[摘要]文章結(jié)合220kV安螺線解口入賢令山變電站送電線路工程的實(shí)際情況，分析探討覆冰地區(qū)送電線路工程中基礎(chǔ)選型設(shè)計(jì)的一些原則，并總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)。為以后覆冰地區(qū)線路工程的基礎(chǔ)選型設(shè)計(jì)提供參考。

[關(guān)鍵詞]基礎(chǔ)形式；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；抗傾覆穩(wěn)定性

[作者簡(jiǎn)介]袁勝登，廣東省電力設(shè)計(jì)研究院助理工程師，研究方向：電力工程土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，廣東廣州，510663

[中圖分類(lèi)號(hào)]TM75

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1007-7723(2009)09-0117-0002

一、送電線路工程地基基礎(chǔ)的概況及特點(diǎn)

架空送電線路基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)與施工中具有明顯的行業(yè)特點(diǎn)：

首先，送電線路工程往往長(zhǎng)達(dá)數(shù)十公里甚至上千公里，經(jīng)過(guò)地區(qū)的氣候、水文、地形地質(zhì)條件差異巨大，施工工地“點(diǎn)多面廣”，受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣、材料運(yùn)輸困難、大型機(jī)械設(shè)備難以進(jìn)場(chǎng)等條件的制約，因此線路基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)和施工中需要考慮的邊界條件較多。

其次，桿塔基礎(chǔ)所承受的荷載特性復(fù)雜，基礎(chǔ)在承受拉，壓荷載作用的同時(shí)，還承受著較大的水平荷載作用。通常情況下，桿塔基礎(chǔ)抗拔和抗傾覆穩(wěn)定性是其設(shè)計(jì)控制條件，而建筑等其他行業(yè)基礎(chǔ)下壓穩(wěn)定性才是其設(shè)計(jì)控制條件，與桿塔基礎(chǔ)差異較大。

二、覆冰地區(qū)送電線路工程的基礎(chǔ)選型設(shè)計(jì)

送電線路工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及施工應(yīng)遵循的原則有：安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、滿足工期、因地制宜、保護(hù)環(huán)境、技術(shù)先進(jìn)，等等。根據(jù)以上原則，覆冰地區(qū)送電線路工程可以選擇的基礎(chǔ)形式有：(1)最普通的大開(kāi)挖基礎(chǔ)；(2)掏挖類(lèi)基礎(chǔ)。各類(lèi)基礎(chǔ)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件見(jiàn)表1。

經(jīng)上述比較，只要地質(zhì)條件滿足要求，應(yīng)該優(yōu)先采用掏挖類(lèi)基礎(chǔ)，當(dāng)不能滿足時(shí)采用大開(kāi)挖基礎(chǔ)。

(一)大開(kāi)挖基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

大開(kāi)挖基礎(chǔ)型式較多，按基礎(chǔ)對(duì)地基的影響可分為軸心基礎(chǔ)(基礎(chǔ)中心在塔腳的垂直線上)和偏心基礎(chǔ)(基礎(chǔ)中心在塔腿主材的延長(zhǎng)線上)；按基礎(chǔ)本體受力狀態(tài)可分為剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)；按基礎(chǔ)主柱的形態(tài)又可分為直柱基礎(chǔ)和斜柱基礎(chǔ)。無(wú)論按何種分類(lèi)，在送電線路工程中，大開(kāi)挖基礎(chǔ)一般統(tǒng)稱(chēng)為板式基礎(chǔ)。廣東電力設(shè)計(jì)研究院常用的板式基礎(chǔ)如圖1所示，其中等截面斜柱柔性基礎(chǔ)是該院結(jié)合多年工程經(jīng)驗(yàn)獨(dú)立研發(fā)的新型基礎(chǔ)。

板式基礎(chǔ)與掏挖類(lèi)基礎(chǔ)相比，最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是施工速度快、工期短、受地下水影響小。

鋼筋混凝土現(xiàn)澆板式基礎(chǔ)在地形平緩的塔位應(yīng)用較多，與鐵塔的連接方式有兩種，即地腳螺栓式和角鋼斜插式。

角鋼插入式的板式基礎(chǔ)，鐵塔主材所產(chǎn)生的內(nèi)力不是作用在主柱頂上，而是直接傳遞到基礎(chǔ)底板。當(dāng)基礎(chǔ)下壓時(shí)，主材內(nèi)力傳到基礎(chǔ)底板中心，由此產(chǎn)生的水平分力由側(cè)向土抗力承受，垂直分力使基礎(chǔ)底板中心受壓。由于偏心距較小，塔腿斜材的水平力在基礎(chǔ)底板處產(chǎn)生彎矩也小，所以底板配筋較小。當(dāng)基礎(chǔ)上拔時(shí)，鐵塔主材的上拔力由斜插式的主角鋼承受，其配筋計(jì)算僅考慮斜材的水平分力和垂直分力，一般按構(gòu)造配筋即可滿足要求。

角鋼斜插式板式基礎(chǔ)比地腳螺栓式板式基礎(chǔ)要節(jié)約混凝土和鋼材。若在山地和丘陵地帶使用斜柱式基礎(chǔ)，對(duì)施工過(guò)程中的基礎(chǔ)根開(kāi)控制和插入角鋼的就位要求較高。若設(shè)計(jì)考慮不周或施工不當(dāng)，極易引起基礎(chǔ)外側(cè)邊坡不夠或基礎(chǔ)根開(kāi)不準(zhǔn)。因此，山地和丘陵地帶較平緩場(chǎng)地的板式基礎(chǔ)(不易掏挖成形的)可以采用斜柱式，但在山坡較陡的塔位最好采用地腳螺栓直柱式基礎(chǔ)。

由于轉(zhuǎn)角塔和終端塔施工時(shí)基礎(chǔ)頂面需要預(yù)偏，當(dāng)轉(zhuǎn)角度數(shù)大于300以上時(shí)預(yù)偏值較大，對(duì)插入角鋼的預(yù)偏值很難計(jì)算準(zhǔn)確。因此，雖然在綜合造價(jià)上斜柱基礎(chǔ)較高，但為了配合采用地腳螺栓與塔腳連接構(gòu)造的需要，對(duì)于30°～60°轉(zhuǎn)角塔、60°～90°轉(zhuǎn)角塔及終端塔宜采用偏心剛性基礎(chǔ)。

結(jié)合2008年初冰災(zāi)粵北地區(qū)倒塔的實(shí)際情況，角鋼插入式的板式基礎(chǔ)在塔腿與基礎(chǔ)連接處的破壞遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于地腳螺栓連接方式的板式基礎(chǔ)，這是因?yàn)閷?dǎo)地線不均覆冰控制工況和融冰情況下產(chǎn)生縱向不平衡張力以及水平扭矩對(duì)插入角鋼的破壞遠(yuǎn)大于地腳螺栓，而且插入角鋼破壞后修復(fù)比較困難，建議20mm冰及以上重冰區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)宜采用地腳螺栓連接方式。

(二)掏挖類(lèi)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

掏挖類(lèi)基礎(chǔ)的最大特點(diǎn)是能夠充分利用地基原狀土的力學(xué)性能，提高基礎(chǔ)的抗拔、抗傾覆承載能力。具有開(kāi)挖土方量小、鋼材用量少、節(jié)省模板、施工簡(jiǎn)單、節(jié)省投資等優(yōu)點(diǎn)。掏挖基礎(chǔ)(人工挖孔樁基礎(chǔ))由于發(fā)揮了原狀土的粘聚力及側(cè)向土抗力，露出地面高度可根據(jù)塔位地形與鐵塔長(zhǎng)短腿自由配合，做到不開(kāi)施工基面直接進(jìn)行基坑開(kāi)挖，在施工中避免了大開(kāi)挖及支模板，對(duì)位于陡坡地形的塔位在安全性、經(jīng)濟(jì)效益及對(duì)環(huán)境的保護(hù)方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

該類(lèi)與大開(kāi)挖基礎(chǔ)相比大幅減少了基面土石方量，保護(hù)了塔基自然環(huán)境及塔位的穩(wěn)定，從綜合效應(yīng)來(lái)看，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。按設(shè)計(jì)和使用經(jīng)驗(yàn)，本工程中人工挖孔樁基礎(chǔ)大量用于塔位范圍內(nèi)沒(méi)有地下水涌出的各種直線型塔及轉(zhuǎn)角塔。

(三)巖石(嵌固式)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

巖石嵌固式基礎(chǔ)適用于各種風(fēng)化程度的巖石，它采用人工掏挖成型，能充分利用巖石自身的強(qiáng)度抵抗基礎(chǔ)外荷載，既減少了石方開(kāi)挖量，環(huán)保效益顯著，又大大減少混凝土的使用量，在山區(qū)使用較合理，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

巖石嵌固式基礎(chǔ)優(yōu)點(diǎn)突出的同時(shí)也具有明顯的缺點(diǎn)。

(1)巖石嵌固基礎(chǔ)需要一定面積的防風(fēng)化保護(hù)層，施工時(shí)盡量不用爆破以免破壞巖體結(jié)構(gòu)。

(2)巖石嵌固基礎(chǔ)主柱露高不能太大，否則基礎(chǔ)剛度不夠，而且不能埋太深，否則施工時(shí)需要大量的防護(hù)措施。

(3)巖石嵌固基礎(chǔ)需要較強(qiáng)的施工工藝，需要挖成圓形并保持錐度。

本工程由于受施工工期以及施工單位技藝水平的限制，巖石嵌固基礎(chǔ)這種具有顯著經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)形式并沒(méi)有被大量使用。

三、工程實(shí)例分析

(一)雙向偏心板式基礎(chǔ)與人工挖孔樁基礎(chǔ)的比較

結(jié)合220kV安螺線解口入賢令山變電站送電線路工程實(shí)際情況，現(xiàn)在選取30°～60°轉(zhuǎn)角塔JB622在山地類(lèi)型主柱露高為1.5m的兩種基礎(chǔ)形式進(jìn)行比較分析：

如表2所示，板式基礎(chǔ)與人工挖孔樁基礎(chǔ)比較在綜合造價(jià)上有一定的優(yōu)勢(shì)，而且施工工期較短，受地下水的影響也小，在地形條件允許下，本工程盡量使用板式基礎(chǔ)。不過(guò)在地形較為陡峭或者邊坡條件不好的塔位，本工程都使用了人工挖孔樁基礎(chǔ)，考慮到環(huán)保因素，從盡量減少大面積開(kāi)挖和減少土石方量的這個(gè)角度看，選取人工挖孔樁基礎(chǔ)較為合適。

(二)線路基礎(chǔ)施工應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

1、為防止山洪沖毀鐵塔，在距離山頂較遠(yuǎn)、塔位周?chē)匦稳菀仔纬蓞R水面的塔位，應(yīng)構(gòu)筑排水溝，排水溝應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形順坡修建，排水口應(yīng)遠(yuǎn)離塔位。

2、施工場(chǎng)地清理及基坑開(kāi)挖，應(yīng)保留塔位中心樁，作為校核柱頂標(biāo)高、基礎(chǔ)埋深的參考標(biāo)志。若不能保留，應(yīng)將中心樁引出。

3、對(duì)于根開(kāi)較小的直線塔，不宜設(shè)計(jì)成高低腿。

4、土體較為不穩(wěn)定的塔位處，應(yīng)構(gòu)筑護(hù)坡。護(hù)坡施工時(shí)，必須保證嵌入部分的地基穩(wěn)定性，必須適當(dāng)留有滲水孔。

四、結(jié)語(yǔ)

如何確定覆冰鐵塔基礎(chǔ)型式應(yīng)依賴(lài)于對(duì)水文地質(zhì)條件作深入詳盡的了解，根據(jù)工程的實(shí)際情況，遵循安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、滿足工期、因地制宜、保護(hù)環(huán)境、技術(shù)先進(jìn)等六大原則。確定合適的基礎(chǔ)型式可以大大降低工程本體投資，并為超高壓送電線路安全可靠地運(yùn)行提供有力保證。

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