高壓送電線路桿塔基礎(chǔ)選型分析

王梅

（廣東南海電力設(shè)計(jì)院工程有限公司 廣東佛山 528200）

引言

桿塔基礎(chǔ)是送電線路體系中較為重要的部分，在試驗(yàn)檢測、施工以及設(shè)計(jì)方面均具有突出的行業(yè)特征，由于高壓送電線路一般都比較長，沿途的地形地勢也比較復(fù)雜，故在設(shè)計(jì)和施工過程中，需考慮很多方面的因素，合理的基礎(chǔ)型式選擇可節(jié)約大量成本，對整個工程而言意義重大。

1 高壓送電線路桿塔基礎(chǔ)簡介

基礎(chǔ)是送電線路體系很重要的部分，在設(shè)計(jì)、施工等方面都具有獨(dú)特的專業(yè)特點(diǎn)，輸電線路基礎(chǔ)承受下壓力和上拔力，同時還有較大的水平力作用。因此，因地制宜地根據(jù)不同塔位不同的基礎(chǔ)力、地質(zhì)條件、交通運(yùn)輸情況選擇適宜的基礎(chǔ)型式，不僅可以降低工程建設(shè)成本，而且有利于線路的安全運(yùn)行以及自然環(huán)境的保護(hù)。

2 高壓送電線路桿塔基礎(chǔ)選型分析

現(xiàn)階段，我國應(yīng)用的高壓送電線路桿塔的基礎(chǔ)形式非常多，主要可以概括成兩大類，即大開挖基礎(chǔ)和原狀土基礎(chǔ)。大開挖基礎(chǔ)主要包括臺階基礎(chǔ)、板式直柱基礎(chǔ)以及插入式基礎(chǔ)等。而原狀土基礎(chǔ)包括巖石嵌固基礎(chǔ)、人工掏挖基礎(chǔ)、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)以及人工挖孔樁基礎(chǔ)等。具體分析如下：

2.1 現(xiàn)澆臺階基礎(chǔ)

此類基礎(chǔ)屬于剛性基礎(chǔ)類型，能應(yīng)用的地質(zhì)條件非常的廣泛，適用于各種類型的鐵塔。該基礎(chǔ)類型的主要特點(diǎn)：混凝土方量較多，但鋼材的耗費(fèi)量較少，且施工工藝簡單，為工程施工的質(zhì)量提供了很好的保障。以往的工程施工中應(yīng)用較多，但近年來，為減少混凝土的使用量，限制了該基礎(chǔ)型式的大范圍應(yīng)用，僅在受力較大的轉(zhuǎn)角塔中應(yīng)用，或者是在地下水豐富容易引起塌方問題的地段中應(yīng)用。

2.2 板式直柱基礎(chǔ)

此類基礎(chǔ)屬于柔性板式基礎(chǔ)，采用直立式主柱，連接鐵塔時需使用塔腳板和地腳螺栓，同樣適用于各種類型的鐵塔。按土重法計(jì)算，底板厚度由沖切計(jì)算和伸出部分寬厚比小于2.5控制，板的上部與下部均配置鋼筋。其優(yōu)點(diǎn)是基礎(chǔ)混凝土方量較少，開挖方便，可進(jìn)行淺埋，在較容易出現(xiàn)流砂或者是地下水位較高的地基中應(yīng)用居多，能避免基坑坍塌的危險(xiǎn)，還可降低深挖水坑的工作難度；缺點(diǎn)是基坑土石方開挖量較大，鋼材耗量大。在地質(zhì)情況復(fù)雜、地下水位高且水量豐富的地段中，該基礎(chǔ)型式應(yīng)用較多（見圖1）。

圖1 板式直柱基礎(chǔ)圖

2.3 插入式基礎(chǔ)

此類基礎(chǔ)不需要地螺和塔腳坂連接，將鐵塔塔腿的主材直接插入到主柱之中并在端部進(jìn)行錨固。該基礎(chǔ)受力簡單，基礎(chǔ)所承受的偏心彎矩和水平方向作用力較小，底板和立柱處于壓受力狀態(tài)，該種基礎(chǔ)改善了受力狀況并且節(jié)約材料。另外，由于基礎(chǔ)水平力減小，故基礎(chǔ)側(cè)向的穩(wěn)定性有所提高。該基礎(chǔ)適用于有無地下水地段、地基土為硬塑情況。在山區(qū)塔位，由于交通運(yùn)輸條件差，插入式基礎(chǔ)彌補(bǔ)了交通運(yùn)輸上的缺陷，是一種更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用、施工簡單方便的基礎(chǔ)型式。若按鐵塔主材形式劃分，可分為鋼管類插入式基礎(chǔ)和角鋼類插入式基礎(chǔ)，其中角鋼類插入式基礎(chǔ)應(yīng)用較為廣泛。插入式基礎(chǔ)缺點(diǎn)有：開挖工作面大，易造成自然環(huán)境的破壞，水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重，對施工單位的施工質(zhì)量和水平要求也比較高。目前考慮水土流失情況比較嚴(yán)重插入式基礎(chǔ)的應(yīng)用日益減少。

2.4 人工挖孔樁基礎(chǔ)

此類基礎(chǔ)主要適用于沒有地下水地段、地基土為硬塑或者可塑粘土，通過人工掏挖成孔，并在孔內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土，其受力性能很好，對環(huán)境影響小，工程造價較低，施工設(shè)備簡單，施工質(zhì)量容易得到保證。適用于山區(qū)、丘陵或者平地地形條件，人工挖孔樁基礎(chǔ)型式安全可靠、能夠承受上部鐵塔傳來的很大荷載，設(shè)計(jì)時應(yīng)根據(jù)實(shí)際受力情況和地質(zhì)參數(shù)選用單樁或者多樁布置。由于該基礎(chǔ)形式對施工人員的勞動強(qiáng)度要求很高，一旦埋深大會存在嚴(yán)重施工風(fēng)險(xiǎn)，所以設(shè)計(jì)時控制基礎(chǔ)埋深，110kV線路一般不超過8m，220kV線路一般不超過10m。施工時必須嚴(yán)格按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》要求做好護(hù)壁等安全措施。

圖2 人工挖孔樁基礎(chǔ)圖

2.5 人工掏挖基礎(chǔ)

人工掏挖基礎(chǔ)對地基土的成孔性能要求較高，適用于基礎(chǔ)埋深在地下水位以上的硬塑、可塑性粘土及強(qiáng)風(fēng)化巖石類地質(zhì)條件。掏挖樁基礎(chǔ)施工時以土代模，直接將基礎(chǔ)的鋼筋骨架和混凝土澆入掏挖成型的土胎內(nèi)。由于減少了對原狀土的擾動，能充分發(fā)揮地基土的承載性能，所以可大幅度的節(jié)約基礎(chǔ)材料和施工費(fèi)用。此外，掏挖樁基礎(chǔ)還具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）掏挖樁基礎(chǔ)可減小基礎(chǔ)變形。

（2）山區(qū)回填土（粘性土）來源較困難、掏挖樁基礎(chǔ)不需回填土，山區(qū)基面邊坡窄小時掏挖基礎(chǔ)每邊可減小保護(hù)范圍1～2m。

（3）充分利用原狀土，相同的基礎(chǔ)尺寸可提高抗拔承載力1.2倍，減少挖填方1.6～2.5倍。

（4）減少了對原地貌植被的破壞。

2.6 巖石嵌固基礎(chǔ)

巖石嵌固基礎(chǔ)主要適用于巖石埋藏較淺的山區(qū)，利用巖石的抗剪性能來抵抗基礎(chǔ)所承受的上拔力，回填和開挖工作量很小，有效的保護(hù)了自然環(huán)境，且施工過程中可以不使用或使用較少模板，工藝簡單，工期較短，經(jīng)濟(jì)效益明顯；但采用該類型基礎(chǔ)的前提是巖石的各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)滿足受力要求，保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和安全性。

2.7 鉆（沖）孔灌注樁基礎(chǔ)

鉆孔灌注樁基礎(chǔ)是用專門的施工機(jī)具鉆或者沖成較深的孔，以水頭壓力和泥漿進(jìn)行護(hù)壁，放入鋼筋籠然后澆注混凝土的樁基礎(chǔ)形式。鉆孔灌注樁基礎(chǔ)有一套成熟的設(shè)計(jì)原理，也有豐富的施工經(jīng)驗(yàn)。鉆（沖）孔灌注樁基礎(chǔ)型式安全可靠、可承受較大的鐵塔上部荷載，根據(jù)地質(zhì)參數(shù)和實(shí)際地形條件可選用單樁灌注樁基礎(chǔ)或者多樁加承臺灌注樁基礎(chǔ)，對于無法使用開挖或者原狀土基礎(chǔ)、或者軟弱下臥層較厚的大轉(zhuǎn)角和直線塔，可選擇采用鉆（沖）孔灌注樁基礎(chǔ)。缺點(diǎn)是工程造價較高，且施工難度也大，對塔位實(shí)際條件要求也高。當(dāng)?shù)鼗翆又写嬖谳^厚淤泥層，采用淺基礎(chǔ)時地基強(qiáng)度無法滿足受力要求，采用換填或打松木樁等地基處理方式代價比較高也難以實(shí)施的時候，選擇鉆（沖）孔灌注樁基礎(chǔ)是比較合適的。

圖3 人工掏挖基礎(chǔ)圖

圖4 鉆（沖）孔灌注樁基礎(chǔ)圖

3 結(jié)語

綜上所述，我國高壓送電線路桿塔基礎(chǔ)型式多樣，每一種類型都有自己的特點(diǎn)和優(yōu)勢。除上述提到的幾種基礎(chǔ)類型之外，還有很多其他的類型，在此不一一贅述。隨著社會不斷發(fā)展，各類基礎(chǔ)型式也不斷的更新完善，各地需結(jié)合實(shí)際情況選擇適宜的基礎(chǔ)型式，為電力行業(yè)的安全、綠色、可持續(xù)發(fā)展奠定良好的根基。

[1]張殿生.電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊（第二版）.

[2]《架空輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（D L/T 5219-2014）.

[3]《軟土地區(qū)巖土工程勘察規(guī)程》（JGJ83-2011）.