山區輸電線路常規基礎造價對比分析

肖 宇，楊 磊

(西南電力設計院，四川 成都 610021)

1 概述

隨著西部山區水電站的建設，越來越多的線路需要穿越高山大嶺；隨著輸電線路建設的增多，路徑走廊的選擇越來越困難，更多的線路需要在山區走線。鐵塔基礎是輸電線路的重要組成部分，輸電線路基礎型式的選擇需根據鐵塔型式、沿線地形地質、施工運輸條件以及基礎的經濟性、環保性等，結合工程特點綜合確定。據統計，輸電線路基礎工程本體投資約占整個工程的20%～25%。基礎選型直接影響到整個線路工程的造價、工期和材料消耗量。選用合適的基礎型式，對輸電線路的設計、施工以及運行等都具有重大意義。

本文以西南山區輸電線路工程為例，選取山地高山地區常見的幾種地質情況(包括強風化巖石、碎石土和上層2.0 m普通土、下層強風化巖石等三種地質情況)，以典型設計的一組基礎作用力作為基礎的設計荷載，分別在塔位地形坡度為0°、15°、30°和45°的情況下，對常規的基礎型式(包括柔性板式基礎、掏挖基礎和人工挖孔樁基礎等三種基礎型式)造價進行對比分析，從造價角度對基礎選型進行探討，并結合安全可靠、環境保護、施工運輸條件等因素合理確定基礎型式。

2 強風化巖石基礎造價對比

在強風化巖石地質情況下，本文針對地形坡度為0°、15°、30°和45°，分別計算選取了多個柔性板式基礎(下文圖表中用XZ表示)、掏挖基礎(下文圖表中用TW表示)和人工挖孔樁基礎(下文圖表中用WK表示)，其本體投資、基礎混凝土、基礎鋼筋及土石方量見表1～表3，鑒于此類地質情況較好，掏挖基礎和人工挖孔樁基礎不考慮護壁。文中的本體投資是指基礎施工的全部安裝工程費用，包括材料費用；材料費用指基礎施工所需的基礎材料費，包括水泥、砂、石和鋼材等；土石方開挖工程量根據各基礎抵抗基礎作用力所需的最小埋深計算。

表2 掏挖基礎本體投資及基礎工程量

表3 人工挖孔樁基礎本體投資及基礎工程量

將上述表中的本體投資繪制成圖，見圖1～圖4。圖中表明，三種基礎型式的本體投資都隨著地形坡度的增加呈上升趨勢，且坡度越大上升得越快，即塔位地形坡度增大時，對基礎工程的造價影響是呈加快上升趨勢的。

圖4將各種基礎型式的本體投資繪制到一張圖上，在不同的地形坡度下，人工挖孔樁基礎的本體投資都是最低的，這是由于人工挖孔樁基礎的工程量相對較少，其材料費用相對較低，材料的運輸費用較少，且其土石方開挖量較少，開挖費用較低，施工費用最少。柔性板式基礎在地形坡度較小時，本體投資比掏挖基礎低，地形坡度較大時，本體投資較高，這主要是由于地形坡度增大時，基礎尺寸變大，柔性板式基礎土石方開挖量增加較多，開挖費用相對增加較大。

圖1 柔性板式基礎本體投資

圖2 掏挖基礎本體投資

圖3 人工挖孔樁基礎本體投資

圖4 各種基礎型式本體投資關系圖

柔性板式基礎、掏挖基礎和人工挖孔樁基礎的材料費用所占比例分別約為18.6%、21.3%和25.5%，當材料市場價格趨于上升的情況下，人工挖孔樁基礎材料工程量低的特點將會轉化為造價上的優勢。人工挖孔樁基礎與柔性板式基礎相比，基坑開挖不擾動原狀土，可充分發揮原狀土的力學性能，并能有效的降低基坑土石方開挖量及小平臺土石方開挖量，降低因大量施工棄土對塔位邊坡穩定帶來的安全隱患，消除了回填土質量不可靠引起的安全問題，減少棄土對表土的破壞，降低施工對環境的破壞，保護塔基周圍的自然地貌。同時，不用支模，施工更加方便。另外，人工挖孔樁基礎的工程量相對較少，在施工運輸方面也更具有優勢。因此，在強風化巖石地質情況下，宜采用人工挖孔樁基礎。

3 碎石土基礎造價對比

在碎石土地質情況下，本文針對地形坡度為0°、15°、30°和45°，分別計算選取了多個柔性板式基礎、掏挖基礎和人工挖孔樁基礎，其本體投資、基礎混凝土、基礎鋼筋及土石方量見表4～表6。由于碎石土是碎石和土的混合體，基坑土石方開挖過程中，坑壁可能會垮塌，因此掏挖基礎和人工挖孔樁基礎考慮了護壁工程量。

將上表中的本體投資繪制成圖，見圖5～圖8。與強風化巖石地質情況一樣，三種基礎型式的本體投資都隨著地形坡度的增加呈上升趨勢，且坡度越大上升得越快。

圖8將各種基礎型式的本體投資繪制到一張圖上，在不同的地形坡度下，柔性板式基礎和掏挖基礎的本體投資較低，且兩者相差不大，人工挖孔樁基礎本體投資較高，主要是由于人工挖孔樁基礎的工程量相對較多，其材料費用相對較高，且其施工費用最高。柔性板式基礎和掏挖基礎的本體投資相當，主要是雖然掏挖基礎的工程量相對較多，材料費用相對較高，材料的運輸費用較高，但其土石方開挖量較少，開挖費用較低。

實際工程中，在碎石土地質情況下，柔性板式基礎的基坑開挖要放坡，特別是在地形坡度較大的時候，高陡邊坡的開挖要考慮多級放坡或者支護措施，以免引起上邊坡的垮塌。放坡會產生很大的土石方量，增加施工費用，且對塔位植被的破壞較大，對周邊地貌環境的破壞較大，大量的棄土還可能影響塔位的邊坡穩定；采取支護措施勢必增加施工費用，延長施工周期。掏挖基礎屬于原狀土基礎型式，與柔性板式基礎相比，具有前文所述人工挖孔樁基礎的優勢。掏挖基礎和柔性板式基礎的材料費

用所占比例分別約為20.8%和15.6%，當材料市場價格趨于下降的情況下，掏挖基礎材料工程量高的特點將會轉化為造價上的優勢。因此，在碎石土地質情況下，宜采用掏挖基礎。

表4 柔性板式基礎本體投資及基礎工程量

表5 掏挖基礎本體投資及基礎工程量

表6 人工挖孔樁基礎本體投資及基礎工程量

圖5 柔性板式基礎本體投資

圖6 掏挖基礎本體投資

圖7 人工挖孔樁基礎本體投資

圖8 各種基礎型式本體投資關系圖

4 土+強風化巖石基礎造價對比

在山區輸電線路工程中，常常會遇到上層普通土、下層強風化巖石的情況，本文假定上層2.0 m為普通土、以下為強風化巖石，針對這種情況，在地形坡度為0°、15°、30°和45°時，分別計算選取了多個柔性板式基礎、掏挖基礎和人工挖孔樁基礎，其本體投資、基礎混凝土、基礎鋼筋及土石方量見表7～表9。掏挖基礎和人工挖孔樁基礎在普通土段考慮了護壁工程量。

表7 柔性板式基礎本體投資及基礎工程量

表8 掏挖基礎本體投資及基礎工程量

表9 人工挖孔樁基礎本體投資及基礎工程量

將上述表中的本體投資繪制成圖，見圖9～圖13。三種基礎型式的本體投資都隨著地形坡度的增加呈上升趨勢。

圖12和圖13將各種基礎型式的本體投資繪制到一張圖上，地形坡度為0°和15°時，柔性板式基礎的本體投資較低；地形坡度為30°和45°時，人工挖孔樁基礎的本體投資較低。這主要是由于在地形坡度較小時，柔性板式基礎的材料費用較低，施工費用較低；隨著地形坡度的增加，柔性板式基礎與人工挖孔樁基礎的材料費用差值趨于降低，土石方開挖費用差值逐漸加大；當地形坡度達到約25°時，柔性板式基礎的本體投資與人工挖孔樁基礎相當；當地形坡度大于25°時，柔性板式基礎的本體投資反而高于人工挖孔樁基礎。掏挖基礎的本體投資最高，主要是由于掏挖基礎的工程量相對較多，其材料費用較高，且其施工費用最高。

圖9 柔性板式基礎本體投資

圖10 掏挖基礎本體投資

圖11 人工挖孔樁基礎本體投資

圖12 各種基礎型式本體投資關系圖

圖13 各種基礎型式本體投資曲線圖

柔性板式基礎和人工挖孔樁基礎的材料費用所占比例分別約為20.2%和22.0%，當材料市場價格趨于下降的情況下，人工挖孔樁基礎材料費用相對較高的特點將會轉化為造價上的優勢。在上層2.0 m普通土、下層強風化巖石地質情況下，僅從造價角度來看，當地形坡度小于25°時，宜采用柔性板式基礎；當地形坡度大于25°時，宜采用人工挖孔樁基礎。考慮到前文所述人工挖孔樁基礎與柔性板式基礎相比具有的優勢，本文推薦在上層2.0 m普通土、下層強風化巖石地質情況下，宜優先采用人工挖孔樁基礎，若要考慮造價因素，在地形坡度較小時，可因地制宜采用柔性板式基礎。

5 結論

在設定條件下，通過計算分析，本文得出如下結論：

(1) 在強風化巖石地質情況下，推薦采用人工挖孔樁基礎。

(2) 在碎石土地質情況下，推薦采用掏挖基礎。

(3)在上層2.0 m普通土、下層強風化巖石地質情況下，僅從造價角度分析，當地形坡度小于25°時，宜采用柔性板式基礎；當地形坡度大于25°時，宜采用人工挖孔樁基礎。考慮到人工挖孔樁基礎與柔性板式基礎相比所具有的優勢，本文推薦宜優先采用人工挖孔樁基礎，若要考慮造價因素，在地形坡度較小時，可因地制宜采用柔性板式基礎。

本文從造價角度對山區輸電線路工程的常規基礎選型進行了探討，結合安全可靠、環境保護等因素確定合理的基礎型式，并分析了材料市場價格走勢對基礎造價的影響，為山區輸電線路工程的基礎優化設計，有效降低輸電線路工程的造價提供參考。

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