我國輸電線路基礎工程現狀及優化措施

聶旭初

摘要：文章立足于我國輸電線路基礎工程現狀，結合輸電線路基礎工程相關工作經驗，分析了輸電線路基礎工程的現存問題，提出了基礎優化措施，希望能為我國電線路基礎工程效率和質量的提高提供幫助。

關鍵詞：輸電線路；基礎工程；電力工程；軟土地基；黃土地基；凍土地基 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM754 文章編號：1009-2374（2015）19-0040-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.019

改革開放以來，隨著社會經濟的不斷發展，電力工程的重要性日益凸顯，輸電線路基礎工程也備受關注。輸電線路基礎工程具有跨越區域多、輸電線路長、途徑區域地基土物理力學性質差異顯著、地形復雜多變、地質條件異常復雜等顯著特點。在具體設計與施工過程中必須綜合考慮各種因素，提高輸電線路基礎工程設計與施工的效率和質量，減少事故發生率，提升輸電線路的穩定性。在工程實施工程中應選擇合理的基礎型式并進行優化，以達到節約工程造價和保護環境的目的。

1 我國輸電線路基礎工程的現狀

1.1 軟土地基

在以軟土為主的區域建立的輸電線路地基叫做軟土地基。這種地基主要出現于我國華東和沿海的輸電線路基礎工程中。軟土地基模型大多錯綜復雜、樣式繁多、處理費用高且腐蝕性問題大量存在。目前，常見的軟土地基模型有擴展式基礎模型、灌注樁基礎模型、大板式基礎模型、螺旋錨基礎模型等。這些模型均具有自己獨特的優點和缺陷。比如：擴展式基礎模型具有計算簡單的優點，但是需要土方開挖、對配筋要求高、且需要較大的場地。與此同時，材料搬運難的現象也大量存在，一定程度上影響了施工效率和靈活性。

1.2 黃土地基

黃土地基主要分布于我國黃河中游和西北高原等地區。常見黃土地基模型有以下兩類：（1）插入式基礎模型；（2）剛性臺階式基礎模型。除此之外，鉆孔灌注樁方式也常被用于軟土位置。這些模型同樣具有自身的優勢和劣勢。比如：雖然剛性臺階式模型被廣泛應用于我國黃土地基中，但是由于壓力不均等因素的影響，許多施工材料被浪費，導致施工成本偏高。隨著科學技術的不斷發展，該模型將會被逐漸替用。

1.3 凍土地基

凍土地基在我國分布十分廣泛，分布率高達國土面積的20%。主要分布區域有冬季溫度偏低的新疆地區和東北地區。該地區輸電線路基礎工程所需要施工工藝、地基判斷法、施工材料都與其他地區明顯不同。這是因為凍土在凍結和融合的情況下，其力學性質會產生變化。當然，與之相應的地形特點、強度系數、地面構造等均會產生變化。冬季凍土地基安全隱患常有發生，一定程度上影響了我國輸電線路基礎工程的效率和質量。凍土地基防治工作必不可少，其中最為有效的是結構措施。這就要求必須在充分結合當地氣候條件與具體施工需求的基礎上，靈活應用換填法、排水隔水法、物理化學法等方式，科學、合理地處理凍土地基。

2 輸電線路基礎工程現存的問題

2.1 設計問題

導地線覆冰舞動導致的輸電線路桿塔破壞問題一直是我國輸電線路基礎工程的突出問題，嚴重影響了我國輸電線路工程的質量。其修復工作耗費了大量的人力、物力和財力，對人們日常生活造成了一定影響。這就要求相關工作者認真研究和分析桿塔結構與導地線覆冰舞動的相互作用，采取科學、合理的抗舞動措施，提升輸電線路結構體系的穩定性和安全性。

軟土質地區的輸電線路桿塔基礎的設計既要考慮桿塔基礎設計的基本要求，還必須充分考慮塔基傾斜度、沉降量等問題。目前，我國在軟土質地區輸電線路桿塔設計方面還有諸多不足，設計水平相對低下，與國際先進水平差距明顯，是我國輸電線路基礎工程設計中的難題。除此之外，東北地區和西北地區的凍土問題、海水對近海輸電線基礎工程的腐蝕性問題也備受業內外人士的關注。

2.2 勘測問題

山區輸電線路工程具有較多勘測點，勘測相對比較粗淺，未對塔位的地質情況進行準確了解，容易滋生滑坡或泥石流現象，嚴重影響輸電線路基礎工程的進度和質量。因此，在使用山區巖石基礎降低工程造價的同時，必須不斷提升巖石力學和物力性質的鑒定技術與方法。

2.3 施工問題

輸電線路基礎工程施工問題主要表現在以下三個方面：（1）施工相關機具部分難以進入山區施工現場；（2）往山區運輸混泥土、鋼筋等材料難度大；（3）在山區開展基礎開挖工作相對困難。與此同時，軟土地區由于水網密布，也存在施工機具運輸困難等問題。面對施工現存問題，相關工作人員應當努力研究高效、輕巧、容易運輸的施工機具。

3 輸電線路基礎優化

3.1 合理優化基礎結構布置

提升基礎型式選擇的科學性，采用更加合理的結構，有效提升基礎受力性能，降低基礎彎矩與水平作用力，提升工程質量：在地基條件較好的地區優先采用斜柱式基礎，該種基礎型式的主柱坡度與鐵塔主材坡度一致，豎向荷載和水平荷載在主柱、底板處產生的彎矩相互抵消，基礎受力更加合理，同時提高基礎抗側向傾覆的穩定性；直柱式基礎在構造允許的條件下采用地腳螺栓偏心的型式以預加反向彎矩，減少主柱和底板承受的彎矩；群樁基礎可采用承臺旋轉45°的措施，使群樁抵抗矩大的方向承受更大的水平荷載產生的彎矩?？赏瑫r采用上述手段以達到最優的效果。

為了更直觀地說明問題，下面用某特高壓工程直線塔灌注樁基礎為例進行詳細的分析比較。

表1 地質情況

土層 深度 巖土描述 Fak

（kPa） φ

（°） C

（kPa） qsik

（kPa）

1 0～8m 粉土 100 15 18 140

2 8～23m 粉質黏土 130 7 35 60

3 23～29m 粉土 140 15 18 140

4 29～39m 粉質黏土 130 7 35 750

由于較大水平力使得承臺底下的每根樁受力不均勻，而目前的樁基設計方法，一般選取受力最大的那根樁的配筋和計算長度作為所有樁的配筋和設計長度，所以對多樁承臺基礎的設計優化，主要在于令承臺底的每條樁受力更加均勻。

圖1 樁基平面布置圖

傳統型，各樁受力最不均勻，順對角線的兩根樁外側受力最大、內側最小。單樁樁頂所承受的最大軸向力：

45°擺放型，內側的兩根樁受力最小，外側的兩根樁受力最大，單樁樁頂所承受的最大軸向力：

或

45°擺放+斜立柱，水平力和豎向力產生的彎矩相互抵消，使得各樁受力更均勻。單樁樁頂所承受的最大軸向力：

計算結果如表2：

表2 不同布置的樁基計算結果

基礎類型 基礎尺寸

（mm） 混凝土

（m3） 鋼材總計

（kg） 綜合造價

（萬元）

傳統型 4×600×31500 189 60486 44.28

45°擺放型 4×600×28000 175 57126 42.61

45°擺放+

斜立柱型 4×600×26500 159 55097 41.31

由上表2可知：承臺旋轉后樁的設計長度比旋轉前減少了3.5m，配筋減少了3360kg，混凝土量減少了14m3；旋轉加斜立柱的鋼筋量和混凝土量更少，綜合造價最低。

3.2 因地制宜，優先采用原狀土基礎

地下水埋藏淺的軟土地基可采用螺旋錨基礎。將鋼制的螺旋錨錨葉通過人工或機械擰入軟弱的土層中，上部用承臺將若干螺旋錨連接起來共同承擔鐵塔荷載。與大開挖基礎相比，螺旋錨基礎土方開挖量、基坑降水量少，施工周期短，對土體的擾動小，可充分利用錨葉所在土層的承載力；與鉆孔灌注樁基礎相比，螺旋錨基礎不需要泥漿池，施工周期短，對環境破壞較少，對環境保護具有積極的意義。

圖2 螺旋錨及施工

圖3 螺旋錨基礎

在地下水埋藏較深的山區，優先采用人工掏挖類基礎和巖石錨桿基礎，這兩種基礎型式均為原狀土基礎，能充分利用原狀土地基承載力高的特點，基礎混凝土量和土石方量均較少，減少施工運輸量和工程造價，同時對環境保護也具有積極的意義。

4 結語

綜上所述，施工問題、設計問題以及勘測問題在一定程度上影響了我國輸電線路基礎工程中的效率與質量。這就要求輸電線路基礎工程相關工作者認清我國輸電線路基礎工程的現狀和存在問題，不斷鉆研，努力進取，對基礎型式選擇和基礎結構進行優化，促進我國輸電線路基礎的可持續發展。

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（責任編輯：陳 倩）