吳慶華 萬(wàn)志方 楊 藝 曾二賢

(中南電力設(shè)計(jì)院,湖北 武漢 430071)

1 工程概況

云南小灣送出線路工程包含多條 500kV線路,這些線路中有緊湊型線路,有常規(guī)型線路,有單回有雙回,有不同導(dǎo)線,鐵塔根開大、基礎(chǔ)作用力范圍大,設(shè)計(jì)復(fù)雜。線路路徑所處的滇西地區(qū)地質(zhì)條件變化多樣,給工程基礎(chǔ)選擇帶來(lái)困難。

線路所經(jīng)區(qū)域構(gòu)造線多以短軸背、向斜為主。南部長(zhǎng)期處于隆起狀態(tài),斷裂活動(dòng)頻繁而強(qiáng)烈,該大斷裂走向近南北向略呈波狀彎曲,為二級(jí)構(gòu)造單元界線。

區(qū)域覆土層主要為第四系坡殘的可塑 -堅(jiān)硬狀態(tài)的粉質(zhì)粘土、粘土及含碎石粉質(zhì)粘土,山間洼地中局部有軟塑 -可塑的沖洪積粉質(zhì)粘土及粘土[2]。沿線地形以高原型低山、丘陵地貌為主,間夾少量山間盆地。在灰?guī)r分布區(qū),不良地質(zhì)現(xiàn)象表現(xiàn)為溶蝕現(xiàn)象。

地表水的滲入引起表層土體滑動(dòng),是導(dǎo)致土體失穩(wěn)的重要原因。塔基基礎(chǔ)施工會(huì)較大程度地改變附近地表水和地下水的排泄條件及植被生長(zhǎng)環(huán)境,進(jìn)而破壞山體原有穩(wěn)定平衡狀態(tài),對(duì)塔基穩(wěn)定造成不利影響。設(shè)計(jì)上應(yīng)采取針對(duì)性措施。

2 基礎(chǔ)選型

在計(jì)算分析比較各類基礎(chǔ)型式特性后,不同地質(zhì)條件對(duì)應(yīng)的優(yōu)化基礎(chǔ)型式見表 1:

表1 優(yōu)化基礎(chǔ)形式

根據(jù)以上分析,本工程按下列原則選用基礎(chǔ):

1)山地巖石地基選用巖石嵌固基礎(chǔ)。

2)山區(qū)粘土地基,包括含碎石土粘土地基和含粘土碎石層地基的實(shí)際承載力條件適合選用插入基礎(chǔ)和掏挖基礎(chǔ)。

3)位于山間盆地的塔位,地基條件為有地下水的軟塑粘土地基選用大板基礎(chǔ);盆地個(gè)別塔位的流塑粘土覆蓋層厚度達(dá) 6.0～10.0米以上時(shí),可選用灌注樁基礎(chǔ)。

在明確地基基礎(chǔ)基本型式后,具體塔位基礎(chǔ)的技術(shù)方案要根據(jù)鐵塔所處的位置、鐵塔型式、地基承載力特性并技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后按最優(yōu)原則確定。同時(shí),根據(jù)地質(zhì)報(bào)告和具體塔基條件,采用必要的護(hù)坡、?？埠团潘疁系确桨?保護(hù)塔基穩(wěn)定和自然環(huán)境。

3 基礎(chǔ)選型比較

本工程線路路徑以山區(qū)地貌為主,山地巖石地基條件和山區(qū)粘土地基條件約占 98%。粘土地基中工程上較為成熟的是斜柱插入式大板基礎(chǔ)和全掏挖基礎(chǔ)。這兩種基礎(chǔ)型式各有特點(diǎn),本工程大部分地區(qū)的地質(zhì)條件都可采用。山地基礎(chǔ)的合理選型對(duì)工程基礎(chǔ)材料指標(biāo)和工程造價(jià)影響較大,因此,有必要對(duì)插入式大板基礎(chǔ)和全掏挖基礎(chǔ)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

3.1 技術(shù)方案比較

插入基礎(chǔ)抗拔計(jì)算采用的是土重法。依靠基礎(chǔ)底板以上的土體重量和基礎(chǔ)自重抵抗上拔力(見圖 1、圖 2)。

其特點(diǎn)是基礎(chǔ)主柱與塔腿主材坡度一致,鐵塔主材內(nèi)力可沿主柱軸線直接傳遞至基礎(chǔ)底板,大大減小了對(duì)基礎(chǔ)主柱和底板的偏心彎矩,與大板基礎(chǔ)相應(yīng)也減少了主柱和底板的配筋。在線路基礎(chǔ)中已廣泛使用。

掏挖基礎(chǔ)基礎(chǔ)抗拔計(jì)算采用的是類似巖石基礎(chǔ)的 “剪切法”,依靠土體重量、基礎(chǔ)自重和土體凝聚力,原狀土的力學(xué)性能得以充分發(fā)揮作用,具有較強(qiáng)的抗拔承載能力 (見圖 3、圖 4)。

原狀土基礎(chǔ)開挖基坑時(shí)不擾動(dòng)原狀土,避免大開挖后再填土,無(wú)需混凝土模板,對(duì)自然環(huán)境影響小。采用掏挖基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)如下:

1)可充分發(fā)揮地基土的原始力學(xué)特性,與插入基礎(chǔ)相比,其基礎(chǔ)砼和鋼材用量基本相當(dāng)。

2)插入基礎(chǔ)由于采用大開挖施工方式,基坑土方開挖量是掏挖基礎(chǔ)開挖量的 2～3倍。插入基礎(chǔ)相采用大開挖方法施工,作業(yè)面大、坑土堆放量大,對(duì)原始坡體破壞面大,基礎(chǔ)完成后有時(shí)需要采用擋土墻、護(hù)坡等輔助保護(hù)措施來(lái)保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定。

3)掏挖基礎(chǔ)可采用加高 (深埋)型式結(jié)合鐵塔全方位高低腿的使用,能夠充分適應(yīng)原始地形,減小基礎(chǔ)的保護(hù)范圍。相應(yīng)地減少降基值和基面開挖量。由于掏挖基礎(chǔ)充分利用了深層完整土體的力學(xué)性能,對(duì)原始坡體破壞小。掏挖基礎(chǔ)施工對(duì)原始地表的破壞小,基面開挖、施工棄土量低,有利于保護(hù)原始地表的水土和植被。掏挖基礎(chǔ)節(jié)約輔助保護(hù)工程的材料量,可降低基礎(chǔ)工程的整體造價(jià)。

4)從施工便利性分析,插入基礎(chǔ)和掏挖基礎(chǔ)都有十分成熟的施工工藝,各有特點(diǎn)。

插入基礎(chǔ)主要工序:基坑開挖、支模 (插入角鋼定位)、砼澆制、拆模、回填等施工工序。

掏挖基礎(chǔ)主要工序:基坑掏挖、地螺定位、砼澆制。

兩者相比,插入基礎(chǔ)主要增加了模板和回填工序,插入角鋼定位 (特別是高低腿的插入角鋼)對(duì)施工技術(shù)要求稍高。掏挖基礎(chǔ)基坑掏挖對(duì)最大深度有一定要求。

本工程的掏挖基礎(chǔ)的掏挖深度為直線塔 4.6米～5.5米,轉(zhuǎn)角塔 5.0～6.5米,施工企業(yè)完全能夠按照設(shè)計(jì)要求施工。目前掏挖基礎(chǔ),如云廣特高壓直流工程,最大深度掏挖深度也已達(dá) 10～12米。

5)掏挖基礎(chǔ)的地腳螺栓連接方式利于減小地震的影響和震后的快速恢復(fù)。

3.2 經(jīng)濟(jì)分析

插入基礎(chǔ)和掏挖基礎(chǔ)在技術(shù)上均滿足要求,施工方法、施工工程量和材料量略有不同。在計(jì)及施工費(fèi)用和材料價(jià)格后兩者工程投資相當(dāng),掏挖基礎(chǔ)略低。

4 結(jié)語(yǔ)語(yǔ)

綜上所述,本工程山區(qū)粘土的地基承載力在240～280區(qū)間,是選用掏挖基礎(chǔ)的最佳地質(zhì)條件。結(jié)合沿線地形條件、施工條件和出于保護(hù)滇西良好自然環(huán)境,本工程優(yōu)先采用掏挖基礎(chǔ),既體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益又最大化地取得了環(huán)境效益。

[1]云南省地質(zhì)圖說明書 1:500000.[R].

[2]云南小灣 500kV送出線路工程 《巖土工程勘測(cè)報(bào)告》.[R].

[3]DL/T5219-2005,架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定.[S].

[4]云南小灣送出線路工程施工設(shè)計(jì)說明書.[R].