試析巖石錨桿淺埋臺階基礎在110kV輸電線路中的設計及實踐

摘 要：隨著110KV輸電線路規模的擴大，對其設計工作提出了更高要求。特別是桿塔設計，直接關乎整體質量，需采取正確的基礎形式。在此先簡單介紹了幾種常見的基礎形式，然后結合實際案例對巖石錨桿淺埋基礎形式的設計和應用進行了分析。

關鍵詞：巖石錨桿；臺階式基礎；110KV輸電線路

0 引言

目前的輸電線路多為架空線路，作為其基礎支撐，鐵塔設計顯得尤為重要。若鐵塔基礎不穩，在大風大雨天氣傾斜或倒塌，勢必會影響到整個輸電線網，進而導致停電，甚至引發安全事故。因此對鐵塔基礎施工必須加強重視，精確計算合理設計，以保證鐵塔基礎的牢固。

1 110KV輸電線路設計中的幾種常見桿塔基礎形式

1.1 臺階式基礎

屬于傳統的一種形式，主柱為直立式，底板剛性抗壓，不配鋼筋，長度和寬度一致，主要通過土體和混凝土重量抗拔。該基礎工藝簡便，容易掌握，且質量較有保證。常用C10級混凝土做保護帽，子啊地下水位較高的桿塔工程中應用最多。

1.2 板式基礎

底板配有鋼筋，由于不受剛性角限制，所以長度和寬度可以不同。該基礎埋深較淺，開挖工程量相對較少，施工比較簡單。通常應用于地質條件較差的工程，如地基承載力弱，或地下水有流砂現象出現，挖掘深度有限，則宜選擇柔性大板基礎淺埋。

1.3 插入式基礎

與板式基礎不同的是，插入式基礎的主柱具有一定的傾斜角，采用角鋼斜插到底的形式，對提高抗拔穩定性頗為有利，且能夠減少主筋使用量。因為主柱和塔腿主材保持著同樣的坡度，主材內力能夠通過主柱軸線直接傳到底板，使得底板偏心彎矩大大減少。該基礎的應用范圍較廣。

2 巖石錨桿淺埋臺階基礎在110kV輸電線路中的設計

2.1 實際案例

某段110KV輸電線路長3.2Km，經過大片水田，架空線路設計有9座桿塔。從地質勘察結果中發現，地下水位為0.4—0.5m，土質從上而下以可塑粘土和完整微風化灰巖為主。經分析比較，在桿塔基礎施工中采用臺階式基礎較為方便，但就現場而言，硬質灰巖較多，地基承載力強，能夠承受桿塔壓力。但為了提高基礎抗拔水平，還需作進一步考慮。

2.2 巖石錨桿

在輸電線路施工中需用到許多機械設備，雖然性能不斷改進，但隨著施工條件日益復雜，這些機械設備的外形體積并未減小，以至于出現運輸困難。巖石錨桿的應用則能解決這些問題，在減少勞動量、節約成本的同時，對環境污染也比較少。

2.3 設計計算工作

因為該工程采用的是巖石錨桿淺埋基礎形式，結合其自身特點考慮，只需考慮分析上拔穩定性即可，而錨桿是提供抗拔力之源，所以主要以錨桿為計算對象。

首先是單根錨桿受到的上拔力Ti，其計算公式為：Ti = （T - Qf）/n + Mx×Yi/ΣYi2 +My×Xi/ΣXi2 。此式中，Ti為單根錨桿實際受力，T為基礎上拔力設計值，Qf為基礎自重，n為錨桿的總數量。Xi和Yi分別為錨桿i到通過群桿重心的Y軸和X軸的距離，Mx和My分別為Px和Py對通過群桿重心的Y軸和X軸的力矩。

其次是單根錨桿巖石的抗剪力，也有相應的要求，至少要滿足下面的不等式：π×h0×τs×（D+h0）≥γf×Ti。其中，h0為錨桿的有效錨固長度，τs為巖石等代極限剪切強度，D為鋪孔直徑，γf為基礎附加分項系數，直線塔和耐張塔較為常用，分別取值1.1和1.6，按照行業規定取值。

而群錨桿巖石的抗剪力要滿足以下公式：π×h0×τs×（c+h0）+Qf ≥ γf×T，其中c表示群錨桿的外切直徑。

然后就是錨桿和砂漿之間的粘結力，計算時務必要滿足以下要求：π×h0×d×τa ≥ γf×Ti。其中，τa為鋼筋一砂漿或細石混凝土之間的粘結強度，若混凝土強度為C30，則要保證期其粘結強度為3000KPa。最后是砂漿和巖石之間的粘結力，應滿足下式要求：π×h0×D×≥ γf×Ti。其中，D為錨孔直徑，τb 表示的是砂漿與巖石之間的粘結強度特征值。

3 巖石錨桿淺埋臺階基礎在110kV輸電線路中的實踐

3.1 準備階段

主要是抄平和墊層施工工作。 為了使基礎底面標高符合設計要求，施工基礎前應在基面上定出基礎底面標高。為了保護基礎的鋼筋，施工基礎前應在基面上澆筑C10的細石砼墊層。

3.2 鋼筋工作

按鋼筋位置線布放基礎鋼筋。放線時，根據施工圖紙要求，在墊層表面上彈出鋼筋位置線。其次是施工工藝，在基礎墊層上彈出底板鋼筋位置線→鋼筋半成品運輸到位→布放鋼筋 →鋼筋綁扎、驗收。

3.3 支模

根據基礎施工圖樣的尺寸制作每一階梯模板，支模順序由下至上逐層向上安裝。

3.4 混凝土澆筑和養護

澆筑與振搗混凝土時不應發生初凝和離析現象，其塌落度必須符合相關的規定。 在澆筑應經常觀察模板、鋼筋、預留孔洞、預埋件和插筋等有無移動、變形或堵塞情況，發現問題應立即處理，并應在已澆筑的混凝土初凝前修正完好。凝土澆筑完畢后，根據有關規定，應按施工技術方案及時采取有效的養護措施。

3.5 拆模

拆模順序一般是先支后拆，后支先拆，先拆除側模板，后拆除底模板。重大復雜模板的拆除，事前應制定拆模方案。模板的拆除日期取決于混凝土的強度、模板的用途、結構的性質、混凝土硬化時的氣溫等因素。

4 結束語

隨著用電需求的增加，輸電線路覆蓋面積越來越廣，電網日益復雜，設計工作顯得尤為重要。稍有不合理之處，就可能會影響整個電力系統。桿塔設計施工是一項重要內容，巖石錨桿淺埋臺階基礎形式在質量、成本和工藝上都比較具有優勢，應合理應用。

參考文獻：

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作者簡歷：應文清（1964—），男，福建南平人，助工，研究方向：輸電線路。