掏挖式基礎(chǔ)在隴東輸電線路的應(yīng)用

閔祥兵+徐捷+劉偉+劉守亮

摘要： 近年來(lái)，掏挖式基礎(chǔ)在輸電線路中得到廣泛應(yīng)用。這種基礎(chǔ)具有充分利用原狀土抗剪切特性、土方開挖量小、植被破壞面積小及施工進(jìn)度快等優(yōu)點(diǎn)，而且能夠很好保護(hù)環(huán)境和減少水土流失，是當(dāng)前最環(huán)保的線路鐵塔基礎(chǔ)形式之一。本文主要是結(jié)合隴東輸電線路，探討掏挖式基礎(chǔ)的適用情況和經(jīng)濟(jì)效益。

Abstract： In recent years， the digging foundation is widely used in the electric transmission line. The foundation has advantages of full use of anti-shearing characteristics of undisturbed soil， small amount of earthwork excavation volume， small vegetation damage area and quick schedule of construction， it is able to protect the environment and reduce soil erosion， and it is one of the most environmentally friendly line tower basis. Combined with the electric transmission line of East Gansu， this paper discusses the application and economic efficiency of digging foundation.

關(guān)鍵詞： 掏挖式基礎(chǔ)；輸電線路；土方開挖量；鋼筋用量；混凝土用量；經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

Key words： digging foundation；electric transmission line；earthwork excavation volume；steel amount；concrete amount；economic comparison

中圖分類號(hào)：TM751 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）29-0051-02

0 引言

隴東輸電線路位于甘肅省慶陽(yáng)市境內(nèi)。隴東地區(qū)屬黃土地貌，地表為35-240m厚的第四系黃土覆蓋，地形復(fù)雜，溝壑縱橫，梁峁參差，地面海拔1100m-1850m，地表高差較大（約150～550m）。

隴東油區(qū)屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，為溫涼干燥氣候區(qū)。總的氣象特點(diǎn)是干旱少雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈，溫差較大。平均風(fēng)速為1.8m/s，最大風(fēng)速為16.0m/s。標(biāo)準(zhǔn)凍土深度為67.8cm，最大凍土深度為106cm。地下水位埋藏較深，可不考慮地下水對(duì)鐵塔基礎(chǔ)的影響。

對(duì)于隴東地區(qū)地層巖性，土質(zhì)多以粉土為主，中等壓縮性，強(qiáng)度較高，帶有一定的濕陷性，但多為原狀土，沒有受到擾動(dòng)。土質(zhì)的特點(diǎn)決定了掏挖式基礎(chǔ)在隴東地區(qū)的輸電線路工程中使用的比例會(huì)大幅增加。

隴東輸電線路可研110kV線路8條，共計(jì)276公里，每公里按5基鐵塔計(jì)算，需要1380基鐵塔基礎(chǔ)；35kV線路5條，共計(jì)94公里，每公里按9基鐵塔計(jì)算，需要846基鐵塔基礎(chǔ)。從以上數(shù)據(jù)可以看出，鐵塔基礎(chǔ)數(shù)量之多。如果能夠采用掏挖式基礎(chǔ)，將會(huì)帶來(lái)很可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

1 掏挖式基礎(chǔ)的受力特點(diǎn)及基坑開挖方式

1.1 基礎(chǔ)受力特點(diǎn) 掏挖式基礎(chǔ)型式是將基礎(chǔ)的鋼筋骨架和混凝土直接澆入人工或機(jī)械掏挖成型的土胎內(nèi)，以天然土構(gòu)成的抗撥土體與基礎(chǔ)自重相互作用而保持基礎(chǔ)的上撥穩(wěn)定，它最大限度地利用了天然原狀土的強(qiáng)度，不僅具有良好的抗撥性能，而且具有較大的橫向承載力。

1.2 基礎(chǔ)適用條件 ①要求土質(zhì)為一般性粘性土、粉質(zhì)粘土、泥巖、泥質(zhì)砂巖等便于掏挖成型且地下水埋藏深的塔位。②要求地基承載力特征值不應(yīng)小于120kPa。③要求地下水埋深應(yīng)大于10m。④要求地基土的壓縮系數(shù)不大于0.5MPa-1，壓縮模量不小于4MPa。⑤要求地基土為原狀土，沒有受到擾動(dòng)。

1.3 基坑開挖形式 ①人力開挖基礎(chǔ)。基坑開挖采用人工進(jìn)行掏挖，主要適用于平地和丘陵地帶，土質(zhì)以堅(jiān)土為主，其優(yōu)點(diǎn)在于容易保證開挖尺寸，開挖和清理可以同步進(jìn)行。②機(jī)械輔助開挖，人力掏挖成型為主的掏挖式基礎(chǔ)。地形以丘陵地帶為代表，土質(zhì)以大部分堅(jiān)土和部分次堅(jiān)石為主，該種方法易保證設(shè)計(jì)基礎(chǔ)尺寸，缺點(diǎn)是掏挖時(shí)安全性有影響，進(jìn)度緩慢。

1.4 施工安全技術(shù)措施 ①為滿足人工掏挖的施工操作要求和確保施工中的人身安全，掏挖式基礎(chǔ)的基柱直徑應(yīng)≥0.8m，澆灌時(shí)應(yīng)無(wú)水滲入基坑；②原狀土基坑開挖時(shí)，以其基礎(chǔ)“底板半徑+1.0m”為半徑的范圍內(nèi)，嚴(yán)禁堆放施工棄土，確保施工安全；③掏挖深度超過(guò)4.0m時(shí)，應(yīng)背氧氣瓶施工，防止缺氧，確保人身安全；④基坑開挖成型后，不能及時(shí)澆注時(shí)，應(yīng)采取有效隔水、支擋措施防止坑壁垮塌。澆注時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制擴(kuò)大頭部位的混凝土質(zhì)量。

2 掏挖式基礎(chǔ)與傳統(tǒng)基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性比較

此次隴東地區(qū)輸電線路可研主要是110kV線路和35kV線路，故分別選取直線塔、轉(zhuǎn)角塔及終端塔各3種，進(jìn)行掏挖式基礎(chǔ)與傳統(tǒng)基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析，主要從從土方開挖量、混凝土用量、鋼筋用量及基礎(chǔ)造價(jià)等方面進(jìn)行比較，確定2種基礎(chǔ)的利弊。

2.1 土方開挖量

由表1可以得出，相比傳統(tǒng)基礎(chǔ)，掏挖式基礎(chǔ)的土方開挖量都有很大程度的降低，最大降低87.3%，最小降低83.1%。尤其是在山區(qū)，土方開挖量的降低，給施工會(huì)帶來(lái)很大方便。

2.2 混凝土用量

由表2可以看出，相比傳統(tǒng)基礎(chǔ)，掏挖式基礎(chǔ)的混凝土用量基本相當(dāng)。隨著基礎(chǔ)作用力的增大，掏挖式基礎(chǔ)的混凝土用量增幅較大，最大增幅60.7%，最小增幅11.0%。

2.3 鋼筋用量

由表3可以得出，相比傳統(tǒng)基礎(chǔ)，對(duì)于直線塔，掏挖式基礎(chǔ)的鋼筋用量有不同程度的增大，最大增幅92.6%，最小增幅62.5%，轉(zhuǎn)角塔鋼筋用量基本相當(dāng)，終端塔鋼筋用量明顯減小。

2.4 基礎(chǔ)造價(jià)

由表4可以看出，直線塔1BZM1-15這種掏挖式基礎(chǔ)的造價(jià)高于傳統(tǒng)基礎(chǔ)，其余基礎(chǔ)造價(jià)均有不同程度的降低。最大降低幅度50.1%，最小降低幅度14.8%。但是對(duì)于終端塔，掏挖式基礎(chǔ)的埋深已經(jīng)達(dá)到6.5m深，要求土質(zhì)為堅(jiān)土或部分堅(jiān)土為主，而且單靠人工開挖，施工緩慢，安全性較差，故終端塔不適宜采用掏挖式基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

綜上所述，可以得到以下結(jié)論：①對(duì)于35kV或110kV線路中荷載較小的的直線塔，基礎(chǔ)采用傳統(tǒng)基礎(chǔ)。②對(duì)于35kV或110kV線路中荷載相對(duì)較大的直線塔、轉(zhuǎn)角塔，基礎(chǔ)采用掏挖式基礎(chǔ)。③對(duì)于35kV或110kV線路中終端塔，基礎(chǔ)采用聯(lián)合基礎(chǔ)。④相比傳統(tǒng)基礎(chǔ)，掏挖式基礎(chǔ)在土方開挖量、植被破壞面積及投資等方面占據(jù)了很大優(yōu)勢(shì)。而且基礎(chǔ)采用人工掏挖，地基不用處理，對(duì)山區(qū)施工非常方便。隴東輸電線路可研鐵塔基礎(chǔ)約2226基，至少50%可以采用掏挖式基礎(chǔ)，按平均每基鐵塔基礎(chǔ)造價(jià)降低0.8萬(wàn)元計(jì)算，至少可以節(jié)約投資890.4萬(wàn)元。

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