35kV曹邵线改造工程管塔基础设计

刘 斌 (江苏石油勘探局勘察设计研究院，江苏 扬州 225009)

35kV曹邵线改造工程管塔基础设计

刘 斌 (江苏石油勘探局勘察设计研究院，江苏 扬州 225009)

阐述了江苏油田35kV曹邵线改造工程的基本情况，主要介绍了管塔基础的设计以及管塔基础设计应考虑与实际工程地质情况相结合的重要性，旨在为管塔基础设计和施工设计提供一些参考。

输电工程；管塔基础；地基承载力

1 工程概况

该工程为江苏油田35kV曹邵线改造工程，拟建场地位于江苏省江都市杨庄镇境内，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第1组。根据拟建场地地基土特征以及场地覆盖层厚度大于50m等情况，按照《建筑抗震设计规范》综合评定,各拟建场地地基土的类型均为中软土,建筑场地类别为Ⅲ类。35kV架空线全长约1.42km。线路经过地区为厂房,农田,线路杆塔1#塔为15m管塔, 2、3#塔为20.2m管塔,4、5#塔为13m管塔,6#塔为12m角钢塔, 全线架设避雷线,沿途跨越35kV线路2处,110kV线路1处,跨越主要公路1处。气象条件按华东地区典型气象条件:①最大风速为25m/s。 ②覆冰厚度为5mm。③最高气温为40℃。 ④最低气温为-10℃。

2 管塔基础地质情况

2.1地层

根据钻探所揭示地层表明，各拟建场地地层为第四纪土冲积而成，地貌类型为河流冲积平原。场地地质情况简单，地层由上而下可分为4层，现将地层情况分述如下：

1)第1层 耕土，层底深度0.7～1.0m，厚度0.9～1.0m。灰褐色，土质不均，岩性以粘性土为主，上部含植物根茎。该层强度一般偏低，工程地质性质一般。

2)第2层 粉土，层底深度1.9～2.8m，厚度0.9～1.7m。灰黄色，土质略均，含少量云母碎片。稍密，中等压缩性，干强度低，韧性低，摇振反应迅速，无光泽。该层强度一般，工程地质性质较差。

3)第3层 粉土，部分探孔未钻穿，揭穿层底深度6.0～7.1m，揭穿厚度3.5～4.9m。灰色，土质略均，含少量云母碎片。稍密，中等压缩性，干强度低，韧性低，摇振反应迅速，无光泽。该层强度一般偏低，工程地质性质较差。

4)第4层 粉质粘土，该层未钻穿，最大揭示厚度3.4m。灰色、灰黄色，土质较均匀，可塑，中等压缩性，干强度高，中等韧性，摇振反应无，切面光滑。该层强度较高，工程地质性质较好。

2.2地下水

该拟建场地勘察期间地下水埋深1.0m，地下水类型为粘性土中的孔隙潜水，补给方式为大气降水，年水位变化幅度在1.0m左右。根椐相关地下水资料，场地地下水对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

2.3各土层承载力特征值

根据现场原位测试及《建筑地基基础设计规范》，确定各层土地基承载力特征值fa(见表1)。

3 1～3#塔管塔基础设计

表1 各层土地基承载力特征值

3#塔为线路的转角塔，塔高20.2m，2塔间档距为 158m,塔基础海拔高程为9.71m，基础设计形式为阶梯型重力式基础，实际工程地基承载力较好，地下水位较浅，施工过程中应做好基坑降水和支护工作，基地采用人工加机械开挖。根据电力线路最大覆冰荷载，最大风荷载等不利作用得到基础顶部的水平剪力为55kN；轴力为98kN；弯矩为1487kN·m,初步拟定基础采用阶梯形重力式基础，基础埋深4.0m,置于第3层粉土中，基础底面尺寸5m×5m,计算断面见图1。

图1 阶梯型重力式基础

3.1地基承载力计算

根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)规定，基础底面边缘最大压力值pk max≤1.2fa，基础埋置于第3层粉土中。经计算，第3层粉土经调整后的地基承载力特征值fa=145kPa,而基础底面边缘最大压力值:

pk max=98/(5×5)+20×4+1487/(5×52/6)=155.3 ≤1.2×145=174(kPa)

基础底面边缘最小压力值:

pk min=98/(5×5)+20×4-1487/(5×52/6)=12.54(kPa)≥0

地基承载力承载力满足计算要求。

3.2基础的稳定性计算

根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)中6.6.5条计算基础的稳定性。

抗滑移稳定计算:

(塔管轴力+基础重量)× 摩擦系数/水平剪力=(98+5×5×4×12)×0.2/55=4.7gt;1.3

抗倾覆稳定性验算:

倾覆弯矩M倾=塔管底部弯矩+剪力×基础高度=1487+55×4=1707

抗倾覆弯矩M抗=(塔管轴力+基础重量)/基础中心到基础边长度=(98+5×5×4×12)×2.5=3245

M抗/M倾=3245/1707=1.9gt;1.6

基础的稳定性均满足计算要求。

3.3基础底板冲切抗弯计算

《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)规定，对矩形截面柱的矩形基础，应验算柱与基础交界处以及基础变阶处的受冲切承载力。由于管塔的竖向荷载很小,基础底板的厚度很厚,所以冲切承载力和抗弯承载力均满足设计要求，底板的配筋按构造配筋，根据《混凝土结构设计规范》对卧置于地基上的混凝土板板中受拉钢筋的最小配筋率不应小于0.15%，计算最小配筋的钢筋总面积As=1000×1000×0.15%=1500mm2，底板配筋选用14@100，实际配筋总面积1539mm2大于1500 mm2，满足规范要求。

4 5#管塔基础设计

5#管塔位于一条三级公路和民房之间，采用阶梯形重力式基础会影响旁边的公路和民房，因此5#基础需采用抗拔抗压桩基础，根据勘察资料建议，以第 4层粉质粘土为桩基础持力层，桩径宜采用直径1000mm人工挖孔灌注桩，桩长 7m， 设计时采用1柱2桩，根据《建筑桩基技术规范》5.3.10及5.4.5条进行抗拔抗压计算，桩按构造要求通长配置钢筋，纵向钢筋应沿桩周边均匀布置，纵向钢筋焊接接头必须符合受拉接头的要求，抗压抗拔的板式承台上，下面均应根据双向可变弯矩的计算和构造要求配筋，上，下层钢筋之间设架立筋，抗拔桩主筋锚入承台的长度均按《混凝土结构设计规范》锚固长度计算，每个桩中采用2根主筋用附加钢筋与锚栓焊接连通，附加钢筋采用直径为12mm的一级钢筋。

5 建 议

输电线路工程的基础设计是线路工程设计过程中的一个主要组成部分，特别是地质条件比较差的线路，基础设计更是重中之重。要做好管塔基础设计工作，需考虑多方面的因素：

1)输电线路工程杆塔基础的设计应结合线路所经过的地段的气象条件、地质特点、施工条件、杆塔形式和跨越档距综合考虑。

2)在地质条件变化多的线路工程施工过程中，应根据揭露出来的地质情况,及时对基础设计的方案或参数进行修正，使设计即能满足技术要求，又能节省造价。

3)基础处理和现场动态设计时,要充分利用现场条件,综合考虑各方面因数,将复杂的问题分解化、简单化。

4)在基础施工过程中，也应结合工程地质情况，在满足设计要求的情况下，选择合理的施工方法，确保基础的稳定和安全。

[1]GB5007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

[2]GB50010-2010,混凝土结构设计规范[S].

[3]GB50011-2010,建筑抗震设计规范[S].

[4]JGJ94-2008,建筑桩基技术规范[S].

[编辑] 洪云飞

10.3969/j.issn.1673-1409.2012.01.041

TM753

A

1673-1409(2012)01-N127-03