沙漠地區輸電線路裝配式微型沉井基礎模塊化設計及應用

周楠 康建國 李亞 王金鎖 褚忠凱 馬小云

摘要：裝配式微型沉井基礎模塊具有通用性強、重量輕、強度高、組裝方便，適用于風積沙流動性大，整體強度差，現場支護條件有限，水源緊張等條件惡劣的沙漠地區，并通過新疆塔克拉瑪干沙漠、寧夏毛烏素沙漠現場試驗，對沙漠地區輸電線路工程具有實際的重大意義，具有很好的應用前景。

Abstract： Fabricated miniature caisson foundation module has the advantages of strong commonality， light weight， high intensity， convenient assembly， suitable for desert areas with large fluidity of aeolian sand， poor overall strength， limited field support conditions， tight water resources， etc. The field tests in Taklimakan Desert and Maowusu Desert of Ningxia are of great significance to the project of transmission line in desert area and have a good application prospect.

關鍵詞：裝配式基礎；微型沉井基礎；模塊化設計

Key words： assembly foundation；miniature caisson foundation；modular design

中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）11-0224-02

0 引言

沙漠地區風積沙地基的流動性大、孔隙率大、無黏聚力、整體強度差，自然條件惡劣，風蝕和沙埋現象嚴重，桿塔基礎施工材料匱乏、工程施工和運輸難度大等，另外風積沙自穩特性、現場支護條件等方面限制，導致開挖基礎坑一般不宜太深，需要大范圍開挖來保證施工順利及安全，從而造成需占用更大的面積、更深基礎埋深，使得土方的開挖量大，施工工期延長，施工費用增高。針對沙漠地區特殊的地質條件和施工方法的局限性研究，研發出一種裝配式微型沉井基礎，對沙漠地區的輸電線路工程具有重大意義[1]。

通用模塊具有通用性強、重量輕、強度高、組裝方便等優勢外，還能節約成本。本文主要闡述了通過現場試驗確定出沙漠地區輸電線路采用裝配式微型沉井基礎，并結合模塊化設計理論，針對沙漠地區不同電壓等級、不同基礎型式（裝配式基礎、沉井基礎），開展裝配式微型沉井基礎的模塊化組合設計。

1 裝配式微型沉井基礎構造形式的確定

1.1 板條和橫梁的選擇

裝配式基礎橫梁位于板條上部，與板條通過螺栓直接連接，提高承臺整體性，提高抗力性能；承臺結構中的板條與輸電線路桿塔通過地腳螺栓連接，承受上部桿塔傳遞的荷載，然后傳遞到整個基礎和地基。

微型沉井基礎開挖時依靠自身重力順利下沉，充分利用板條部分的承壓性能以及井壁部分與砂土之間的摩擦性能，滿足基礎在沙漠中的下壓穩定要求；依靠井壁部分與砂土之間的摩擦性能和回填土及基礎自身重度滿足上拔穩定要求；同時基礎抗傾覆由板條和沉井兩部分共同承擔。

1.2 裝配式微型沉井基礎構造

1.2.1 裝配式基礎

為實現輸電線路桿塔基礎工廠化加工，減少現場人工作業量和作業工序，提高施工效率，沙漠地區桿塔可采用裝配式基礎型式。裝配式基礎一般是將2個及2個以上的金屬構件或混凝土預制構件通過連接件現場拼裝組合而成的桿塔基礎。

1.2.2 微型沉井與板條聯合的復合基礎

微型沉井與板條聯合的復合基礎，由上部裝配式鋼筋混凝土承臺結構、下部裝配式鋼筋混凝土沉井等兩部分組成。

2 沙漠地區裝配式微型沉井基礎實驗[2]

以新疆塔克拉瑪干沙漠腹地、寧夏毛烏素沙漠邊緣寧武市白岌灘自然保護區、寧夏毛烏素沙漠邊緣平羅縣等場地的松散風積沙試驗基礎為基準，對沙漠風積沙基礎的關鍵設計參數“上拔角”進行統計分析。

新疆塔克拉瑪干沙漠腹地采用裝配式基礎，寧夏毛烏素沙漠邊緣寧武市白岌灘自然保護區、寧夏毛烏素沙漠邊緣平羅縣采用混凝土擴展基礎與裝配式基礎，如表1所示。

試驗結果——上拔角取值：

現場試驗結果表明，沙漠風積沙地基極限“上拔角”不是一個固定值，該值大小與試驗場地位置、基礎結構型式、基礎尺寸和試驗荷載工況等因素相關。參考GB50007-2011《建筑地基基礎設計規范》計算得到沙漠風積沙基礎極限上拔角的標準值αuk=16.8°。

由于該設計值考慮了風積沙地基的區域特征、基礎類型、基礎結構型式及其幾何尺寸、基礎水平荷載作用等多種影響因素，可作為我國沙漠地區輸電線路基礎設計的依據。

3 裝配式微型沉井基礎模塊化設計[3]

3.1 裝配式基礎

裝配式基礎因地制宜，一般采用兩個及兩個以上金屬或混凝土預制構件通過連接件現場拼裝組合而成，滿足具體工程所允許的單位部件運輸重量和安裝的要求，并根據當地資源和地質條件等因素選擇合適的基礎型式，采用上部鋼管與底部板條組合的裝配式基礎。

3.2 微型沉井基礎

采用底部微型沉井與上部板條組合的復合沉井基礎，具有較大的承載面積，可充分利用承臺部分的承壓性能以及井壁部分與周圍土層之間的摩擦性能，可承受較大的豎向和水平荷載，能夠滿足輸電線路桿塔基礎上拔穩定、下壓穩定和抗傾覆穩定。

4 小結

根據新疆地區輸電線路電壓等級與桿塔荷載大小的調研分析結果，以及桿塔基礎的荷載等級劃分原則與分級模塊標準，確定出新疆沙漠地區輸電線路沉井基礎與裝配式基礎的結構尺寸，形成沉井基礎與裝配式基礎的模塊化設計圖。這種模塊化設計提高設計生產效率、縮短供貨周期，有利于提高產品質量和可靠性，有利于降低成本，便于實現標準化、通用化。

參考文獻：

[1]王永華，丁士君，郭永勝，等.沙漠地區輸電線路裝配式基礎設計及應用[J].電力建設，2010，31（11）：14-17.

[2]程永鋒，丁士君.沙漠地區風積沙地基輸電線路裝配式基礎真型試驗研究[J].巖土力學，2012，33（11）：3230-3236.

[3]何金業，鄧海驥，白偉，等.復合裝配沉井基礎設計與經濟分析[J].電力設備，2017，16.