沙漠地區(qū)輸電線路裝配式微型沉井基礎(chǔ)模塊化設(shè)計(jì)及應(yīng)用

周楠 康建國 李亞 王金鎖 褚忠凱 馬小云

摘要：裝配式微型沉井基礎(chǔ)模塊具有通用性強(qiáng)、重量輕、強(qiáng)度高、組裝方便，適用于風(fēng)積沙流動性大，整體強(qiáng)度差，現(xiàn)場支護(hù)條件有限，水源緊張等條件惡劣的沙漠地區(qū)，并通過新疆塔克拉瑪干沙漠、寧夏毛烏素沙漠現(xiàn)場試驗(yàn)，對沙漠地區(qū)輸電線路工程具有實(shí)際的重大意義，具有很好的應(yīng)用前景。

Abstract： Fabricated miniature caisson foundation module has the advantages of strong commonality， light weight， high intensity， convenient assembly， suitable for desert areas with large fluidity of aeolian sand， poor overall strength， limited field support conditions， tight water resources， etc. The field tests in Taklimakan Desert and Maowusu Desert of Ningxia are of great significance to the project of transmission line in desert area and have a good application prospect.

關(guān)鍵詞：裝配式基礎(chǔ)；微型沉井基礎(chǔ)；模塊化設(shè)計(jì)

Key words： assembly foundation；miniature caisson foundation；modular design

中圖分類號：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）11-0224-02

0 引言

沙漠地區(qū)風(fēng)積沙地基的流動性大、孔隙率大、無黏聚力、整體強(qiáng)度差，自然條件惡劣，風(fēng)蝕和沙埋現(xiàn)象嚴(yán)重，桿塔基礎(chǔ)施工材料匱乏、工程施工和運(yùn)輸難度大等，另外風(fēng)積沙自穩(wěn)特性、現(xiàn)場支護(hù)條件等方面限制，導(dǎo)致開挖基礎(chǔ)坑一般不宜太深，需要大范圍開挖來保證施工順利及安全，從而造成需占用更大的面積、更深基礎(chǔ)埋深，使得土方的開挖量大，施工工期延長，施工費(fèi)用增高。針對沙漠地區(qū)特殊的地質(zhì)條件和施工方法的局限性研究，研發(fā)出一種裝配式微型沉井基礎(chǔ)，對沙漠地區(qū)的輸電線路工程具有重大意義[1]。

通用模塊具有通用性強(qiáng)、重量輕、強(qiáng)度高、組裝方便等優(yōu)勢外，還能節(jié)約成本。本文主要闡述了通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定出沙漠地區(qū)輸電線路采用裝配式微型沉井基礎(chǔ)，并結(jié)合模塊化設(shè)計(jì)理論，針對沙漠地區(qū)不同電壓等級、不同基礎(chǔ)型式（裝配式基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)），開展裝配式微型沉井基礎(chǔ)的模塊化組合設(shè)計(jì)。

1 裝配式微型沉井基礎(chǔ)構(gòu)造形式的確定

1.1 板條和橫梁的選擇

裝配式基礎(chǔ)橫梁位于板條上部，與板條通過螺栓直接連接，提高承臺整體性，提高抗力性能；承臺結(jié)構(gòu)中的板條與輸電線路桿塔通過地腳螺栓連接，承受上部桿塔傳遞的荷載，然后傳遞到整個基礎(chǔ)和地基。

微型沉井基礎(chǔ)開挖時(shí)依靠自身重力順利下沉，充分利用板條部分的承壓性能以及井壁部分與砂土之間的摩擦性能，滿足基礎(chǔ)在沙漠中的下壓穩(wěn)定要求；依靠井壁部分與砂土之間的摩擦性能和回填土及基礎(chǔ)自身重度滿足上拔穩(wěn)定要求；同時(shí)基礎(chǔ)抗傾覆由板條和沉井兩部分共同承擔(dān)。

1.2 裝配式微型沉井基礎(chǔ)構(gòu)造

1.2.1 裝配式基礎(chǔ)

為實(shí)現(xiàn)輸電線路桿塔基礎(chǔ)工廠化加工，減少現(xiàn)場人工作業(yè)量和作業(yè)工序，提高施工效率，沙漠地區(qū)桿塔可采用裝配式基礎(chǔ)型式。裝配式基礎(chǔ)一般是將2個及2個以上的金屬構(gòu)件或混凝土預(yù)制構(gòu)件通過連接件現(xiàn)場拼裝組合而成的桿塔基礎(chǔ)。

1.2.2 微型沉井與板條聯(lián)合的復(fù)合基礎(chǔ)

微型沉井與板條聯(lián)合的復(fù)合基礎(chǔ)，由上部裝配式鋼筋混凝土承臺結(jié)構(gòu)、下部裝配式鋼筋混凝土沉井等兩部分組成。

2 沙漠地區(qū)裝配式微型沉井基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)[2]

以新疆塔克拉瑪干沙漠腹地、寧夏毛烏素沙漠邊緣寧武市白岌灘自然保護(hù)區(qū)、寧夏毛烏素沙漠邊緣平羅縣等場地的松散風(fēng)積沙試驗(yàn)基礎(chǔ)為基準(zhǔn)，對沙漠風(fēng)積沙基礎(chǔ)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)“上拔角”進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

新疆塔克拉瑪干沙漠腹地采用裝配式基礎(chǔ)，寧夏毛烏素沙漠邊緣寧武市白岌灘自然保護(hù)區(qū)、寧夏毛烏素沙漠邊緣平羅縣采用混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)與裝配式基礎(chǔ)，如表1所示。

試驗(yàn)結(jié)果——上拔角取值：

現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果表明，沙漠風(fēng)積沙地基極限“上拔角”不是一個固定值，該值大小與試驗(yàn)場地位置、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式、基礎(chǔ)尺寸和試驗(yàn)荷載工況等因素相關(guān)。參考GB50007-2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算得到沙漠風(fēng)積沙基礎(chǔ)極限上拔角的標(biāo)準(zhǔn)值αuk=16.8°。

由于該設(shè)計(jì)值考慮了風(fēng)積沙地基的區(qū)域特征、基礎(chǔ)類型、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式及其幾何尺寸、基礎(chǔ)水平荷載作用等多種影響因素，可作為我國沙漠地區(qū)輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的依據(jù)。

3 裝配式微型沉井基礎(chǔ)模塊化設(shè)計(jì)[3]

3.1 裝配式基礎(chǔ)

裝配式基礎(chǔ)因地制宜，一般采用兩個及兩個以上金屬或混凝土預(yù)制構(gòu)件通過連接件現(xiàn)場拼裝組合而成，滿足具體工程所允許的單位部件運(yùn)輸重量和安裝的要求，并根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源和地質(zhì)條件等因素選擇合適的基礎(chǔ)型式，采用上部鋼管與底部板條組合的裝配式基礎(chǔ)。

3.2 微型沉井基礎(chǔ)

采用底部微型沉井與上部板條組合的復(fù)合沉井基礎(chǔ)，具有較大的承載面積，可充分利用承臺部分的承壓性能以及井壁部分與周圍土層之間的摩擦性能，可承受較大的豎向和水平荷載，能夠滿足輸電線路桿塔基礎(chǔ)上拔穩(wěn)定、下壓穩(wěn)定和抗傾覆穩(wěn)定。

4 小結(jié)

根據(jù)新疆地區(qū)輸電線路電壓等級與桿塔荷載大小的調(diào)研分析結(jié)果，以及桿塔基礎(chǔ)的荷載等級劃分原則與分級模塊標(biāo)準(zhǔn)，確定出新疆沙漠地區(qū)輸電線路沉井基礎(chǔ)與裝配式基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)尺寸，形成沉井基礎(chǔ)與裝配式基礎(chǔ)的模塊化設(shè)計(jì)圖。這種模塊化設(shè)計(jì)提高設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率、縮短供貨周期，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，有利于降低成本，便于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。

參考文獻(xiàn)：

[1]王永華，丁士君，郭永勝，等.沙漠地區(qū)輸電線路裝配式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].電力建設(shè)，2010，31（11）：14-17.

[2]程永鋒，丁士君.沙漠地區(qū)風(fēng)積沙地基輸電線路裝配式基礎(chǔ)真型試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué)，2012，33（11）：3230-3236.

[3]何金業(yè)，鄧海驥，白偉，等.復(fù)合裝配沉井基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)分析[J].電力設(shè)備，2017，16.