淺談山區(qū)架空輸電線路基礎(chǔ)選型與尺寸優(yōu)化

楊艷國

摘 要：本文通過對山區(qū)輸電線路傳統(tǒng)基礎(chǔ)型式的優(yōu)缺點進(jìn)行分析比較，選出適用于山區(qū)不同地質(zhì)條件下的最合理的基礎(chǔ)型式。并重點對山區(qū)運用較多的掏挖式基礎(chǔ)的尺寸進(jìn)行組合分析，得出不同施工方式條件下基礎(chǔ)主要尺寸的合理取值。

關(guān)鍵詞：山區(qū);輸電線路;基礎(chǔ)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.100

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會的蓬勃發(fā)展，土地資源已越來越成為重要的稀缺資源，輸電線路特別是遠(yuǎn)距離跨區(qū)域線路路徑的選擇更多的避開了平原地帶，轉(zhuǎn)而走進(jìn)了山區(qū)。本文結(jié)合山區(qū)地形的特點，旨在探討輸電線路基礎(chǔ)型式的選取和基礎(chǔ)尺寸的合理取值，為山區(qū)線路工程設(shè)計提供一點參考。

2 山區(qū)線路的特點

山區(qū)線路的主要特點是鐵塔檔間海拔高差大，塔腿之間的地形高差大，桿塔承受的外部荷載較平原區(qū)線路更加復(fù)雜。根據(jù)以往的工程地質(zhì)報告表明，山區(qū)地形的地質(zhì)條件大部分是以上覆一定深度的覆蓋層，如粉土，粉質(zhì)黏土或碎石土，其下部為強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化巖石為主。

3 山區(qū)線路常用基礎(chǔ)型式

架空輸電線路基礎(chǔ)型式的選取應(yīng)根據(jù)桿塔型式、沿線地形、工程地質(zhì)、水文以及施工、運輸條件等進(jìn)行綜合考慮確定。目前，山區(qū)線路常用的基礎(chǔ)型式主要有原狀土基礎(chǔ)和大開挖回填基礎(chǔ)兩大類。由這兩大類又可以延伸出其他幾種基礎(chǔ)型式，這些基礎(chǔ)型式的特性及優(yōu)缺點如下所示。

（1）開挖回填類基礎(chǔ)。優(yōu)點是適應(yīng)地質(zhì)條件廣，施工簡便。缺點是基坑開挖量大，造成植被破壞和水土流失;在山區(qū)往往形成人工高邊坡，容易崩塌滑坡造成基礎(chǔ)滑移。

（2）掏挖擴(kuò)底原狀土基礎(chǔ)。優(yōu)點是充分利用了原狀土承載力高、變形小的特性，“以土代?！保潦介_挖量小、棄土少，施工方便，節(jié)省材料。缺點是受地形條件影響，需要抬高基礎(chǔ)主柱高度，此時基礎(chǔ)的抗傾覆穩(wěn)定性往往難以滿足。

（3）巖石基礎(chǔ)，包括直錨式、承臺式、嵌固式。直錨式適用于覆蓋層薄或裸露的硬質(zhì)微風(fēng)化巖石，常用鉆機(jī)成孔;承臺式適用于覆蓋層較厚的中等風(fēng)化巖石，可采用小直徑錨筋的群錨型;嵌固式適用于各種風(fēng)化巖石，采用人工開挖或有控制的小爆破加人工修鑿。它們共同的缺點是須逐基鑒定巖體穩(wěn)定性、覆蓋層厚度、巖石堅固性及風(fēng)化程度。

（4）挖孔樁基礎(chǔ)。優(yōu)點是適用于基礎(chǔ)作用力較大及山區(qū)地形陡峭的情況。缺點是人工掏挖時要采取有效的安全措施;鋼筋量，混凝土方量稍多，造價較高。

4 山區(qū)線路基礎(chǔ)型式的選擇

（1）巖石覆蓋層厚度低于2米時，可以優(yōu)先考慮巖石基礎(chǔ)。如巖石完整性較好時，可以采用直錨式巖石基礎(chǔ)。當(dāng)巖石完整性稍差時，可以采用巖石嵌固式基礎(chǔ)。

（2）巖石覆蓋層介于2米到3米時，如巖石完整性較好，也可以采用承臺式巖石基礎(chǔ)。如巖石完整性稍差時，則推薦采用掏挖式基礎(chǔ)。

（3）巖石覆蓋層厚度大于3米時，則優(yōu)先推薦采用掏挖式基礎(chǔ)。如基礎(chǔ)作用力較大時或地形陡峭時，則推薦采用挖孔樁基礎(chǔ)。

（4）由于開挖式基礎(chǔ)的挖方量大，對環(huán)境的破壞也大，故山區(qū)一般不推薦采用開挖式基礎(chǔ)，僅在極端情況下如土質(zhì)異常松散而掏挖難以成型或掏挖式基礎(chǔ)施工導(dǎo)致了基坑坍塌時，方可視現(xiàn)場地形條件，考慮采用開挖式基礎(chǔ)的可能性。

5 掏挖基礎(chǔ)尺寸的合理取值

掏挖的基坑較小，未擾動基坑周邊原狀土，充分利用原狀土的抗剪強(qiáng)度，節(jié)省基礎(chǔ)混凝土方量、鋼材用量。由于該基礎(chǔ)型式優(yōu)勢明顯，已成為山區(qū)線路大量采用的基礎(chǔ)型式之一，故本文重點對該基礎(chǔ)型式的尺寸優(yōu)化進(jìn)行探討。

（1） 基礎(chǔ)埋深與主柱直徑的合理取值。掏挖基礎(chǔ)的抗拔承載力主要與基礎(chǔ)埋深h和主柱直徑d有關(guān)，h和d值越大，掏挖基礎(chǔ)的抗拔力越大，而基礎(chǔ)混凝土方量也相應(yīng)增加。如何在保證基礎(chǔ)抗拔力相同的情況下，最大限度的節(jié)省基礎(chǔ)混凝土方量，下表將選取不同的h和d的取值，通過比較，去探討最優(yōu)的取值關(guān)系。表中直線塔上拔力800kN，耐張塔上拔力1000kN。

通過上表可以看出，無論是直線塔還是耐張塔，小直徑大埋深的尺寸組合都是最節(jié)省混凝土方量的。然而，考慮到施工的實際情況，直徑過小，埋深過大時，由于人工操作空間有限，基礎(chǔ)施工將變得非常困難，且不利于安全。故設(shè)計時還需要綜合考慮成本與安全及施工便利性的三者關(guān)系，從而選取最優(yōu)的基礎(chǔ)尺寸組合。而對于采用機(jī)械化施工的塔位，上述尺寸選擇則變得簡單明了，即考慮基礎(chǔ)混凝土方量最節(jié)省的尺寸組合即可。

（2）基礎(chǔ)擴(kuò)底直徑的合理取值。掏挖基礎(chǔ)的擴(kuò)底直徑D也是影響基礎(chǔ)抗拔力的重要因素，我們假定基礎(chǔ)主柱直徑一定的情況下，通過采用不同的擴(kuò)底直徑D的取值，來分析兩個典型塔的基礎(chǔ)埋深和基礎(chǔ)混凝土方量的變化情況。

通過計算比較，無論是直線塔還是耐張塔，基礎(chǔ)主柱直徑一定時，基礎(chǔ)埋深與擴(kuò)底直徑成反比的關(guān)系。而基礎(chǔ)混凝土方量則與擴(kuò)底直徑成正比的關(guān)系。也就是增加基礎(chǔ)主柱的埋深相比增加擴(kuò)底直徑能更有效的提高基礎(chǔ)抗拔承載力。但是，由于基礎(chǔ)埋深越大，施工安全風(fēng)險也越大，故設(shè)計時也需要綜合考慮成本與安全的關(guān)系，選取合理的基礎(chǔ)埋深和擴(kuò)底直徑。而對于采用機(jī)械化施工的塔位，只需考慮基礎(chǔ)混凝土方量最節(jié)省的尺寸組合即可。

6 結(jié)束語

山區(qū)地形復(fù)雜，地質(zhì)條件多樣，基礎(chǔ)型式選擇多樣化，需要設(shè)計人員綜合各種因素進(jìn)行判斷選擇?；A(chǔ)尺寸的取值影響到費用的合理性和施工的便利性以及作業(yè)人員的安全性，也對設(shè)計人員的綜合判斷能力有較高的要求。