)較好的軟土地基塔位，并且是使用基礎(chǔ)作用力偏低的桿塔，降低施工的難度；樁基礎(chǔ)模式的使用范圍較為廣闊，可以適用在各種軟土地基上，施工過(guò)程簡(jiǎn)單，形式單一，在三種基礎(chǔ)模式中，樁基礎(chǔ)是運(yùn)用最為廣泛的一種基礎(chǔ)形式；最后，板樁復(fù)合基礎(chǔ)適用于單一種類(lèi)的軟土地基，即較厚覆蓋層的軟土地基，施工過(guò)程與樁基礎(chǔ)一樣較為簡(jiǎn)單，而它的基礎(chǔ)工程量又是三種基礎(chǔ)模式中最小的。只有充分了解三種基礎(chǔ)模式的特點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)，充分比較，才有助于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行合理的基礎(chǔ)選型，并有效降低工程總量和施工難度，節(jié)約工程投入資金。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要針對(duì)輸電線路軟土地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方式進(jìn)行探討，并提出了相應(yīng)的見(jiàn)解，建議設(shè)計(jì)人員綜合考慮軟土地基的特性，選擇最為適宜的基礎(chǔ)模式完成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，有效降低工程總量和施工難度，減少工程投入資金，總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，確保施工質(zhì)量，體現(xiàn)輸電線路軟土地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的合理性以及科學(xué)性，從而為輸電線路軟土地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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