摘要：±800kV酒湖線(xiàn)在甘肅武威段經(jīng)過(guò)騰格里沙漠地區(qū)，在風(fēng)積沙地段鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過(guò)程中，現(xiàn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定并未針對(duì)這種地質(zhì)條件給出相應(yīng)的指導(dǎo)意見(jiàn)。為保證風(fēng)積沙地段桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的安全經(jīng)濟(jì)，結(jié)合以往工程實(shí)例及實(shí)驗(yàn)，給出了風(fēng)積沙上拔角及計(jì)算重度。針對(duì)風(fēng)積沙地區(qū)的不良地質(zhì)作用，提出了風(fēng)積沙地區(qū)桿塔基礎(chǔ)防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：沙漠?風(fēng)積沙?上拔角?防護(hù)措施?上拔計(jì)算

沙漠風(fēng)積沙是在干旱、半干旱區(qū)形成的一種特殊性質(zhì)的沙，其物理力學(xué)性質(zhì)同水成沙及一般地區(qū)的砂土相比，有較大差別。沙漠地段地表覆蓋不同厚度的風(fēng)積沙，沙體質(zhì)地松散、具有一定的流動(dòng)性。從我國(guó)典型沙漠風(fēng)積沙地基工程性質(zhì)看，不同區(qū)域沙漠風(fēng)積沙地基的主要物理力學(xué)性能指標(biāo)差異不大，風(fēng)積沙地基整體各向均一性好。這就使得沙漠地區(qū)的風(fēng)積沙地基的主要物理力學(xué)指標(biāo)研究具有一定的普遍意義。風(fēng)積沙地基常年飽受頻繁的風(fēng)力搬運(yùn)、堆積和風(fēng)蝕，基礎(chǔ)有效控制埋深很難保證，從而影響線(xiàn)路的運(yùn)行安全。

風(fēng)積沙地區(qū)的不良地質(zhì)作用主要為風(fēng)蝕，風(fēng)蝕作用對(duì)塔基穩(wěn)定性的直接影響是迎風(fēng)掏蝕現(xiàn)象：塔基迎風(fēng)面在強(qiáng)烈的風(fēng)蝕作用和塔基基座阻擋回流掏蝕作用下，掏蝕面積和深度將逐步擴(kuò)大，當(dāng)掏蝕深度達(dá)到一定程度時(shí)，基座迎風(fēng)部位的土壓力就會(huì)減小，導(dǎo)致塔基基座失穩(wěn)，嚴(yán)重危害輸電線(xiàn)路的安全運(yùn)行。另一方面，現(xiàn)行的《架空輸電線(xiàn)路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》并未對(duì)松散風(fēng)積沙地基抗拔性能的設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行后基礎(chǔ)防護(hù)給出指導(dǎo)意見(jiàn)，因此有必要對(duì)沙漠地區(qū)風(fēng)積沙地基的桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)防護(hù)展開(kāi)研究。

1?工程概況

±800kV酒湖線(xiàn)大致東西走向，線(xiàn)路路徑總長(zhǎng)度約2387.4km，線(xiàn)路航空距離2062.5km，曲折系數(shù)1.16。本線(xiàn)路途經(jīng)甘肅省、陜西省、重慶市、湖北省、湖南省，其中線(xiàn)路在甘肅省武威市境內(nèi)線(xiàn)路36.04km穿越騰格里沙漠。沙漠成因?yàn)轱L(fēng)積沙漠，地貌類(lèi)型為半流動(dòng)沙地。

2?風(fēng)積沙地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析

板式基礎(chǔ)在風(fēng)積沙地區(qū)的設(shè)計(jì)主要包含三個(gè)方面：上拔穩(wěn)定計(jì)算、下壓穩(wěn)定計(jì)算、傾覆穩(wěn)定計(jì)算，其中下壓穩(wěn)定計(jì)算與其他地質(zhì)條件下板式基礎(chǔ)下壓穩(wěn)定計(jì)算相同，風(fēng)積沙地質(zhì)條件下上拔穩(wěn)定計(jì)算及傾覆穩(wěn)定計(jì)算中涉及的兩個(gè)關(guān)鍵計(jì)算參數(shù)上拔角α及計(jì)算重度Ys現(xiàn)行《架空輸電線(xiàn)路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》并未給出相應(yīng)的指導(dǎo)意見(jiàn)，因此有必要對(duì)以往工程設(shè)計(jì)實(shí)例及相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)研究，以合理確定上拔角α及計(jì)算重度Ys。

3?工程實(shí)例及實(shí)驗(yàn)研究總結(jié)

某電力設(shè)計(jì)院在220kV臺(tái)塔線(xiàn)桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)真型基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，對(duì)風(fēng)積沙地基的抗拔工作機(jī)理及有關(guān)物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)和初步探討，最終在該工程中采用的風(fēng)積沙基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主要物理力學(xué)指標(biāo)值為：計(jì)算重度γs=15kN/m3、上拔角α=10°。工程設(shè)計(jì)人員根據(jù)該地區(qū)風(fēng)積沙的物理特性，充分考慮沙丘的移動(dòng)性和表層風(fēng)積沙的松散型，計(jì)算基礎(chǔ)上拔穩(wěn)定時(shí)，將表層0.5m范圍內(nèi)松散沙土重力予以扣除，計(jì)算出基礎(chǔ)底板尺寸和基礎(chǔ)埋深。

在500kV達(dá)豐線(xiàn)桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員為克服以往沙漠地區(qū)桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)地基土壤力學(xué)參數(shù)取值一般依據(jù)所謂“經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)”的盲目性，確保達(dá)豐線(xiàn)穿越風(fēng)積沙地段線(xiàn)路桿塔基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)安全合理，對(duì)風(fēng)積沙地基的抗拔工作機(jī)理及物理力學(xué)參數(shù)的取值進(jìn)行了試驗(yàn)和研究。通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)和室外原型試驗(yàn)得出如下結(jié)論：（a）沙漠風(fēng)積沙和普通沉積沙之間存在較大差別，并具有很多固有特性。（b）常年飽受頻繁的風(fēng)力搬運(yùn)和風(fēng)蝕，砂體流動(dòng)性大，基礎(chǔ)埋深很難保證，質(zhì)地松散，穩(wěn)定性差，基坑易于坍塌，盡管回填土較易恢復(fù)原狀，但其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也不適用“剪切法”。（c）風(fēng)力搬運(yùn)使地貌呈波浪型布局，至使砂包、砂溝、陽(yáng)面，陰面的松散程度及含水率差別很大，最終導(dǎo)致其力學(xué)指標(biāo)分散性極大。通過(guò)大量工程地質(zhì)勘察試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)分析，主要力學(xué)指標(biāo)內(nèi)摩阻角￠=20°～35°之間。（d）綜合分析后，提出風(fēng)積砂基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主要物理力學(xué)指標(biāo)采用值：計(jì)算重度：Ys=15.0kN/m3;計(jì)算上拔角：α=1/2￠=15°。

某電力設(shè)計(jì)院在準(zhǔn)格爾至永圣域500kV線(xiàn)路工程中結(jié)合達(dá)豐線(xiàn)風(fēng)積沙地基鐵塔基礎(chǔ)抗拔穩(wěn)定試驗(yàn)研究成果報(bào)告及以往工程運(yùn)行調(diào)查資料，綜合分析后確定500kV準(zhǔn)永線(xiàn)風(fēng)積砂基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主要物理力學(xué)指標(biāo)采用值：計(jì)算重度：Ys=15.0kN/m3;計(jì)算上拔角：α=1/2￠=15°。

某研究單位針對(duì)我國(guó)西北地區(qū)沙漠分部廣泛的特點(diǎn)與西北地區(qū)設(shè)計(jì)院聯(lián)合開(kāi)展完成包括寧夏毛烏素沙漠、新疆塔克拉瑪干沙漠、內(nèi)蒙古庫(kù)不齊沙漠在內(nèi)的多個(gè)沙漠風(fēng)積沙基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)抗拔試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)得到的基礎(chǔ)極限抗拔承載力反算風(fēng)積沙上拔角，對(duì)反算得出的上拔角進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，風(fēng)積沙地基上拔角平均值為15.9°，標(biāo)準(zhǔn)差為1.5°，上拔角的平均值減去3倍標(biāo)準(zhǔn)差得出的數(shù)值為11.4°，由此推薦風(fēng)積沙地基上拔角取10°～15°。

4?±800kV酒湖線(xiàn)風(fēng)積沙設(shè)計(jì)參數(shù)取值

從以上工程設(shè)計(jì)實(shí)例及研究成果可以看出，風(fēng)積沙地基上拔角在10°～15°之間，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)線(xiàn)路所處沙漠的流動(dòng)性將上拔角劃分為兩類(lèi)：具有流動(dòng)性和半流動(dòng)性沙漠的風(fēng)積沙地基上拔角取為10°～12°，固定沙漠的風(fēng)積沙地基上拔角取為13°～15°。針對(duì)±800kV酒湖線(xiàn)穿越沙漠為半流動(dòng)沙丘的特點(diǎn)，在做桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，風(fēng)積沙上拔角取為12°，并考慮扣除表層1m范圍內(nèi)松散風(fēng)積沙的重力，進(jìn)一步確定基礎(chǔ)底板尺寸及埋深。

5?±800kV酒湖線(xiàn)沙漠地區(qū)基礎(chǔ)防護(hù)措施

針對(duì)該地區(qū)沙漠具有半流動(dòng)性的特點(diǎn)，為了防止塔位處地基的風(fēng)蝕和風(fēng)積，在桿塔定位時(shí)盡量將塔基選于地質(zhì)較為穩(wěn)定的丘間地，避免在沙丘立塔，在基礎(chǔ)施工完畢后要求恢復(fù)地面植被，并采取防風(fēng)固沙措施。

6?結(jié)論

6.1沙漠地區(qū)的風(fēng)積沙與普通沉積沙存在較大差別，風(fēng)積沙地基的上拔角不可采用普通沉積沙的上拔角進(jìn)行桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

6.2沙漠風(fēng)積沙砂體流動(dòng)性大，質(zhì)地松散，穩(wěn)定性差，基坑易于坍塌，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也不應(yīng)采用“剪切法”，推薦采用“土重法”進(jìn)行桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

6.3?風(fēng)積沙地基上拔角可根據(jù)線(xiàn)路所處沙漠的流動(dòng)性分為兩類(lèi)，具有流動(dòng)性和半流動(dòng)性沙漠的風(fēng)積沙地基上拔角取為10°～12°，固定沙漠的風(fēng)積沙地基上拔角取為13°～15°。

6.4沙漠地區(qū)桿塔定位時(shí)盡量將塔基選于地質(zhì)較為穩(wěn)定的丘間地，避免在沙丘立塔，桿塔基礎(chǔ)在施工完畢后應(yīng)采取防護(hù)措施。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：路建輝（1987-），男，碩士研究生，工程師，從事高壓輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)工作。