特高壓輸電線路地腳螺栓式斜柱基礎可行性分析

呂國釗

(河北省電力勘測設計研究院，石家莊　050031)

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特高壓輸電線路地腳螺栓式斜柱基礎可行性分析

呂國釗

(河北省電力勘測設計研究院，石家莊050031)

摘要：介紹鐵塔基礎形式現狀，提出地腳螺栓式斜柱基礎形式，以某特高壓輸電線路工程為例，對地腳螺栓式斜柱基礎、插入式基礎、直柱柔性基礎形式進行技術經濟比較，結果表明地腳螺栓式斜柱基礎具有節省材料、施工便捷、降低造價的特點，在輸電線路工程中具有推廣應用價值。

關鍵詞：輸電線路；基礎工程；地腳螺栓；斜柱基礎；插入式基礎

基礎工程是輸電線路工程的重要組成部分，其造價、工期在整個線路工程中占很大比重。因此針對不同的基礎作用力、地質水文條件因地制宜選擇基礎形式，不僅可以降低工程造價，而且為線路的安全運行提供了必要的保障。只有尋求受力更合理的鐵塔基礎形式，并對已有的基礎形式進行優化和改良，才能達到減少材料量，降低工程造價，降低單公里指標的目的。

1鐵塔基礎形式現狀

目前平原地區的輸電線路工程，基礎形式多采用直柱柔性基礎或插入角鋼式基礎，在地下水豐富且地質條件泥砂地區采用剛性基礎，對有沖刷、河中立塔以及港口海邊地區多采用灌注樁基礎[1]，這些基礎形式各有特點。特高壓輸電線路工程一般采用多分裂導線，每根分裂導線的截面較大，交流特高壓一般在600 mm2以上，直流特高壓一般在1 000 mm2以上，而且使用檔距大、安全系數高。由此鐵塔所受的上部荷載較大，導致其基礎作用力比常規線路要大的多。對比普通常規線路，直線塔增加約130%~190%，耐張塔增加約88%~239%(相同風速、呼高、上拔力、下壓力、水平力)，所以對基礎的合理優化則顯得更為重要。只針對平原地區采用比例最高的2種基礎形式直柱柔性基礎和插入式角鋼基礎進行改良和優化，得到了一種優化的基礎形式：地腳螺栓式斜柱基礎。

2地腳螺栓式斜柱基礎的特點

地腳螺栓式斜柱基礎的主柱向鐵塔的正面及側面雙面傾斜，基礎主柱坡度與塔腿主材坡度一致，外觀與插入式基礎相同。不同的是基礎與塔身通過帶有坡度的傾斜地腳螺栓進行連接，傾斜的地腳螺栓與基礎頂面垂直并且其坡度與塔腿主材坡度一致，塔腳板與塔腿主材垂直。簡單說就是斜柱斜頂斜地腳螺栓。其計算方法在DL/T 5219-2005《架空送電線路基礎設計技術規定》9.12節中已明確給定[2]。

地腳螺栓式斜柱基礎完全繼承了插入式基礎和直柱柔性基礎的優點，其優于直柱柔性基礎的特點在于，鐵塔對基礎的作用力可以沿主柱方向直接傳至基礎底板中心。根據DL/T 5219-2005 9.12中公式計算，斜柱較直柱來說，其主柱截面所受到的軸向力僅增大1%～2%，但其水平方向作用力減少70%～90%，極大的改善了基礎主柱和底板的受力情況，既減小了作用在主柱正截面和底板上的彎矩，又減小了作用在基底邊緣的應力，使基礎受力更趨合力。從而達到減少基礎混凝土和鋼筋的用量，降低工程造價的目的。而且因為水平方向作用力減小，地腳螺栓所承受的剪切作用變小，更趨安全。

地腳螺栓式斜柱基礎優于插入式基礎的特點在于插入式基礎插入角鋼的定位難度大，若施工誤差較大，則會造成無法安裝或強行安裝。強行安裝會產生附加應力，給線路運行留下了安全隱患。地腳螺栓式斜柱基礎則可以通過塔腳板上的螺栓孔徑和地腳螺栓直徑差值進行調節，保證了鐵塔和基礎的順利連接安裝。

3技術經濟方案比較分析

以某特高壓輸電線路工程為例，基本設計條件是風速27 m/s(高度10 m)，6×JL1/G3A-1250/70導線，同塔單回雙極架設，全線無水。以直線塔Z27102和Z27104 2種鐵塔為例，對地腳螺栓式斜柱基礎、插入式基礎以及直柱柔性基礎這3種基礎形式進行方案比較。3種基礎形式外觀和樣式見圖1。

圖1　3種基礎形式外觀和樣式

基礎作用力和地質條件見表1和表2，基礎材料量和造價見表3。

由表3可以看出，相同條件下地腳螺栓式斜柱基礎的底板尺寸和基礎埋深最小，挖方量最小，減少了對環境的破壞。地腳螺栓式斜柱基礎的鋼筋量和混凝土量最小，其鋼筋綁扎，基礎支模，混凝土澆筑的施工工作量最小。根據3種基礎的施工特點，施工工作量越小，施工越方便簡單，工作時間越短。

表1基礎作用力kN

塔型TTxTyNNxNyZ2710215812061872027257228Z2710416452432302311314284

注：表中所列為各塔型最高呼高的基礎作用力。

表2地質情況

地基承載力/kPa土壤重度/(kN·m-3)地基土類型地下水上拔角/(°)11016可塑無20

表3單基材料量

塔型基礎形式地腳螺栓式斜柱基礎插入式基礎主柱柔性基礎Z27102C25混凝土/m348.7748.7755.33總鋼材/kg5304.305615.505932.70底板×埋深/m3.80×4.003.80×4.004.30×3.90Z27104C25混凝土/m349.3549.3555.61總鋼材/kg4487.6059027077底板×埋深/m3.80×4.103.80×4.104.50×3.90

注：表中總鋼材包含地腳螺栓及插入角鋼。

對比3種基礎形式所用的材料量，地腳螺栓式斜柱基礎≤插入式基礎≤直柱柔性基礎。地腳螺栓式斜柱基礎與插入式基礎材料量相差不大，但與直柱柔性基礎比較，混凝土量節約11.3%～11.9%，基礎鋼材節約5.3%～16.6%。

通過上述分析，得出相同條件下，采用地腳螺栓式斜柱基礎，材料量最少、造價最低、經濟指標最優、施工最便捷。

4結論

地腳螺栓式斜柱基礎作為一種改良的基礎形式，與一般基礎相比具有受力更合力、節省材料量，以及降低本體造價等顯著優點。并且適應性廣，只要地質條件不是十分惡劣，適用于柔性基礎的塔位均可以采用此種基礎形式。并且根據地質水文情況合理采用此基礎形式，線路工程的本體造價會明顯降低，因此地腳螺栓式斜柱基礎具有在特高壓輸電線路工程中推廣應用的價值。

參考文獻：

[1]張殿生.電力工程高壓送電線路設計手冊[M].2版.北京:中國電力出版社,2003.

[2]DL/T 5219-2005,架空送電線路基礎設計技術規定[S].

本文責任編輯：羅曉曉

Possibility Analysis on Slope Column Foundation with AnchorBolt in UHV Transmission Line

Lv Guozhao

(Hebei Electric Power Design & Research Institute, Shijiazhuang 050031, China)

Abstract:This paper introduces slope column foundation with anchor bolts，takes the aultra-high voltage transmission line project as an example, then through technical and economic comparison with other two kinds of foundation form, finds base foundation types,advances the slope column foundation with anchor bolt has the advantages of saving material, convenient construction, and low cost. So this foundation form has application value in transmission line project.

Key words:transmission line; foundation work;anchor bolt；slope colume foundation；insert type foundation

中圖分類號：TM754

文獻標志碼：B

文章編號：1001-9898(2016)01-0046-02

作者簡介：呂國釗(1984-)，男，工程師，主要從事輸電線路結構設計工作。

收稿日期：2015-05-12