巖石嵌固式基礎在山區輸電線路中的應用

王信

(云南省電力設計院有限公司，昆明 650051)

0 前言

當前，我國電網建設快速發展，輸電線路走廊及其沿線的工程條件越來越復雜，輸電線路基礎工程建設中的環境保護問題越來越受到重視，云南山區地層情況覆蓋層以黏土為主，厚度0.5～2.0 m，覆蓋層下為強、中風化巖石，巖石為灰巖、玄武巖、砂巖、泥巖等。常用的輸電線路桿塔基礎可分為大開挖基礎、原狀土掏挖基礎、復合型基礎等，采用大開挖基礎，優點為有成熟的設計理論和施工經驗，鐵塔對基礎主柱和底板的偏心彎矩較小，但土石方工程量較大，對自然環境有一定破壞，主柱露頭高度受限;采用原狀土掏挖基礎，該基礎型式土石方量小，對地形和植被的破壞也小，能充分利用原狀土的特性，提高基礎抗拔承載力，減少基礎的側向變形。同時澆筑混凝土時不需支模，可縮短施工周期，降低施工費用。但使用剪切法計算上拔時不能考慮巖石的抗剪強度，基礎體積偏大。

1 巖石嵌固式基礎的優缺點

巖石基礎嵌固式基礎利用機械(或人工)在巖石地基中直接鉆(挖)成所需要的基坑，將鋼筋骨架和混凝土直接澆筑于巖石基坑內而成。

1)優點:巖石嵌固式基礎型式充分利用了原狀土體和巖石良好的承載力、抗剪、抗拔等力學性能，在滿足設計荷載條件下，巖石嵌固式基礎的體積較常規基礎小。同時，在施工時過程中有著基礎土石方量和材料量小，無需支模、回填，養護簡單，基本不破壞山體自然坡度等優點。

2)缺點:施工技術要求高，基礎成孔質量難以保證。為保證基礎周圍的巖體結構的整體性不被破壞，目前施工主要依靠人工開鑿，輔助采用小型風鎬，開挖進度往往不能滿足要求。

2 巖石嵌固基礎真型試驗

選取220 kV 直線塔ZM243 作用力為試驗數據，該種塔型最大上拔力為476.35 KN，水平力為56.47 KN。試驗采用快速循環荷載法加載，每級增載速度為預計極限荷載的10%，每級荷載增載量維持時間為20 min～60 min，每級加載后和下一級加載前各讀一次;每級卸載速度為預計極限荷載的10%，卸載維持時間為達預計設計荷載后每級卸量時間間隔20 min～60 min，每級卸載后和下一級卸載前各讀一次;加載時，先加水平荷載后，再加上拔荷載。

圖1、圖2 為基礎被施加水平荷載和上拔荷載后，荷載與位移的關系曲線

圖1 嵌固式錨樁基礎水平力荷載與水平位移Q－S 曲線

從圖1 中可以看出，當水平荷載加載至設計水平荷載的220% (即安全系數K=2.2 時)時，水平位移為2.503 mm，還未達到破壞荷載，但變形階段為彈塑性階段。該試驗點的彈性變形階段為0～119.16 kN，臨界水平荷載為119.16 kN。所以該基礎水平荷載滿足輸電線路基礎設計規范要求。從圖2 中可以看出，加載上拔荷載至設計荷載的360% (即安全系數K=3.6 時)時，上拔位移為9.675 mm，還未達到破壞荷載，變形階段為彈塑性階段。該試驗點的彈性變形階段為0～1 429.05 kN，臨界上拔荷載為1 429.05 kN。所以該基礎上拔荷載滿足輸電線路基礎設計規范要求。

圖2 嵌固式錨樁基礎上拔荷載與上拔位移Q－S 曲線

3 結束語

嵌固式錨樁基礎上拔試驗全部結束時，各部位的測試結數據均滿足規范要求。巖石嵌固式基礎在云南山區輸電線路工程中能滿足110 kV～220 kV 鐵塔承載力要求，同時具有安全、經濟、環保等特點，由于嵌固式錨樁基礎一般都用在較軟的巖石上，而這類巖體隨風化程度的不同，其強度也有很大的不同，加上地表地層的厚度也會有較大的變化，設計荷載時，最好先做試驗。如應用參考試驗參數時，須仔細比對其實驗條件。由于巖土工程地質條件的多樣性，加上輸電線路跨越區域大的特點，線路基礎沿線地質條件相差很大，試驗成果只是試驗設計參數與相應的地質條件下得到的，相近的地質條件可以參考本研究成果，需大量試驗才能適應工程的需要。

［1］GB50007－2011.建筑地基基礎設計規范［S］

［2］DL/T 5219－2005 架空送電線路基礎設計技術規定［S］

［3］電力工程高壓送電線路設計手冊.第二版.國家電網公司東北電力設計院.2003 年.

［4］阮少林.輸電線路巖石基礎(承臺式群錨樁、嵌固式錨樁)實驗研究報告〔R〕.云南昆明.2013 年