輸電線路軟土地基基礎設計探析

丁黎

摘 要：昆明地區廣泛分布有滇池湖沉積層，軟土主要為淤泥質土、淤泥、泥炭質土、泥炭，其中強泥炭質土、泥炭全國少見。在該地區進行工程建設必須對軟土地基給予足夠的重視，設計人員在工程實踐中總結經驗，提出了許多輸電線路軟土地基基礎設計的理念。本文將對這些設計理念進行探討。

關鍵詞：輸電線路；軟土地基；基礎

中圖分類號：TM753 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）24-0111-02

隨著昆明城鄉建設的發展，軟土地基問題日益突出和復雜。昆明地區廣泛分布有滇池湖沉積層，軟土主要為淤泥質土、淤泥、泥炭質土、泥炭，其中強泥炭質土、泥炭全國少見，泥炭土具有低容重、高含水量、高有機質含量、高壓縮性、低強度、慢固結、高靈敏度和低透水性等特點。為此，輸電線路軟土地基基礎設計具有許多實施上的困難，其中包括工程造價較高、施工困難和設計工作量較大等，針對這些情況，設計人員應當根據工程的地形、地質、交通條件以及輸電線路工程特點，合理選擇基礎類型進行設計，不但能有效降低工程造價和施工困難程度，而且減少了設計人員的工作總量，可謂是有百利而無一害。

1 軟土地基基本概述

軟土地基具有多種特點，包括抗剪強度不高、壓縮性較強、承載力較低、天然含水量較大、在外力作用下容易擾動等。工程中常見的軟土大多是淤泥質土、淤泥，而昆明地區軟土地基還有泥炭質土、泥炭，這就造成在輸電線路基礎設計和施工過程中面臨諸多困難。目前，輸電線路在軟土地基基礎設計時通常使用三種基礎模式，一是板式基礎；二是樁基礎；三是復合基礎。軟土地基在基礎選型與設計模式的選擇中應當考慮多種因素，并且選擇最適宜工程需要的基礎形式，以此來達到工程量的降低，施工難度的降低，還有工程投資的節約等。設計人員應當綜合考慮基礎形式的選擇[1]。

2 軟土地基基礎選型與設計

2.1 板式基礎模式

首先介紹一下板式基礎。板式基礎作為常見的基礎形式，在輸電線路中使用十分普遍。在設計過程中，如果軟土地基上部有一定厚度的硬殼持力層，且結構荷載較小時，設計人員多會優先使用板式基礎，然而多數情況下，經過綜合考慮軟土的性質特征，板式基礎在軟土地基中的應用較為不利，擁有許多問題。首先，由于軟土的設計參數容重小、上拔角小、承載力低，所以板式基礎為了滿足工程要求，就需要在設計基礎的時候相應增加底板尺寸，甚至把四個基礎的底板連在一起，形成筏板基礎，增加了基礎工程量；第二，在基礎施工過程中，軟土在外力作用下容易擾動，基坑容易坍塌，這就導致基坑開挖較為困難，需要增加基坑支護、排水等工程量，同時，由于軟土的特性使得大型工程機械不能在基坑邊緣運作，施工人員就只能動用小型工程機械，甚至是用人工開挖的方式來進行基坑開挖，無疑大大增加了工程量和工程施工時間，可能會影響到之后的工程進度，為整個施工流程帶來困難[2]。

2.2 樁基礎模式

樁基礎模式是三種基礎模式中，在軟土地基基礎設計中使用最為廣泛的一種基礎模式。樁基礎模式適用于所有的軟土地基，并且在施工過程中不會像板式基礎那樣出現諸多的問題，其施工過程也較之簡單，形式單一，易于施工人員進行操控。然而樁基礎模式也存在著一些不足之處，由于它僅僅是依靠樁和土的側摩擦力來應對上拔力及下壓力，要滿足大荷載的情況下，設計時往往要加大樁徑和樁長，形式簡單的同時又面臨著工程量增加過多的問題，這就造成了樁基礎模式所需投資過多的局面[3]。

樁基礎模式可以依據施工方法的不同，劃分為三種，分別是人工挖孔樁基礎模式、預制樁基礎模式和鉆孔灌注樁基礎模式，這三種模式都有著各自的特點。在軟土地基人工挖孔樁基礎通常是不會被采用的，不僅是因為人工開挖的基坑可能會出現坍塌的風險，造成安全事故，還有因為可能會導致工程造價過高的問題發生，不利于施工建設的可持續發展。預制樁基礎模式比較適合在一定集中區域內使用，由于它的施工流程少，所以施工速度也是樁基礎模式中最快的一種，但是由于運輸不利，也很少在輸電線路工程中使用。鉆孔灌注樁基礎模式在輸電線路中的使用率最為頻繁，由于其運輸較為便利，設備要求也較低，因此可以通過小型機械來完成工程施工，它在輸電線路軟土地基基礎設計中占據著重要的地位，也是最為推行的一種樁基礎模式[4]。

2.3 板樁復合基礎模式

板樁復合基礎在三種基礎模式中，是其他兩種模式的融合型，有著較為廣泛的普及性，它依據樁截面大小的不同，可以分為三種類型，具體包括微型樁復合基礎、板式中型樁復合基礎和變截面樁復合基礎。板樁復合基礎模式較另外兩個基礎模式而言有三個顯著的特點：第一，板樁復合基礎能夠共同承擔上部結構荷載，充分發揮樁、板和土相結合的優勢，形成更強的優勢，這樣做的好處有兩個，分別是可以減少基礎工程量，還可以降低施工費用，從而降低工程的整體造價；第二，板樁復合基礎可以將板式基礎的優勢發揮到極致，能夠有效抵抗上部結構的水平作用力對基礎的不利作用，使得基礎和上部結構更為穩定；最后，板樁復合基礎的施工安裝較其他兩個基礎模式更加靈活，有利于施工的展開，提升工程效率[5]。

2.3.1 螺旋錨復合基礎

螺旋錨技術是針對深層土體抗力的錨固結構，通常將一片或多片螺旋板按照相等間距焊接在鋼桿或較長的螺桿上。施工過程中，常運用機械運作方式對螺桿頂部施加壓力，將其扭旋至土層之中，從而提高螺旋錨基礎的抗拉能力以及抗壓能力，試制更具承載力。經筆者分析，總結了較為常見的螺旋錨基礎，主要有以下兩類，其一為金屬螺旋錨復合基礎，其二為玻璃鋼螺旋錨復合基礎。

螺旋錨復合基礎的應用特點：螺旋模復合基礎可謂是新的基礎形式，主要是基于傳統的螺旋毛形式，進行有效的優化、改進，它由復合材料螺旋錨以及剛性基礎承臺共同組成，是典型的輸電線路桿塔基礎。螺旋錨與承臺兩者的有效結合將會發揮其水平荷載以及橫向荷載的功能，使之更具豎向抵抗的基礎能力，并極具水平變形能力。新型基礎主要是借助兩種基礎的復合作用，如若荷載力相對較小，那么則可運用承臺柱基礎亦或是雙錨形基礎，如若承載較大，那么可運用群錨型基礎亦或是承臺柱基礎。

軟土地基處理的過程中玻璃鋼型螺旋錨復合基礎的強度較高，自身重量輕，同時占地面積少，土地破壞性小，不僅如此，它也具有較強的承載力，施工過程較為簡便，操作相對簡單，易于控制，具有顯著的安全性以及可靠性，除此之外，施工過程中的工程量也相對較小，一定程度的減少了軟土地基處理過程中的資金投入，體現了顯著的經濟性。

最后，玻璃鋼螺旋錨群可有效抵抗水平力、上拔力、以及下壓力等，與普通技術相比沉降度較小，同時后期維護也相對便捷，具有一定的化學腐蝕、電腐蝕抵抗能力，可在輸電線路完成地基處理過程中大范圍應用，發揮其應用價值。

2.3.2 新型CFG樁-板復合基礎

傳統的CFG樁指的是在碎石樁中摻入一定量的水泥、粉煤灰以及石屑，經過充分攪拌制成粘度較高的樁體，通常被稱作水泥粉煤灰碎石樁。而新型CFG樁板復合基礎則是在傳統的CFG樁基礎之上適當的配筋，提高樁的強度以及剛性，逐步轉變為柔性樁，而后再將柔性樁與柔性大板搭配使用，以抵抗樁基礎的上拔壓力。

新型CFG樁-板復合基礎的應用不僅可減小大板尺寸，還可一定程度的縮短樁長，可應用于軟土地基的處理環節，或在基巖埋深較大的地址情況下予以利用，減少基坑開挖工程量。此外，CFG樁的樁徑相對較小，在施工處理過程中僅需利用小型機械便能完成施工任務，對于施工場地內的道路以及環境要求相對較低，還能確保施工處理質量。

新型CFG樁-板復合基礎的應用具有顯著的經濟效益，正如筆者上述所述，雖然CFG樁的樁徑相對較小，直線塔可有效利用三根樁與板進行連接即可，轉角塔則可利用四根樁與板進行連接。新型CRG樁-板復合基礎所應用的材料與常規的灌注樁相比會節省許多，鋼筋量將減少20%以上，混凝土量則會節約10%左右。與直柔板式基礎相比材料量的使用雖說較多，但是所處理的為地下水位相對較高的軟弱土層，將會體現其處理優勢，值得一提的是，這一過程中，還需利用大開挖基礎，采取降排水措施。這樣的組合方式將會最大程度的提高樁基礎的承載力，一般均可提升20%左右。

3 三種基礎模式的比較

在進行基礎形式的選擇和基礎設計時，設計人員應當仔細研究軟土地基的設計參數，綜合考慮輸電線路工程的制約因素，優先考慮地質情況和地形條件是否符合施工需求，并以此選擇最適宜的基礎模式，以便達到工程總量的減少、施工難度的降低、工程投資的節約等。板式基礎由于在施工過程中會遭遇很多問題，通常是謹慎推薦的，但是若非要運用，那么首先應該選擇地質條件相對較好的軟土地基塔位，并且是使用基礎作用力偏低的桿塔，降低施工的難度；樁基礎模式的使用范圍較為廣闊，可以適用在各種軟土地基上，施工過程簡單，形式單一，在三種基礎模式中，樁基礎是運用最為廣泛的一種基礎形式；最后，板樁復合基礎適用于單一種類的軟土地基，即較厚覆蓋層的軟土地基，施工過程與樁基礎一樣較為簡單，而它的基礎工程量又是三種基礎模式中最小的。只有充分了解三種基礎模式的特點與優缺點，充分比較，才有助于設計人員進行合理的基礎選型，并有效降低工程總量和施工難度，節約工程投入資金。

4 結語

綜上所述，本文主要針對輸電線路軟土地基基礎設計方式進行探討，并提出了相應的見解，建議設計人員綜合考慮軟土地基的特性，選擇最為適宜的基礎模式完成基礎結構設計工作，有效降低工程總量和施工難度，減少工程投入資金，總結設計經驗，確保施工質量，體現輸電線路軟土地基基礎設計的合理性以及科學性，從而為輸電線路軟土地基基礎設計的進一步發展做出貢獻。

參考文獻

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