淺談輸電線路基礎選型及優化設計

高新杰

摘 要：根據輸電線路地質和桿塔基礎受力的特點，以降低造價、保護環境、方便施工、安全運行為目的，討論了基礎選型、優化對比分析和特殊地基處理。

關鍵詞：桿塔基礎；工程投資；輸電線路；地基處理

中圖分類號：TM753 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0055-02

桿塔基礎作為輸電線路的重要組成部分，選擇合理的基礎型式、優化基礎設計，不僅可以降低工程投資，而且對環境保護、線路的安全運行和維護也是至關重要的。

1 基礎工程的現狀和問題

桿塔基礎作為輸電線路的重要組成部分，它的造價、工期和勞動消耗量在整個線路工程中占很大比重。隨著電壓等級的升高，桿塔基礎在整個線路造價中的比例也逐漸升高。

2 工程地質

國內線路的沿線地貌類型主要為平地、丘陵、山地和高山，局部有河網、泥沼，在沖積平原地區還應考慮地下水的影響。

3 基礎選型

3.1 基礎選型的原則

常規輸電線路的基礎設計原則可將《110～750 kV架空輸電線路設計規范》（GB 50545—2010）和《架空送電線路基礎設計技術規定》（DL/T 5219—2005）的設計要求作為主要依據，并依照已建輸電線路的設計經驗，采用荷載的設計值計算基礎穩定、基礎承載力、基礎配筋；采用荷載的標準值計算地基的沉降、基礎的位移和裂縫。

3.2 重要性系數的選取

架空送電線路設計的首要任務是確保其運行的可靠性。基礎設計原則必須和桿塔設計原則相結合，按現行規范取值后不再單獨考慮重要性系數。

3.3 基礎方案選擇的意義

基礎方案選擇的意義有：①控制工程造價的要求；②線路安全運行的需要；③環境保護的要求。

3.4 基礎型式簡介和工程特性

根據基礎選型的原則，并結合典型的地質情況，提出了以下基礎選型的結論：①在黏性土山區，作用力較小的Ⅰ，Ⅱ型直線塔優先采用掏挖基礎，大檔距直線塔、轉角塔優先采用人工挖孔樁基礎，僅在少數地基土直立性較差、無法掏挖成型的塔位采用斜柱板式基礎等開挖類基礎。②對于石灰巖山區中微風化和中等風化的巖石地基，主要采用巖石錨桿基礎。③河網、泥沼地區主要采用灌注樁基礎、旋錨基礎、復合式沉井基礎，還應根據塔位的地質特點和基礎的技術、經濟比較結果來選擇其他的基礎型式。

4 基礎型式的優化

4.1 原狀土基礎的優化

原狀土基礎主要包括掏挖基礎和挖孔樁基礎。它們以天然土構成的抗拔土體保持基礎的上拔穩定，能充分發揮原狀土的特性，具有良好的抗拔能力和較大的橫向承載力。

4.1.1 基礎作業方式的選擇

在材料用量接近的情況下，斜掏挖基礎的偏心值最大，其次為插入角鋼，地腳螺栓的偏心值最小。偏心值的大小反映了可以有效減小基底附加彎矩的程度。在壓力相同的情況下，斜掏挖基礎對地基的承載力要求最低。具體選擇情況如下：①山區中無法采用插入角鋼的掏挖基礎時，可采用地腳螺栓偏心直柱掏挖基礎；②當上部土體直立性較好、不易坍塌時可考慮斜掏挖基礎；③地勢平坦、施工方便的地區可考慮采用斜插直柱式基礎。

4.1.2 基礎埋深和主柱直徑的優化

在基礎的計算過程中，如果在基礎荷載和地質條件相同的情況下，基礎埋深與主柱直徑會相互影響，將導致預計材料用量與實際工程造價的差異較大。

當設計埋深小于最佳埋深時，基礎主要受上拔工況控制；當設計埋深大于最佳埋深時，基礎主要受樁側土承載力或下壓工況控制；當設計埋深等于最佳埋深時，基礎在滿足上拔和下壓穩定的同時，在水平力的作用下，樁側土的壓應力也剛好等于地基的承載能力，此時為最佳受力狀態。

因此，基礎的埋深優化需結合地基承載力，使埋深與基礎直徑相匹配，以使基礎達到最佳埋深時的受力狀態，這樣的基礎最為經濟、合理。

4.1.3 掏挖基礎和挖孔樁基礎的分析比較

在基礎作用力較小的情況下，原狀土基礎按掏挖基礎和挖孔樁基礎理論分別進行設計，材料用量的差別并不大。其中，掏挖基礎的施工費用較低，所以采用掏挖基礎較為經濟，但隨著基礎作用力的增大，因計算理論的模型和計算理論的差異，特別是水平力的增大，再加上掏挖基礎側向支撐作用有限，導致地基承載力難以滿足設計的要求。而基礎的上拔工況余度往往很大，使用的材料量增加較多。

4.2 開挖類基礎的優化

開挖類基礎的優化包括以下四個方面：①直線塔采用斜柱板式基礎較直柱板式基礎來說，可降低混凝土用量的4%～10%，降低鋼材用量的25%～30%，其經濟效益顯著。②建議對不易掏挖成型的直線塔優先采用斜柱板式基礎，無法采用斜柱時，可考慮采用直柱地腳螺栓偏心的方式處理。③對于大作用力耐張塔基礎，如果采用板式基礎時，可優先考慮等截面斜柱基礎；如果選擇直柱板式基礎時，建議采用主柱偏心直柱基礎，以節省材料用量，降低造價。④當地質條件較好時，應盡可能地增大埋深，從而有效減小基礎底板的尺寸，以節省材料用量，降低造價。

5 特殊地基的處理措施

對于規模較小的滑坡，建議在定位階段采用塔位避讓措施；對于經過經濟技術比較后無法避讓的滑坡，可以采取相應的處理措施；對于塔位附近的高陡邊坡，建議在定位階段采用塔位避讓措施，否則就應對其進行加固和清理處理。

摘 要：根據輸電線路地質和桿塔基礎受力的特點，以降低造價、保護環境、方便施工、安全運行為目的，討論了基礎選型、優化對比分析和特殊地基處理。

關鍵詞：桿塔基礎；工程投資；輸電線路；地基處理

中圖分類號：TM753 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0055-02

桿塔基礎作為輸電線路的重要組成部分，選擇合理的基礎型式、優化基礎設計，不僅可以降低工程投資，而且對環境保護、線路的安全運行和維護也是至關重要的。

1 基礎工程的現狀和問題

桿塔基礎作為輸電線路的重要組成部分，它的造價、工期和勞動消耗量在整個線路工程中占很大比重。隨著電壓等級的升高，桿塔基礎在整個線路造價中的比例也逐漸升高。

2 工程地質

國內線路的沿線地貌類型主要為平地、丘陵、山地和高山，局部有河網、泥沼，在沖積平原地區還應考慮地下水的影響。

3 基礎選型

3.1 基礎選型的原則

常規輸電線路的基礎設計原則可將《110～750 kV架空輸電線路設計規范》（GB 50545—2010）和《架空送電線路基礎設計技術規定》（DL/T 5219—2005）的設計要求作為主要依據，并依照已建輸電線路的設計經驗，采用荷載的設計值計算基礎穩定、基礎承載力、基礎配筋；采用荷載的標準值計算地基的沉降、基礎的位移和裂縫。

3.2 重要性系數的選取

架空送電線路設計的首要任務是確保其運行的可靠性。基礎設計原則必須和桿塔設計原則相結合，按現行規范取值后不再單獨考慮重要性系數。

3.3 基礎方案選擇的意義

基礎方案選擇的意義有：①控制工程造價的要求；②線路安全運行的需要；③環境保護的要求。

3.4 基礎型式簡介和工程特性

根據基礎選型的原則，并結合典型的地質情況，提出了以下基礎選型的結論：①在黏性土山區，作用力較小的Ⅰ，Ⅱ型直線塔優先采用掏挖基礎，大檔距直線塔、轉角塔優先采用人工挖孔樁基礎，僅在少數地基土直立性較差、無法掏挖成型的塔位采用斜柱板式基礎等開挖類基礎。②對于石灰巖山區中微風化和中等風化的巖石地基，主要采用巖石錨桿基礎。③河網、泥沼地區主要采用灌注樁基礎、旋錨基礎、復合式沉井基礎，還應根據塔位的地質特點和基礎的技術、經濟比較結果來選擇其他的基礎型式。

4 基礎型式的優化

4.1 原狀土基礎的優化

原狀土基礎主要包括掏挖基礎和挖孔樁基礎。它們以天然土構成的抗拔土體保持基礎的上拔穩定，能充分發揮原狀土的特性，具有良好的抗拔能力和較大的橫向承載力。

4.1.1 基礎作業方式的選擇

在材料用量接近的情況下，斜掏挖基礎的偏心值最大，其次為插入角鋼，地腳螺栓的偏心值最小。偏心值的大小反映了可以有效減小基底附加彎矩的程度。在壓力相同的情況下，斜掏挖基礎對地基的承載力要求最低。具體選擇情況如下：①山區中無法采用插入角鋼的掏挖基礎時，可采用地腳螺栓偏心直柱掏挖基礎；②當上部土體直立性較好、不易坍塌時可考慮斜掏挖基礎；③地勢平坦、施工方便的地區可考慮采用斜插直柱式基礎。

4.1.2 基礎埋深和主柱直徑的優化

在基礎的計算過程中，如果在基礎荷載和地質條件相同的情況下，基礎埋深與主柱直徑會相互影響，將導致預計材料用量與實際工程造價的差異較大。

當設計埋深小于最佳埋深時，基礎主要受上拔工況控制；當設計埋深大于最佳埋深時，基礎主要受樁側土承載力或下壓工況控制；當設計埋深等于最佳埋深時，基礎在滿足上拔和下壓穩定的同時，在水平力的作用下，樁側土的壓應力也剛好等于地基的承載能力，此時為最佳受力狀態。

因此，基礎的埋深優化需結合地基承載力，使埋深與基礎直徑相匹配，以使基礎達到最佳埋深時的受力狀態，這樣的基礎最為經濟、合理。

4.1.3 掏挖基礎和挖孔樁基礎的分析比較

在基礎作用力較小的情況下，原狀土基礎按掏挖基礎和挖孔樁基礎理論分別進行設計，材料用量的差別并不大。其中，掏挖基礎的施工費用較低，所以采用掏挖基礎較為經濟，但隨著基礎作用力的增大，因計算理論的模型和計算理論的差異，特別是水平力的增大，再加上掏挖基礎側向支撐作用有限，導致地基承載力難以滿足設計的要求。而基礎的上拔工況余度往往很大，使用的材料量增加較多。

4.2 開挖類基礎的優化

開挖類基礎的優化包括以下四個方面：①直線塔采用斜柱板式基礎較直柱板式基礎來說，可降低混凝土用量的4%～10%，降低鋼材用量的25%～30%，其經濟效益顯著。②建議對不易掏挖成型的直線塔優先采用斜柱板式基礎，無法采用斜柱時，可考慮采用直柱地腳螺栓偏心的方式處理。③對于大作用力耐張塔基礎，如果采用板式基礎時，可優先考慮等截面斜柱基礎；如果選擇直柱板式基礎時，建議采用主柱偏心直柱基礎，以節省材料用量，降低造價。④當地質條件較好時，應盡可能地增大埋深，從而有效減小基礎底板的尺寸，以節省材料用量，降低造價。

5 特殊地基的處理措施

對于規模較小的滑坡，建議在定位階段采用塔位避讓措施；對于經過經濟技術比較后無法避讓的滑坡，可以采取相應的處理措施；對于塔位附近的高陡邊坡，建議在定位階段采用塔位避讓措施，否則就應對其進行加固和清理處理。

摘 要：根據輸電線路地質和桿塔基礎受力的特點，以降低造價、保護環境、方便施工、安全運行為目的，討論了基礎選型、優化對比分析和特殊地基處理。

關鍵詞：桿塔基礎；工程投資；輸電線路；地基處理

中圖分類號：TM753 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0055-02

桿塔基礎作為輸電線路的重要組成部分，選擇合理的基礎型式、優化基礎設計，不僅可以降低工程投資，而且對環境保護、線路的安全運行和維護也是至關重要的。

1 基礎工程的現狀和問題

桿塔基礎作為輸電線路的重要組成部分，它的造價、工期和勞動消耗量在整個線路工程中占很大比重。隨著電壓等級的升高，桿塔基礎在整個線路造價中的比例也逐漸升高。

2 工程地質

國內線路的沿線地貌類型主要為平地、丘陵、山地和高山，局部有河網、泥沼，在沖積平原地區還應考慮地下水的影響。

3 基礎選型

3.1 基礎選型的原則

常規輸電線路的基礎設計原則可將《110～750 kV架空輸電線路設計規范》（GB 50545—2010）和《架空送電線路基礎設計技術規定》（DL/T 5219—2005）的設計要求作為主要依據，并依照已建輸電線路的設計經驗，采用荷載的設計值計算基礎穩定、基礎承載力、基礎配筋；采用荷載的標準值計算地基的沉降、基礎的位移和裂縫。

3.2 重要性系數的選取

架空送電線路設計的首要任務是確保其運行的可靠性。基礎設計原則必須和桿塔設計原則相結合，按現行規范取值后不再單獨考慮重要性系數。

3.3 基礎方案選擇的意義

基礎方案選擇的意義有：①控制工程造價的要求；②線路安全運行的需要；③環境保護的要求。

3.4 基礎型式簡介和工程特性

根據基礎選型的原則，并結合典型的地質情況，提出了以下基礎選型的結論：①在黏性土山區，作用力較小的Ⅰ，Ⅱ型直線塔優先采用掏挖基礎，大檔距直線塔、轉角塔優先采用人工挖孔樁基礎，僅在少數地基土直立性較差、無法掏挖成型的塔位采用斜柱板式基礎等開挖類基礎。②對于石灰巖山區中微風化和中等風化的巖石地基，主要采用巖石錨桿基礎。③河網、泥沼地區主要采用灌注樁基礎、旋錨基礎、復合式沉井基礎，還應根據塔位的地質特點和基礎的技術、經濟比較結果來選擇其他的基礎型式。

4 基礎型式的優化

4.1 原狀土基礎的優化

原狀土基礎主要包括掏挖基礎和挖孔樁基礎。它們以天然土構成的抗拔土體保持基礎的上拔穩定，能充分發揮原狀土的特性，具有良好的抗拔能力和較大的橫向承載力。

4.1.1 基礎作業方式的選擇

在材料用量接近的情況下，斜掏挖基礎的偏心值最大，其次為插入角鋼，地腳螺栓的偏心值最小。偏心值的大小反映了可以有效減小基底附加彎矩的程度。在壓力相同的情況下，斜掏挖基礎對地基的承載力要求最低。具體選擇情況如下：①山區中無法采用插入角鋼的掏挖基礎時，可采用地腳螺栓偏心直柱掏挖基礎；②當上部土體直立性較好、不易坍塌時可考慮斜掏挖基礎；③地勢平坦、施工方便的地區可考慮采用斜插直柱式基礎。

4.1.2 基礎埋深和主柱直徑的優化

在基礎的計算過程中，如果在基礎荷載和地質條件相同的情況下，基礎埋深與主柱直徑會相互影響，將導致預計材料用量與實際工程造價的差異較大。

當設計埋深小于最佳埋深時，基礎主要受上拔工況控制；當設計埋深大于最佳埋深時，基礎主要受樁側土承載力或下壓工況控制；當設計埋深等于最佳埋深時，基礎在滿足上拔和下壓穩定的同時，在水平力的作用下，樁側土的壓應力也剛好等于地基的承載能力，此時為最佳受力狀態。

因此，基礎的埋深優化需結合地基承載力，使埋深與基礎直徑相匹配，以使基礎達到最佳埋深時的受力狀態，這樣的基礎最為經濟、合理。

4.1.3 掏挖基礎和挖孔樁基礎的分析比較

在基礎作用力較小的情況下，原狀土基礎按掏挖基礎和挖孔樁基礎理論分別進行設計，材料用量的差別并不大。其中，掏挖基礎的施工費用較低，所以采用掏挖基礎較為經濟，但隨著基礎作用力的增大，因計算理論的模型和計算理論的差異，特別是水平力的增大，再加上掏挖基礎側向支撐作用有限，導致地基承載力難以滿足設計的要求。而基礎的上拔工況余度往往很大，使用的材料量增加較多。

4.2 開挖類基礎的優化

開挖類基礎的優化包括以下四個方面：①直線塔采用斜柱板式基礎較直柱板式基礎來說，可降低混凝土用量的4%～10%，降低鋼材用量的25%～30%，其經濟效益顯著。②建議對不易掏挖成型的直線塔優先采用斜柱板式基礎，無法采用斜柱時，可考慮采用直柱地腳螺栓偏心的方式處理。③對于大作用力耐張塔基礎，如果采用板式基礎時，可優先考慮等截面斜柱基礎；如果選擇直柱板式基礎時，建議采用主柱偏心直柱基礎，以節省材料用量，降低造價。④當地質條件較好時，應盡可能地增大埋深，從而有效減小基礎底板的尺寸，以節省材料用量，降低造價。

5 特殊地基的處理措施

對于規模較小的滑坡，建議在定位階段采用塔位避讓措施；對于經過經濟技術比較后無法避讓的滑坡，可以采取相應的處理措施；對于塔位附近的高陡邊坡，建議在定位階段采用塔位避讓措施，否則就應對其進行加固和清理處理。