输电线路中基础选型与设计探讨

　　摘要：纵观近年来的输电建设工程，每项工程都有各自特点，设计中常会出现脱离工程实际的问题，一味生搬硬套是无法保证设计质量与满足电网发展需要的。本文笔者结合实际，对输电线路中基础选型与设计进行了阐要的探讨。

　　关键词：输电线路 基础选型 设计

　　1、输电线路的基础选型

　　目前,国内线路工程基础常用的型式有掏挖基础、大开挖基础、灌注桩基础。按照以下原则对基础型式进行比较:①结合本工程地形、地质特点及运输条件,综合分析比较,选择适宜的基础型式;②应尽可能充分利用原状土地基承载力高、变形小的良好力学性能,因地制宜采用原状土基础。③在安全、可靠的前提下,尽量做到经济、环保,减少施工对环境的破坏。④充分发挥每种基础型式的特点,针对不同的地形、地质,选择不同的基础型式;注重施工的可操作性和质量的可控制性。

　　1.1一般地段铁塔基础设计。适用于一般地段的基础类型比较多,有充分利用岩土力学性能掏挖类基础,还有最普通的大开挖基础及灌注桩基础。

　　经上述比较,只要地质条件满足要求,应该优先采用掏挖类基础,当不能满足时采用大开挖基础,最后才考虑灌注桩基础。

　　1.2掏挖类基础。掏挖类基础分为全掏挖和半掏挖两种型式。这两种基础的最大特点是能够充分利用地基原状土的力学性能,减少基础的侧向变形,提高基础的抗拔、抗倾覆承载能力。具有开挖土方最小,钢材用量少,节省模板,可缩短施工周,节省投资等优点。但地质条件要求较高,对地下水位较高、地质破碎、基坑开挖难以成形的塔位不能适用;且掏挖基础底部扩挖有限,底板宽度不宜太大,在基础作用力较大、地基承载力不高时使用,经济性指标会降低。

　　1.3灌注桩基础。该型基础适用于地质条件恶劣的塔位,如地下水丰富,地下软塑层、淤泥质土层较厚的水田、虾塘、泥沼、河网等地,以及山体坡度较陡需主柱加高较大的杆塔位。施工开挖量较少,施工对环境的破坏小,能有效保护塔基周围的自然地貌。缺点是基坑开挖需护壁,施工要求高、难度较大,基础混凝土量大,综合造价高,需特殊的检测手段。

　　1.4大开挖基础。大开挖基础型式较多,按基础本体受力状态可分为刚性基础和柔性基础;柔性基础又包括直柱柔性基础和角钢直插斜柱式基础。①刚性基础该基础施工工艺简单,质量易于保证,基础埋深较浅,在抵抗上拔力时主要依靠自身重量。但由于基础混凝士用量较大,综合造价偏高,使用范围受到制约。②直柱柔性基础该基础采用钢筋混凝土底板.基础台阶厚宽比不受限制,能比较充分地利用地基及上覆土重的作用,因而综台造价仍比普通混凝土刚性基础低。但这种基础型式没有消除水平力对基础的不利影响,其底板和立柱的配筋量较多。对地质条件差的塔位,可以减小埋深,增大底面积,充分发挥基础尺寸和砼、土体的作用;对于不能进行掏挖作业且塔腿主材为组合角钢的山区塔位,使用此型基础地脚螺栓固定容易,施工方便。③角钢直插斜柱式基础该基础立柱的轴向与铁塔主材的轴向一致,因此水平方向的基础作用力仅为直柱式基础的30%,而轴向基础力仅增加1%～2%,结果基础立柱、底板的受力状况大为改善,基础混凝土量和钢筋量仅为直柱式基础的20%。而且,由于水平力减小,基础承压强度相应减小,使基础的侧向倾覆稳定性得到显著提高。基础所受的水平力与上拔或下压力产生的弯矩基本能互相抵消,地基应力分布较均匀,受力合理。还能充分利用侧向土抗力,将主要的力直接传给地基,这不仅有利于基础的整体稳定和本身的强度.而且能节省成本。

　　基础选型结论。①掏挖类基础:适用于粘性土无地下水,多用于直线塔及小转角塔。②直柱柔性基础:适用于粉土及碎石土及较难掏挖成型的强风化岩石,无地下水。多用于直线塔、大转角及终端塔。③斜插式基础:适用于粉土及较难掏挖成型的强风化岩石,无地下水的直线塔及小转角塔。④台阶刚性基础:适用于粉土及较难掏挖成型的强风化岩石,地下水较低、转角度数较大的耐张转角塔。⑤灌注桩基础:适用于地质条件恶劣的塔位,如地下水丰富,地下软塑层、淤泥质土层较厚的水田、虾塘、泥沼、河网等地,以及山体坡度较陡需主柱加高较大的杆塔位。桩基础可用于常规基础无法解决的特殊地质条件下,及任何塔型。

　　2、分析输电线路基础工程存在几点问题及原因

　　由于架空输电线路工程具有点多、线长、面广的特点，因此在勘测设计施工方面，架空输电线路基础工程存在一些问题。

　　2.1勘测问题

　　路径选择和勘测是整个线路设计中的关键，在偏远山区，由于勘测点较多，勘测人员业务水平参差不齐，勘测较粗;有时，对塔位的地质情况的了解不是很准确，如某些地段处于高斜坡，水土流失严重，易滑坡。因此岩土鉴定的方法、手段等需要改进。根据塔基地形特点，对原有的地形地貌，缺少相应的防护措施。

　　2.2设计问题

　　输电线路地基基础工程较长时间内沿用传统安全系数的定值设计方法是不合适的。

　　由风荷载引起的输电线路杆塔的破坏常带来非常严重的影响。

　　在软土质地带，杆塔基础设计不仅要满足一般杆塔基础的设计要求，还应满足塔基沉降量、倾斜度等要求，由于以往研究存在许多不足之处，导致软土质地带杆塔基础设计水平较低。在软弱地基中不论使用灌注桩或者大板式基础都会带来较多的问题，且造价很高，质量不易控制，施工复杂，钢筋用量多。

　　2.3施工问题

　　在山区及软土地带山坡、沼泽、河滩等地区，现有的大型施工机具难以进入场地，施工，设备、材料运输和基础的开挖等比较困难。

　　架空输电线路基础工程存在上述问题的原因是输电线路沿线地区的地形、地质条件差异较大，设计和施工要考虑的条件多，在铁塔基础科研方面投入少，工作较薄弱，技术储备不足。杆塔基础有其独特的设计方法，工程教科书缺少杆塔基础方面的理论支撑，而且从事输电线路杆塔基础设计的高级技术人员则更少。

　　架空输电线路基础在结构设计有别于高层建筑、桥梁，因此，大量的高层建筑、桥梁地基基础研究成果并不能在架空输电线路基础工程中广泛应用。

　　在岩土勘测上，输电线路杆塔基础比高层建筑物和桥梁精确性低。

　　很多线路有许多相同的塔型，但它们的基础型式则因土质而不尽相同。

　　多数线路杆塔常位于高山、荒野等人烟稀少的地方，而且除了施工、检修和维护外对人民的生命安全影响不大。

　　3、架空输电线路基础的设计优化

　　加强架空输电线路基础的设计优化，合理选型，输电线路基础工程的造价、施工工期和劳动力消耗量在整个线路工程中占很大比重。通常来说输电线路基础工程施工工期约占整个工期一半时间，运输量约占整个工程65%，费用约占整个工程15%～35%。基础选型、设计及施工的优劣严重影响着线路工程的建设。现有铁塔结构设计比较合理，而基础设计较为保守，造成基础施工的费用高。同时，基础大面积开挖，会造成大面积植被的破坏和水土的流失。因此;加强架空输电线路基础的设计优化很有必要。优化设计方案，进行地基处理、边坡防护加固、岩土环境保护等设计方法、施工等关键控制技术的探索与创新，降低混凝土和钢筋的用量，减小土石方的开挖量，减小对植被的破坏，加强环境保护，从而降低基础造价，节省资源。因此，地基处理及其基础型式选择与设计优化已成为电网建设的关键。

　　3.1设计应重视工程选线

　　设计应重视工程选线，要根据每项工程的实际情况，对线路沿线情况充分收集资料和调研，进行多种线路径方案比选，尽可能选择长度短、转角少、交叉跨越少，地形条件较好的方案。在勘测工作中，应考虑到转角点、交跨点等特殊地点立塔的可能性，某些地段更要反复测量比较，使杆塔位置尽量避开交通困难地区，为工程创造较好的施工条件。对不同特性地基、不同型式基础展开系统的试验研究。针对输电线路所经地区的地质状况，提出合理的基础型式。

　　3.2环境保护措施

　　在山区斜坡地面，为避免造成弃土和基础滑坡，采用全方位长短腿铁塔,配合主柱加高基础;在地质条件适宜的情况下,优先采用岩石基础、掏挖基础等原状土基础;特殊地质应采用特殊环境保护措施;采取在塔基周围使用必要的排水沟、挡土墙等附属设施等环境保护措施，减少破坏，防止水土流失，有利于环境保护。

　　常用环境保护措施，在坡度较大的丘陵或山地上，为了避免大开挖塔基基面，在保持塔基稳定基础上，将在基础形式上配合高低立柱基础，尽量减少地面土石方开挖量，余土外运处理，最大限度地维持原有的地形地貌，具体施工如一般基础主柱露出设计基面高度Δ值通常为0.2～0.5m。主柱加高基础的主柱即在Δ值的基础上,按照需要加高一个适当的高度Δh，Δh通常取为(0.5，1.0，1.5，2.0)m等。

　　根据现场地形需要,如单独采用主柱加高基础不能满足要求，则结合长短腿铁塔同时使用，以达到更好的效果。

　　参考文献

　　[1]《输电线路设计应注意的问题》

　　[2]王敏飞.输电线路的基础选型及优化.经营管理者，2009.

　　[3]陈策.输电线路塔基存在问题的原因分析.中小企业管理与科技,2009.

　　[4]王建军,黄海燕.地基基础工程的处理分析.中小企业管理与科技,2008.

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文章名称： 输电线路中基础选型与设计探讨

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