銀隆新能源項(xiàng)目110kV線路工程鋼管樁基礎(chǔ)應(yīng)用

國網(wǎng)天津市電力公司 唐繼朋

隨著天津經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程的加快，架空輸電線路發(fā)展迅速。發(fā)展的同時(shí)也給送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提出了一些急需解決的實(shí)際問題，如縮短工期、減少占地、降低造價(jià)、環(huán)保、吹填區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等新的要求。常規(guī)的剛性臺(tái)階基礎(chǔ)、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)已不能很好的解決上述工程中所遇到的問題。適時(shí)的引進(jìn)鋼管樁基礎(chǔ)型式，可為解決上述工程出現(xiàn)的問題提供有效的設(shè)計(jì)手段，使得輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)更加合理，處理手段更加多樣化。能更好地滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工業(yè)化進(jìn)程加快等為輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提出的不同要求。

輸電線路本體工程主要包括下部基礎(chǔ)和上部組塔、架線兩部分。整體施工周期中，基礎(chǔ)部分由于其多項(xiàng)施工工序和混凝土養(yǎng)護(hù)等施工工藝要求，造成基礎(chǔ)部分在輸電線路本體施工周期中占比較大；上部組塔、架線中組塔耗費(fèi)的施工工期較多。在輸電線路工程中，縮短下部基礎(chǔ)施工和上部組塔時(shí)間能有效地縮短本體施工周期，尤其是在一些對時(shí)間要求急迫的項(xiàng)目中，縮短以上兩項(xiàng)施工時(shí)間，是控制整體輸電線路工程施工周期的有效手段。

“銀隆新能源項(xiàng)目界內(nèi)110kV 電力線路切改項(xiàng)目臨時(shí)電源線工程”是天津銀隆新能源項(xiàng)目基地的配套項(xiàng)目，該項(xiàng)目要求時(shí)間非常緊張，項(xiàng)目要求臨時(shí)電源項(xiàng)目以最快速度完成，給新能源基地項(xiàng)目提供支持。該項(xiàng)目為雙回110kV 架空線路，桿塔共11基，其中直線鋼桿2基、轉(zhuǎn)角鋼桿9基且多數(shù)為大轉(zhuǎn)角鋼桿。

經(jīng)方案對比分析，如果要滿足項(xiàng)目快速建設(shè)的要求，下部鋼管樁基礎(chǔ)和上部鋼管桿組合是幾個(gè)方案中施工周期最短的，其它方案中凡是涉及到鋼筋混凝土施工的都不能回避混凝土養(yǎng)護(hù)期的問題，無疑是不能滿足項(xiàng)目要求的。但是，采用下部鋼管樁基礎(chǔ)和上部鋼管桿組合方案，如何解決大轉(zhuǎn)角鋼桿所帶來的側(cè)向位移控制要求是非常棘手的問題。

1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1.1 結(jié)構(gòu)形式

鋼管桿是長懸臂結(jié)構(gòu)，其傳遞給下部的荷載主要以彎矩和水平力為主。水平位移的控制，主要是在一定樁長條件下減少地面處樁體擠壓土體而產(chǎn)生的水平位移。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，采用地面處增加樁頂處樁體與地面土體接觸面積以降低單位土體壓力，從而降低樁頂位移。鋼管樁沉樁過程中地面土體將隨沉樁下沉，形成一個(gè)鍋底狀土坑，清理一下后澆筑素混凝土承臺(tái)與鋼管樁形成整體抗側(cè)移結(jié)構(gòu)（圖1）。

1.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算

圖1 樁頂承臺(tái)示意圖

設(shè)計(jì)過程中，承臺(tái)大小和埋置深度依據(jù)荷載情況和地下土層分布由計(jì)算確定。

1.2.1 鋼管樁頂變形計(jì)算

m 值的選取：主要計(jì)算影響深度hm=2(d+1)米范圍內(nèi)的m 值作為計(jì)算值。當(dāng)hm深度范圍內(nèi)存在兩種不同土體時(shí)：，式中m 為地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)，h 為承臺(tái)內(nèi)地基土層分布厚度。樁的水平變形系數(shù)。

樁基在單位力(H0=1)作用下產(chǎn)生的位移、轉(zhuǎn)角：水平位移， 轉(zhuǎn)角；樁基在單位力矩(M0=1)作用下產(chǎn)生的位移、轉(zhuǎn)角：水平位移δhM=δMh，轉(zhuǎn)角，此處取Kh=0。

1.2.2 承臺(tái)變形計(jì)算

水平位移：

轉(zhuǎn)角：

在hm深度范圍內(nèi)，鋼管樁與承臺(tái)的位移累計(jì)作為地面處總的水平位移值。

1.3 計(jì)算結(jié)果分析

計(jì)算結(jié)果中，混凝土包括承臺(tái)和樁內(nèi)填充兩部分見表1。從計(jì)算結(jié)果中可以看出，鋼管樁的鋼材用量隨著上部荷載增加而增加。承臺(tái)的變化不明顯，主要是在設(shè)計(jì)中，人為的調(diào)整了承臺(tái)和鋼管樁在承擔(dān)水平荷載上的分配，使得大轉(zhuǎn)角桿鋼管樁承擔(dān)比例較大，承臺(tái)承擔(dān)的比例較小，提高了安全系數(shù)。

表1 基礎(chǔ)材料一覽表

表2 鉆孔灌注樁基礎(chǔ)

表3 臺(tái)階基礎(chǔ)

2 造價(jià)對比分析

實(shí)際工程實(shí)施中，該工程按上述方案實(shí)現(xiàn)了當(dāng)月內(nèi)完成設(shè)計(jì)、施工，達(dá)到滿足送電的項(xiàng)目需求。下面按照常用的剛性臺(tái)階基礎(chǔ)和鉆孔灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，并與鋼管樁基礎(chǔ)進(jìn)行比較。本次造價(jià)對比僅限于本體基礎(chǔ)部分，不包括上部及拆遷賠償?shù)炔糠郑鞣桨副倔w造價(jià)及百分比分別為：鉆孔灌注樁基礎(chǔ)85.4萬元、2.03%；剛性臺(tái)階基礎(chǔ)（未統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)墊層量）48.5萬元、1.15%；鋼管桿+承臺(tái)基礎(chǔ)（均采用素混凝土）42.02萬元、1.00%，由此可看出，就基礎(chǔ)部分而言，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)本體造價(jià)遠(yuǎn)大于其他兩種方案，臺(tái)階基礎(chǔ)略高于鋼管樁基礎(chǔ)。

造成以上結(jié)果的原因主要有以下因素：鋼管樁與上部鋼桿直接采用螺栓連接即可，而其他兩種基礎(chǔ)均需預(yù)埋地腳螺栓，且其鋼材消耗量較大；根據(jù)構(gòu)造規(guī)定，地腳螺栓至混凝土外邊距離為5d 和100中的大者，使得鉆孔灌注樁樁徑增大，從而造成材料量增加；臺(tái)階基礎(chǔ)雖然單位材料價(jià)格較低，但為滿足傾覆要求其混凝土消耗量較大，另外開槽及基坑回填也使得臺(tái)階基礎(chǔ)造價(jià)升高。

3 結(jié)語

面對日益增加的項(xiàng)目的多樣化，只有不斷提升技術(shù)的先進(jìn)性、不斷探索技術(shù)的多元化才能滿足需求。本文通過實(shí)際工程中采用鋼管樁與素混凝土承臺(tái)組合基礎(chǔ)形式，有效解決了項(xiàng)目對于建設(shè)工期的特殊要求，為輸電線路建設(shè)提供了有效的手段。通過常用基礎(chǔ)的對比分析，在鋼管樁基礎(chǔ)、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)、剛性臺(tái)階基礎(chǔ)等常用基礎(chǔ)型式中，鋼管樁基礎(chǔ)在本體造價(jià)方面具有優(yōu)勢，且隨著荷載增大其優(yōu)勢體現(xiàn)的愈加明顯。在實(shí)際工程中可以看出鋼管樁基礎(chǔ)的造價(jià)低、施工占地小、工期短、環(huán)保、便于施工等優(yōu)點(diǎn)得到了有效的發(fā)揮。