我國輸電線路基礎(chǔ)工程現(xiàn)狀與研究新進展

趙育葳

摘 要：近十余年來，隨著特高壓工程的快速建設(shè)，輸電線路遇到的地貌類型多、地質(zhì)條件復(fù)雜，桿塔基礎(chǔ)的荷載也越來越大，各種不良地質(zhì)條件疊加，基礎(chǔ)型式呈現(xiàn)多樣化，基礎(chǔ)設(shè)計與施工遇到的挑戰(zhàn)也越來越多。基于全壽命周期下的安全穩(wěn)定理念，結(jié)合規(guī)劃、基建及運行維護階段，考慮環(huán)保與水保要求，系統(tǒng)總結(jié)分析了輸電線路基礎(chǔ)工程現(xiàn)狀，梳理提煉了基建階段中勘察、設(shè)計、施工、檢測等方面存在的疑慮，全面分析了輸電線路基礎(chǔ)的最新研究成果，提出了輸電線路基礎(chǔ)工程的重點研究思路及方向，為輸電線路基礎(chǔ)工程的全過程健康提供參考。

關(guān)鍵詞：輸電線路; 桿塔基礎(chǔ); 現(xiàn)狀分析

1.規(guī)劃、基建與運行和維護的關(guān)系

輸電線路的全壽命周期涵蓋規(guī)劃、基建、運行和維護等階段。規(guī)劃階段要考慮設(shè)計、施工可行性，設(shè)計階段要充分考慮到運行便利性。輸電線路全壽命周期最優(yōu)就是要充分考慮各階段實際狀況，找出最優(yōu)解。在規(guī)劃階段，基礎(chǔ)工程應(yīng)當開展安全風險、地質(zhì)災(zāi)害分析評估，優(yōu)化工程選線、選址方案。“避”是前提，要盡量避開崩塌、滑坡、泥石流、塌陷等不良地質(zhì)災(zāi)害區(qū)，無法可避時才采取技術(shù)措施進行防與治。采動影響區(qū)、高寒凍土區(qū)、濕陷性黃土區(qū)要合理選擇基礎(chǔ)型式，水土流失、山洪沖刷地段要采用修筑擋土墻、截水溝等加固措施，分洪區(qū)要考慮沖刷及漂流物撞擊影響，沙漠地區(qū)要采取防風固沙措施。

2..基礎(chǔ)工程建設(shè)階段

2.1勘察

從工程建設(shè)預(yù)算費用構(gòu)成角度，理論上勘察費約占設(shè)計費的35%[14]，實際上各設(shè)計單位在分配費用時常常重設(shè)計、輕勘察，勘察費用整體不足。同時由于輸電線路點線狀分布，勘察工作存在線路長、地形地質(zhì)復(fù)雜多變、工期短、測量點要求高等特點。另外，盡管各省級設(shè)計院都有自己的勘察隊伍，但地市級設(shè)計單位普遍沒有勘察能力，勘察工作常分包給其他行業(yè)的勘察隊伍，導(dǎo)致勘察質(zhì)量很難滿足設(shè)計要求。經(jīng)費不足、工期要求緊、勘察隊伍參差不齊等很難提供高質(zhì)量的勘察成果，基礎(chǔ)施工過程中出現(xiàn)的質(zhì)量或事故，或多或少都與勘察有一定關(guān)系。平原地區(qū)勘察時，勘察人員常存僥幸心理，認為沿線地質(zhì)條件基本相同，很難做到逐基鉆探、逐腿勘探，甚至提供的巖土工程勘察報告也難以滿足設(shè)計要求精度，如山東試點應(yīng)用螺旋錨基礎(chǔ)中，存在分層土體定性不準、物理力學性質(zhì)指標脫離實際，施工時扭矩值偏小，基礎(chǔ)上拔承載力顯著降低。山區(qū)勘察時，受地形限制，大型鉆探設(shè)備無法到位，紹爾鉆、背包鉆的鉆探深度受限、巖性及風化程度判定不準，勘察人員只能提供相對保守的地質(zhì)參數(shù)，如湖南某220kV線路工程勘察人員勘察的山區(qū)巖體為強風化軟質(zhì)巖，設(shè)計人員選用為直徑1.6m、埋深12.0m的人工挖孔樁基礎(chǔ)，施工人員開挖時發(fā)現(xiàn)揭露地表1m后即為未風化至微風化的凝灰?guī)r，受限不能爆破作業(yè)，風鎬開挖3個月仍進展緩慢，不得不更改為巖石錨桿基礎(chǔ)。因此，建設(shè)單位要首先確保費用到位，勘察人員應(yīng)懷敬畏之心對待工作，勘察設(shè)備到位、現(xiàn)場記錄準確，勘察數(shù)據(jù)處理要實事求是，不夸大、不保守，真實反映現(xiàn)場地形地貌、地質(zhì)條件、環(huán)境水文等情況。

2.2設(shè)計

設(shè)計是“龍頭”，要全方位、全要素、全過程對基礎(chǔ)工程設(shè)計進行管理，并“把好脈”。與建筑、交通行業(yè)顯著不同，基礎(chǔ)設(shè)計有其自身特點，輸電線路基礎(chǔ)的設(shè)計控制條件是抗拔和抗傾覆穩(wěn)定性。基礎(chǔ)統(tǒng)一命名輸電線路基礎(chǔ)命名目前無統(tǒng)一術(shù)語標準，為便于在國內(nèi)、國際上的技術(shù)交流，除了具有輸電線路特點的少數(shù)基礎(chǔ)型式外，原則上應(yīng)與《巖土工程基本術(shù)語標準》[15]（GB50279—2014）相一致。針對此，將目前國內(nèi)常用的輸電線路基礎(chǔ)名稱歸納總結(jié)輸電線路基礎(chǔ)按照施工模式不同，整體上分為開挖類基礎(chǔ)與原狀類基礎(chǔ)。原狀類基礎(chǔ)充分利用巖土體自身力學特性，是基礎(chǔ)選型時首選的基礎(chǔ)型式，

剛性臺階式基礎(chǔ)高寬比受限，依靠自身重量和上拔土體提供上拔承載力，基礎(chǔ)自身混凝土量較大，適用于基礎(chǔ)作用力較小、基坑開挖難度較大的工程。鋼筋混凝土板式基礎(chǔ)通過底板配筋可顯著擴大底板尺寸，基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)格較為靈活，適用范圍也較廣。裝配式基礎(chǔ)適用于工期要求緊急的搶修工程或材料運輸不便的沙漠地區(qū)。原狀類基礎(chǔ)包含掏挖基礎(chǔ)、巖石基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)及其它基礎(chǔ)。掏挖基礎(chǔ)是輸電線路專有的基礎(chǔ)型式，適用于不坍塌的黏土或風化程度高的破碎巖石，采用剪切法進行上拔承載力計算。巖石基礎(chǔ)包括巖石錨桿基礎(chǔ)與巖石嵌固基礎(chǔ)，巖石性能好時采用錨桿基礎(chǔ)，設(shè)計時巖石等代極限剪切強度取值是關(guān)鍵，這一重要設(shè)計參數(shù)并非巖土體自身特性，在其他行業(yè)中也無此參數(shù)取值，也是輸電線路專有的地質(zhì)參數(shù)，各勘察技術(shù)人員對此取值看法不一。樁基礎(chǔ)包括干作業(yè)的挖孔樁基礎(chǔ)（人工或機械開挖）與地下水位高的灌注樁基礎(chǔ)（機械鉆孔）。微型樁、螺旋錨、沉井及復(fù)合基礎(chǔ)等等均有其自身適用性，只有在某些特殊地形地質(zhì)條件下具有一定的優(yōu)越性。

2.3桿塔與基礎(chǔ)的連接方式

工程中桿塔與基礎(chǔ)的連接采用插入角鋼和地腳螺栓等兩種連接型式。當基礎(chǔ)主柱為直柱時，優(yōu)先采用偏心地腳螺栓連接;當基礎(chǔ)立柱為斜柱時，采用斜頂?shù)啬_螺栓或插入角鋼連接。

斜柱基礎(chǔ)、插入式角鋼基礎(chǔ)在桿塔倒塔受損后，往往有損傷，修復(fù)時比較困難，影響重新立塔工期，在重冰區(qū)、大風區(qū)等易遭受自然災(zāi)害的地區(qū)逐漸淘汰。因此，在中、重覆冰區(qū)，采空區(qū)、巖溶區(qū)、濕陷性黃土、鹽漬土、軟土、凍脹土等特殊地質(zhì)條件的塔位不宜采用插入角鋼，也不宜采用斜柱基礎(chǔ)。

3. 未來研究方向

3.1水土保持等環(huán)保領(lǐng)域。隨著同時設(shè)計、同時施工、同時投入運行“三同時”的實施，水土保持、環(huán)境保護等影響著基礎(chǔ)工程的規(guī)劃、設(shè)計及運行維護，目前工程技術(shù)措施仍缺乏針對性和可操作性，擋土墻、堡坎的修筑是否有利于水土保持仍有異議，工程量計量與取費仍無詳細定額標準，因此應(yīng)開展集預(yù)防和治理于一體的水土保持設(shè)計、施工及水土流失防治綜合技術(shù)措施研究。

3.2加固修復(fù)等健康診斷領(lǐng)域。基礎(chǔ)工程的健康診斷、修復(fù)加固是未來的熱點工程技術(shù)，目前尚未有針對線路工程自身特點，提出成套化的基礎(chǔ)診斷方法及修復(fù)加固技術(shù)，指導(dǎo)工程實施。

3.3基礎(chǔ)自身設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。現(xiàn)有規(guī)范已明確規(guī)定了各類基礎(chǔ)的設(shè)計方法，但精細化設(shè)計成為必然，而推進標準化設(shè)計又成為重中之重，我國國情及行業(yè)特點決定了不能給予技術(shù)人員太大的自主設(shè)計權(quán)，因此某些關(guān)鍵課題仍需深入研究、盡早解決。如樁基礎(chǔ)應(yīng)探討箍筋加密區(qū)范圍與抗拔系數(shù)、地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)等設(shè)計參數(shù)精準取值等方向，巖石基礎(chǔ)應(yīng)重點在探討是否取消“巖石等代極限剪切強度”等方向進行攻關(guān)，機械化施工的新型螺旋錨基礎(chǔ)應(yīng)重點開展設(shè)計計算方法與施工標準化研究，沙漠加筋格柵、水泥固化等措施的長久穩(wěn)定性問題。

結(jié)束語

綜上所述，輸電線路基礎(chǔ)工程的建設(shè)要貫徹安全第一、施工可行，適當考慮經(jīng)濟性的原則，規(guī)劃、基建、運行維護要協(xié)調(diào)統(tǒng)一，同時要考慮水土保持等環(huán)境影響。在基建階段，基礎(chǔ)命名要統(tǒng)一化、設(shè)計要精細化、施工要機械化、檢測要標準化。在運行維護階段，加強巡視及健康診斷，超前預(yù)防及治理。基礎(chǔ)工程已取得大量的科研成果，下一步要在水土保持、健康診斷、基礎(chǔ)精細化設(shè)計等方向深入研究，解決困擾工程建設(shè)的系列難題。

參考文獻

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