特高壓輸電線路基礎選型與優化

陳 功 王永豪

國網山西省電力公司檢修分公司

特高壓輸電線路基礎選型與優化

陳 功 王永豪

國網山西省電力公司檢修分公司

鐵塔基礎的工程材料、機械、人力的投入以及建設工期，在整個輸電線路工程施工中占有很大比重。基礎選型必須嚴格按照充分利用原狀土地基的力學特性和基礎型式受力合理的原則進行，應充分考慮輸電線路工程的特點，基礎設計應遵循對環境影響最小和便于施工的原則。在實際的選型中，應按照所在地的實際情況選擇合適的方案，保證基礎可以承載輸電線路的載荷，從而確保電力傳輸的安全性和穩定性。文章就此進行分析。

特高壓；輸電線路；基礎選型

1.基礎選型

1.1 斜柱板式基礎

斜柱板式基礎主要利用回填土的自重抵抗基礎的上拔力，基礎底板大而薄，雙向配筋以承擔基礎力引起的彎矩和剪力，受力合理，能節省材料，是目前送電線路最常用的基礎型式。但其立柱傾斜率，使其質量控制點多，基礎的施工質量難于有效控制，此類基礎設計時，基礎主柱懸臂長度與底板厚度的比值得小于3。

1.2 直柱全掏基礎

直柱全掏基礎型式廣泛用于高壓輸電線路中，山區丘陵地區地質條件比較好的鐵塔基礎使用，棄土棄渣少，水土流失量較少，對環境影響破壞小；掏挖基礎的計算有三項：上拔、下壓、側向彎矩；基礎底面邊緣最大壓力設計值不大于調整后的地基承載力特征值的1.2倍。

1.3 鉆孔灌注樁基礎

鉆孔灌注樁基礎的優點：施工噪聲小，設計樁直徑較大的、且在各種地基上均可使用；缺點：較依賴于施工質量，其質量的好壞對樁的承載力影響很大，混凝土質量較難控制，費工費時，成孔速度慢，泥渣污染環境；鉆孔灌注樁由于其施工工藝成熟、承載力高、適用范圍廣，可根據具體的地質條件加以選擇。

2.巖石地基環境下鐵塔基礎的選型設計

2.1 巖石錨樁基礎

此種基礎形式主要應用在表層裸露、具有比較小的風化情況并且質地比較硬的巖石之上。實際操作過程中，首先要采用沖擊鉆進行巖石表面的鉆孔，在鉆孔的同時要向上提取，防止鉆出的粉塵落入鉆好的孔內。之后再鉆好的孔內打入地腳螺栓。螺栓采用240×240的鋼筋骨架進行支撐，并且將混凝土砂漿注入其中，保證將地腳螺栓牢固的固定在巖石孔內，最后要在頂部位置澆筑鐵塔平臺，用于進行鐵塔的搭設。

一般情況下，可以按照巖石錨樁基礎能夠承受的載荷情況將基礎分為兩種形式，分別為：群錨式、直錨式。在群錨式基礎當中，需要將多根地腳螺栓埋入到巖石當中，從而得到比較高強度的支撐力。此種基礎主要用在具有較大基礎負荷的鐵塔之上，例如終端塔、轉角塔等方面；直錨式基礎的形式是在基礎的中心線位置埋入兩種或者4根地腳螺栓，此種方式基礎主要用在負載比較小的鐵塔上。

2.2 巖石嵌固基礎

此種形式的基礎主要用在風化程度比較大、比較容易開挖的軟質巖石之上，能夠最大程度上利用巖石所具有的剪切力，有效提升鐵塔基礎的抗拔承載能力。此種基礎的設計方案可以按照如下順序進行：①進行基坑的挖鑿。基坑主要是通過少量的炸藥定向爆破之后再通過人工的方式進行挖鑿。為了提升基礎所具有的穩定性，一般情況下將基坑設計成倒“Y”的形狀；②進行鋼筋立柱的搭設，并且澆筑混凝土，同時要采用振搗器對混凝土進行振搗直到混凝土不出現較為明顯的下降。由于“Y”型巖石嵌固基礎的土石方用量和混凝土用量都比較少，所以所消耗的工程造價相對較低，同時其具有較高的基礎抗拔能力，此種基礎主要被應用到巖石地質區域內鐵塔基礎的建設當中。

3.實例分析

3.1 鐵塔基礎施工區域內的地質情況

某500kV輸電線路工程沿線的地貌大多數是崇山峻嶺，很多地區的基巖呈裸露狀態，受到了非常嚴重的風化影響。巖石大多數屬于花崗巖、砂頁巖、石炭系砂巖、凝灰巖等等。采用Y40以及Y40+2.5兩種類型的巖石基礎用于真型試驗的測量點，Y40范圍內大多是砂頁巖結構，巖體受到了嚴重風化影響，同時表面具有50mm左右厚度的基土；Y40+2.5范圍內主要是石炭系砂巖，表面具有受到風化的砂礫，呈現出淺灰色，屬于間隙塊狀結構。

3.2 本工程基礎方案比選

針對線路所經地形特點，充分考慮下臥高壓縮性粉質粘土、粘土層的不利影響并考慮到鐵塔跨度大、設計條件(荷載、變形、穩定性等)要求高，以及洪水淹沒深度大、持續時間長等因素，針對不同塔型對本工程所考慮的基礎方案鉆孔灌注樁基礎、板式直柱基礎以及微型樁基礎進行技術經濟比較。

無論是直線塔還是耐張塔，在軟土地區，使用鉆孔灌注樁基礎工程量較小且施工方便。采用大開挖板式基礎工程量較大，在地下水水位較高的地質情況下降排水施工困難，施工費用較高，根據以往的施工經驗，在基坑開挖時還容易出現垮壁現象，施工質量較難保證且容易出現基礎不均勻沉降，本次工程中直線塔跟耐張塔均不考慮采用板式直柱基礎。

另外，直線塔如采用微型樁基礎雖然混凝土量比鉆孔灌注樁基礎采用有所下降，但鋼筋量增加較多，因此在直線塔中不推薦應用微型樁基礎。

對耐張塔來說，由于上部荷載中上拔力和水平力均較大，而且因轉角度數較大，拉壓腿受力差別較大，我們所選取對比的分別為為上拔控制以及下壓控制的基礎，可以看出無論是上拔控制還是下壓控制的基礎采用微型樁基礎在本體造價上與普通鉆孔灌注樁相比優勢相當明顯，這也體現出其較強的抗拔抗水平力的性能，相較于普通鉆孔灌注樁減少混凝土35%，減少鋼筋46%，本體造價減少約20%。對于下壓控制的基礎如采用微型樁基礎雖然本體造價會下降，但微型樁基礎樁數較多(36根)，對施工不利，施工費用較高。另外，試驗據研究表明，微型樁基礎其抗壓性能較差，在下壓力較大時基礎豎向位移較大。綜合施工等因素不推薦在壓腿中采用微型樁基礎。

總之，鐵塔是輸電線路工程中最為重要的組成部分之一，其基礎情況直接決定著鐵塔的施工質量。在基礎選型和優化設計時，要結合具體地質及地形等條件，基礎型式選用合理優化、降低造價，滿足工期、環保等要求，提升設計水平以滿足結構設計的要求。

[1]謝廣采.±1100kV直流輸電線路基礎選型設計[J].山西建筑，2016，35：85-86.

[2]趙奎運，王寒梅，肖宇.輸電線路常用基礎選型經濟比較分析研究[J].中國電力企業管理，2016，01：94-96.