35kV曹邵線改造工程管塔基礎設計

劉 斌 (江蘇石油勘探局勘察設計研究院，江蘇 揚州 225009)

35kV曹邵線改造工程管塔基礎設計

劉 斌 (江蘇石油勘探局勘察設計研究院，江蘇 揚州 225009)

闡述了江蘇油田35kV曹邵線改造工程的基本情況，主要介紹了管塔基礎的設計以及管塔基礎設計應考慮與實際工程地質情況相結合的重要性，旨在為管塔基礎設計和施工設計提供一些參考。

輸電工程；管塔基礎；地基承載力

1 工程概況

該工程為江蘇油田35kV曹邵線改造工程，擬建場地位于江蘇省江都市楊莊鎮境內，抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g，設計地震分組為第1組。根據擬建場地地基土特征以及場地覆蓋層厚度大于50m等情況，按照《建筑抗震設計規范》綜合評定,各擬建場地地基土的類型均為中軟土,建筑場地類別為Ⅲ類。35kV架空線全長約1.42km。線路經過地區為廠房,農田,線路桿塔1#塔為15m管塔, 2、3#塔為20.2m管塔,4、5#塔為13m管塔,6#塔為12m角鋼塔, 全線架設避雷線,沿途跨越35kV線路2處,110kV線路1處,跨越主要公路1處。氣象條件按華東地區典型氣象條件:①最大風速為25m/s。 ②覆冰厚度為5mm。③最高氣溫為40℃。 ④最低氣溫為-10℃。

2 管塔基礎地質情況

2.1地層

根據鉆探所揭示地層表明，各擬建場地地層為第四紀土沖積而成，地貌類型為河流沖積平原。場地地質情況簡單，地層由上而下可分為4層，現將地層情況分述如下：

1)第1層 耕土，層底深度0.7～1.0m，厚度0.9～1.0m。灰褐色，土質不均，巖性以粘性土為主，上部含植物根莖。該層強度一般偏低，工程地質性質一般。

2)第2層 粉土，層底深度1.9～2.8m，厚度0.9～1.7m。灰黃色，土質略均，含少量云母碎片。稍密，中等壓縮性，干強度低，韌性低，搖振反應迅速，無光澤。該層強度一般，工程地質性質較差。

3)第3層 粉土，部分探孔未鉆穿，揭穿層底深度6.0～7.1m，揭穿厚度3.5～4.9m。灰色，土質略均，含少量云母碎片。稍密，中等壓縮性，干強度低，韌性低，搖振反應迅速，無光澤。該層強度一般偏低，工程地質性質較差。

4)第4層 粉質粘土，該層未鉆穿，最大揭示厚度3.4m。灰色、灰黃色，土質較均勻，可塑，中等壓縮性，干強度高，中等韌性，搖振反應無，切面光滑。該層強度較高，工程地質性質較好。

2.2地下水

該擬建場地勘察期間地下水埋深1.0m，地下水類型為粘性土中的孔隙潛水，補給方式為大氣降水，年水位變化幅度在1.0m左右。根椐相關地下水資料，場地地下水對混凝土結構具微腐蝕性，對鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性。

2.3各土層承載力特征值

根據現場原位測試及《建筑地基基礎設計規范》，確定各層土地基承載力特征值fa(見表1)。

3 1～3#塔管塔基礎設計

表1 各層土地基承載力特征值

3#塔為線路的轉角塔，塔高20.2m，2塔間檔距為 158m,塔基礎海拔高程為9.71m，基礎設計形式為階梯型重力式基礎，實際工程地基承載力較好，地下水位較淺，施工過程中應做好基坑降水和支護工作，基地采用人工加機械開挖。根據電力線路最大覆冰荷載，最大風荷載等不利作用得到基礎頂部的水平剪力為55kN；軸力為98kN；彎矩為1487kN·m,初步擬定基礎采用階梯形重力式基礎，基礎埋深4.0m,置于第3層粉土中，基礎底面尺寸5m×5m,計算斷面見圖1。

圖1 階梯型重力式基礎

3.1地基承載力計算

根據《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002)規定，基礎底面邊緣最大壓力值pk max≤1.2fa，基礎埋置于第3層粉土中。經計算，第3層粉土經調整后的地基承載力特征值fa=145kPa,而基礎底面邊緣最大壓力值:

pk max=98/(5×5)+20×4+1487/(5×52/6)=155.3 ≤1.2×145=174(kPa)

基礎底面邊緣最小壓力值:

pk min=98/(5×5)+20×4-1487/(5×52/6)=12.54(kPa)≥0

地基承載力承載力滿足計算要求。

3.2基礎的穩定性計算

根據《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002)中6.6.5條計算基礎的穩定性。

抗滑移穩定計算:

(塔管軸力+基礎重量)× 摩擦系數/水平剪力=(98+5×5×4×12)×0.2/55=4.7gt;1.3

抗傾覆穩定性驗算:

傾覆彎矩M傾=塔管底部彎矩+剪力×基礎高度=1487+55×4=1707

抗傾覆彎矩M抗=(塔管軸力+基礎重量)/基礎中心到基礎邊長度=(98+5×5×4×12)×2.5=3245

M抗/M傾=3245/1707=1.9gt;1.6

基礎的穩定性均滿足計算要求。

3.3基礎底板沖切抗彎計算

《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002)規定，對矩形截面柱的矩形基礎，應驗算柱與基礎交界處以及基礎變階處的受沖切承載力。由于管塔的豎向荷載很小,基礎底板的厚度很厚,所以沖切承載力和抗彎承載力均滿足設計要求，底板的配筋按構造配筋，根據《混凝土結構設計規范》對臥置于地基上的混凝土板板中受拉鋼筋的最小配筋率不應小于0.15%，計算最小配筋的鋼筋總面積As=1000×1000×0.15%=1500mm2，底板配筋選用14@100，實際配筋總面積1539mm2大于1500 mm2，滿足規范要求。

4 5#管塔基礎設計

5#管塔位于一條三級公路和民房之間，采用階梯形重力式基礎會影響旁邊的公路和民房，因此5#基礎需采用抗拔抗壓樁基礎，根據勘察資料建議，以第 4層粉質粘土為樁基礎持力層，樁徑宜采用直徑1000mm人工挖孔灌注樁，樁長 7m， 設計時采用1柱2樁，根據《建筑樁基技術規范》5.3.10及5.4.5條進行抗拔抗壓計算，樁按構造要求通長配置鋼筋，縱向鋼筋應沿樁周邊均勻布置，縱向鋼筋焊接接頭必須符合受拉接頭的要求，抗壓抗拔的板式承臺上，下面均應根據雙向可變彎矩的計算和構造要求配筋，上，下層鋼筋之間設架立筋，抗拔樁主筋錨入承臺的長度均按《混凝土結構設計規范》錨固長度計算，每個樁中采用2根主筋用附加鋼筋與錨栓焊接連通，附加鋼筋采用直徑為12mm的一級鋼筋。

5 建 議

輸電線路工程的基礎設計是線路工程設計過程中的一個主要組成部分，特別是地質條件比較差的線路，基礎設計更是重中之重。要做好管塔基礎設計工作，需考慮多方面的因素：

1)輸電線路工程桿塔基礎的設計應結合線路所經過的地段的氣象條件、地質特點、施工條件、桿塔形式和跨越檔距綜合考慮。

2)在地質條件變化多的線路工程施工過程中，應根據揭露出來的地質情況,及時對基礎設計的方案或參數進行修正，使設計即能滿足技術要求，又能節省造價。

3)基礎處理和現場動態設計時,要充分利用現場條件,綜合考慮各方面因數,將復雜的問題分解化、簡單化。

4)在基礎施工過程中，也應結合工程地質情況，在滿足設計要求的情況下，選擇合理的施工方法，確保基礎的穩定和安全。

[1]GB5007-2002,建筑地基基礎設計規范[S].

[2]GB50010-2010,混凝土結構設計規范[S].

[3]GB50011-2010,建筑抗震設計規范[S].

[4]JGJ94-2008,建筑樁基技術規范[S].

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409.2012.01.041

TM753

A

1673-1409(2012)01-N127-03