銀隆新能源項目110kV線路工程鋼管樁基礎應用

國網天津市電力公司 唐繼朋

隨著天津經濟社會的發展，工業化進程的加快，架空輸電線路發展迅速。發展的同時也給送電線路基礎設計提出了一些急需解決的實際問題，如縮短工期、減少占地、降低造價、環保、吹填區基礎設計等新的要求。常規的剛性臺階基礎、鉆孔灌注樁基礎已不能很好的解決上述工程中所遇到的問題。適時的引進鋼管樁基礎型式，可為解決上述工程出現的問題提供有效的設計手段，使得輸電線路基礎設計更加合理，處理手段更加多樣化。能更好地滿足社會經濟發展、工業化進程加快等為輸電線路基礎設計提出的不同要求。

輸電線路本體工程主要包括下部基礎和上部組塔、架線兩部分。整體施工周期中，基礎部分由于其多項施工工序和混凝土養護等施工工藝要求，造成基礎部分在輸電線路本體施工周期中占比較大；上部組塔、架線中組塔耗費的施工工期較多。在輸電線路工程中，縮短下部基礎施工和上部組塔時間能有效地縮短本體施工周期，尤其是在一些對時間要求急迫的項目中，縮短以上兩項施工時間，是控制整體輸電線路工程施工周期的有效手段。

“銀隆新能源項目界內110kV 電力線路切改項目臨時電源線工程”是天津銀隆新能源項目基地的配套項目，該項目要求時間非常緊張，項目要求臨時電源項目以最快速度完成，給新能源基地項目提供支持。該項目為雙回110kV 架空線路，桿塔共11基，其中直線鋼桿2基、轉角鋼桿9基且多數為大轉角鋼桿。

經方案對比分析，如果要滿足項目快速建設的要求，下部鋼管樁基礎和上部鋼管桿組合是幾個方案中施工周期最短的，其它方案中凡是涉及到鋼筋混凝土施工的都不能回避混凝土養護期的問題，無疑是不能滿足項目要求的。但是，采用下部鋼管樁基礎和上部鋼管桿組合方案，如何解決大轉角鋼桿所帶來的側向位移控制要求是非常棘手的問題。

1 基礎設計

1.1 結構形式

鋼管桿是長懸臂結構，其傳遞給下部的荷載主要以彎矩和水平力為主。水平位移的控制，主要是在一定樁長條件下減少地面處樁體擠壓土體而產生的水平位移。在實際工程設計中，采用地面處增加樁頂處樁體與地面土體接觸面積以降低單位土體壓力，從而降低樁頂位移。鋼管樁沉樁過程中地面土體將隨沉樁下沉，形成一個鍋底狀土坑，清理一下后澆筑素混凝土承臺與鋼管樁形成整體抗側移結構（圖1）。

1.2 結構計算

圖1 樁頂承臺示意圖

設計過程中，承臺大小和埋置深度依據荷載情況和地下土層分布由計算確定。

1.2.1 鋼管樁頂變形計算

m 值的選取：主要計算影響深度hm=2(d+1)米范圍內的m 值作為計算值。當hm深度范圍內存在兩種不同土體時：，式中m 為地基土水平抗力系數的比例系數，h 為承臺內地基土層分布厚度。樁的水平變形系數。

樁基在單位力(H0=1)作用下產生的位移、轉角：水平位移， 轉角；樁基在單位力矩(M0=1)作用下產生的位移、轉角：水平位移δhM=δMh，轉角，此處取Kh=0。

1.2.2 承臺變形計算

水平位移：

轉角：

在hm深度范圍內，鋼管樁與承臺的位移累計作為地面處總的水平位移值。

1.3 計算結果分析

計算結果中，混凝土包括承臺和樁內填充兩部分見表1。從計算結果中可以看出，鋼管樁的鋼材用量隨著上部荷載增加而增加。承臺的變化不明顯，主要是在設計中，人為的調整了承臺和鋼管樁在承擔水平荷載上的分配，使得大轉角桿鋼管樁承擔比例較大，承臺承擔的比例較小，提高了安全系數。

表1 基礎材料一覽表

表2 鉆孔灌注樁基礎

表3 臺階基礎

2 造價對比分析

實際工程實施中，該工程按上述方案實現了當月內完成設計、施工，達到滿足送電的項目需求。下面按照常用的剛性臺階基礎和鉆孔灌注樁基礎設計，并與鋼管樁基礎進行比較。本次造價對比僅限于本體基礎部分，不包括上部及拆遷賠償等部分，各方案本體造價及百分比分別為：鉆孔灌注樁基礎85.4萬元、2.03%；剛性臺階基礎（未統計基礎墊層量）48.5萬元、1.15%；鋼管桿+承臺基礎（均采用素混凝土）42.02萬元、1.00%，由此可看出，就基礎部分而言，鉆孔灌注樁基礎本體造價遠大于其他兩種方案，臺階基礎略高于鋼管樁基礎。

造成以上結果的原因主要有以下因素：鋼管樁與上部鋼桿直接采用螺栓連接即可，而其他兩種基礎均需預埋地腳螺栓，且其鋼材消耗量較大；根據構造規定，地腳螺栓至混凝土外邊距離為5d 和100中的大者，使得鉆孔灌注樁樁徑增大，從而造成材料量增加；臺階基礎雖然單位材料價格較低，但為滿足傾覆要求其混凝土消耗量較大，另外開槽及基坑回填也使得臺階基礎造價升高。

3 結語

面對日益增加的項目的多樣化，只有不斷提升技術的先進性、不斷探索技術的多元化才能滿足需求。本文通過實際工程中采用鋼管樁與素混凝土承臺組合基礎形式，有效解決了項目對于建設工期的特殊要求，為輸電線路建設提供了有效的手段。通過常用基礎的對比分析，在鋼管樁基礎、鉆孔灌注樁基礎、剛性臺階基礎等常用基礎型式中，鋼管樁基礎在本體造價方面具有優勢，且隨著荷載增大其優勢體現的愈加明顯。在實際工程中可以看出鋼管樁基礎的造價低、施工占地小、工期短、環保、便于施工等優點得到了有效的發揮。