覆冰地区送电线路基础的选型设计

[摘要]文章结合220kV安螺线解口入贤令山变电站送电线路工程的实际情况，分析探讨覆冰地区送电线路工程中基础选型设计的一些原则，并总结工程经验。为以后覆冰地区线路工程的基础选型设计提供参考。

[关键词]基础形式；基础设计；抗倾覆稳定性

[作者简介]袁胜登，广东省电力设计研究院助理工程师，研究方向：电力工程土建结构设计，广东广州，510663

[中图分类号]TM75

[文献标识码]A

[文章编号]1007-7723(2009)09-0117-0002

一、送电线路工程地基基础的概况及特点

架空送电线路基础在设计与施工中具有明显的行业特点：

首先，送电线路工程往往长达数十公里甚至上千公里，经过地区的气候、水文、地形地质条件差异巨大，施工工地“点多面广”，受现场环境恶劣、材料运输困难、大型机械设备难以进场等条件的制约，因此线路基础在设计和施工中需要考虑的边界条件较多。

其次，杆塔基础所承受的荷载特性复杂，基础在承受拉，压荷载作用的同时，还承受着较大的水平荷载作用。通常情况下，杆塔基础抗拔和抗倾覆稳定性是其设计控制条件，而建筑等其他行业基础下压稳定性才是其设计控制条件，与杆塔基础差异较大。

二、覆冰地区送电线路工程的基础选型设计

送电线路工程基础设计及施工应遵循的原则有：安全可靠、经济适用、满足工期、因地制宜、保护环境、技术先进，等等。根据以上原则，覆冰地区送电线路工程可以选择的基础形式有：(1)最普通的大开挖基础；(2)掏挖类基础。各类基础的优缺点及适用条件见表1。

经上述比较，只要地质条件满足要求，应该优先采用掏挖类基础，当不能满足时采用大开挖基础。

(一)大开挖基础设计

大开挖基础型式较多，按基础对地基的影响可分为轴心基础(基础中心在塔脚的垂直线上)和偏心基础(基础中心在塔腿主材的延长线上)；按基础本体受力状态可分为刚性基础和柔性基础；按基础主柱的形态又可分为直柱基础和斜柱基础。无论按何种分类，在送电线路工程中，大开挖基础一般统称为板式基础。广东电力设计研究院常用的板式基础如图1所示，其中等截面斜柱柔性基础是该院结合多年工程经验独立研发的新型基础。

板式基础与掏挖类基础相比，最显著的优点就是施工速度快、工期短、受地下水影响小。

钢筋混凝土现浇板式基础在地形平缓的塔位应用较多，与铁塔的连接方式有两种，即地脚螺栓式和角钢斜插式。

角钢插入式的板式基础，铁塔主材所产生的内力不是作用在主柱顶上，而是直接传递到基础底板。当基础下压时，主材内力传到基础底板中心，由此产生的水平分力由侧向土抗力承受，垂直分力使基础底板中心受压。由于偏心距较小，塔腿斜材的水平力在基础底板处产生弯矩也小，所以底板配筋较小。当基础上拔时，铁塔主材的上拔力由斜插式的主角钢承受，其配筋计算仅考虑斜材的水平分力和垂直分力，一般按构造配筋即可满足要求。

角钢斜插式板式基础比地脚螺栓式板式基础要节约混凝土和钢材。若在山地和丘陵地带使用斜柱式基础，对施工过程中的基础根开控制和插入角钢的就位要求较高。若设计考虑不周或施工不当，极易引起基础外侧边坡不够或基础根开不准。因此，山地和丘陵地带较平缓场地的板式基础(不易掏挖成形的)可以采用斜柱式，但在山坡较陡的塔位最好采用地脚螺栓直柱式基础。

由于转角塔和终端塔施工时基础顶面需要预偏，当转角度数大于300以上时预偏值较大，对插入角钢的预偏值很难计算准确。因此，虽然在综合造价上斜柱基础较高，但为了配合采用地脚螺栓与塔脚连接构造的需要，对于30°～60°转角塔、60°～90°转角塔及终端塔宜采用偏心刚性基础。

结合2008年初冰灾粤北地区倒塔的实际情况，角钢插入式的板式基础在塔腿与基础连接处的破坏远远多于地脚螺栓连接方式的板式基础，这是因为导地线不均覆冰控制工况和融冰情况下产生纵向不平衡张力以及水平扭矩对插入角钢的破坏远大于地脚螺栓，而且插入角钢破坏后修复比较困难，建议20mm冰及以上重冰区的基础设计宜采用地脚螺栓连接方式。

(二)掏挖类基础设计

掏挖类基础的最大特点是能够充分利用地基原状土的力学性能，提高基础的抗拔、抗倾覆承载能力。具有开挖土方量小、钢材用量少、节省模板、施工简单、节省投资等优点。掏挖基础(人工挖孔桩基础)由于发挥了原状土的粘聚力及侧向土抗力，露出地面高度可根据塔位地形与铁塔长短腿自由配合，做到不开施工基面直接进行基坑开挖，在施工中避免了大开挖及支模板，对位于陡坡地形的塔位在安全性、经济效益及对环境的保护方面具有明显的优势。

该类与大开挖基础相比大幅减少了基面土石方量，保护了塔基自然环境及塔位的稳定，从综合效应来看，具有明显的优势。按设计和使用经验，本工程中人工挖孔桩基础大量用于塔位范围内没有地下水涌出的各种直线型塔及转角塔。

(三)岩石(嵌固式)基础设计

岩石嵌固式基础适用于各种风化程度的岩石，它采用人工掏挖成型，能充分利用岩石自身的强度抵抗基础外荷载，既减少了石方开挖量，环保效益显著，又大大减少混凝土的使用量，在山区使用较合理，具有显著的经济效益。

岩石嵌固式基础优点突出的同时也具有明显的缺点。

(1)岩石嵌固基础需要一定面积的防风化保护层，施工时尽量不用爆破以免破坏岩体结构。

(2)岩石嵌固基础主柱露高不能太大，否则基础刚度不够，而且不能埋太深，否则施工时需要大量的防护措施。

(3)岩石嵌固基础需要较强的施工工艺，需要挖成圆形并保持锥度。

本工程由于受施工工期以及施工单位技艺水平的限制，岩石嵌固基础这种具有显著经济效益的基础形式并没有被大量使用。

三、工程实例分析

(一)双向偏心板式基础与人工挖孔桩基础的比较

结合220kV安螺线解口入贤令山变电站送电线路工程实际情况，现在选取30°～60°转角塔JB622在山地类型主柱露高为1.5m的两种基础形式进行比较分析：

如表2所示，板式基础与人工挖孔桩基础比较在综合造价上有一定的优势，而且施工工期较短，受地下水的影响也小，在地形条件允许下，本工程尽量使用板式基础。不过在地形较为陡峭或者边坡条件不好的塔位，本工程都使用了人工挖孔桩基础，考虑到环保因素，从尽量减少大面积开挖和减少土石方量的这个角度看，选取人工挖孔桩基础较为合适。

(二)线路基础施工应注意的几个问题

1、为防止山洪冲毁铁塔，在距离山顶较远、塔位周围地形容易形成汇水面的塔位，应构筑排水沟，排水沟应根据现场地形顺坡修建，排水口应远离塔位。

2、施工场地清理及基坑开挖，应保留塔位中心桩，作为校核柱顶标高、基础埋深的参考标志。若不能保留，应将中心桩引出。

3、对于根开较小的直线塔，不宜设计成高低腿。

4、土体较为不稳定的塔位处，应构筑护坡。护坡施工时，必须保证嵌入部分的地基稳定性，必须适当留有渗水孔。

四、结语

如何确定覆冰铁塔基础型式应依赖于对水文地质条件作深入详尽的了解，根据工程的实际情况，遵循安全可靠、经济适用、满足工期、因地制宜、保护环境、技术先进等六大原则。确定合适的基础型式可以大大降低工程本体投资，并为超高压送电线路安全可靠地运行提供有力保证。

[参考文献]

[1]架空送电线路基础设计技术规定(DL／T5219-2005)[s]

[2]建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)[s]

[3]500kv架空送电线路勘测技术规程(DL／T5122-2000)[s]

[4]鲁先龙，程永锋，我国输电线路基础工程现状与展望[J]，电力建设，2005，(11)

[5]马东波，岩石基础在山区的应用分析[J]，宁夏电力，2004年增刊