岩石嵌固式基础在山区输电线路中的应用

王信

(云南省电力设计院有限公司，昆明 650051)

0 前言

当前，我国电网建设快速发展，输电线路走廊及其沿线的工程条件越来越复杂，输电线路基础工程建设中的环境保护问题越来越受到重视，云南山区地层情况覆盖层以黏土为主，厚度0.5～2.0 m，覆盖层下为强、中风化岩石，岩石为灰岩、玄武岩、砂岩、泥岩等。常用的输电线路杆塔基础可分为大开挖基础、原状土掏挖基础、复合型基础等，采用大开挖基础，优点为有成熟的设计理论和施工经验，铁塔对基础主柱和底板的偏心弯矩较小，但土石方工程量较大，对自然环境有一定破坏，主柱露头高度受限;采用原状土掏挖基础，该基础型式土石方量小，对地形和植被的破坏也小，能充分利用原状土的特性，提高基础抗拔承载力，减少基础的侧向变形。同时浇筑混凝土时不需支模，可缩短施工周期，降低施工费用。但使用剪切法计算上拔时不能考虑岩石的抗剪强度，基础体积偏大。

1 岩石嵌固式基础的优缺点

岩石基础嵌固式基础利用机械(或人工)在岩石地基中直接钻(挖)成所需要的基坑，将钢筋骨架和混凝土直接浇筑于岩石基坑内而成。

1)优点:岩石嵌固式基础型式充分利用了原状土体和岩石良好的承载力、抗剪、抗拔等力学性能，在满足设计荷载条件下，岩石嵌固式基础的体积较常规基础小。同时，在施工时过程中有着基础土石方量和材料量小，无需支模、回填，养护简单，基本不破坏山体自然坡度等优点。

2)缺点:施工技术要求高，基础成孔质量难以保证。为保证基础周围的岩体结构的整体性不被破坏，目前施工主要依靠人工开凿，辅助采用小型风镐，开挖进度往往不能满足要求。

2 岩石嵌固基础真型试验

选取220 kV 直线塔ZM243 作用力为试验数据，该种塔型最大上拔力为476.35 KN，水平力为56.47 KN。试验采用快速循环荷载法加载，每级增载速度为预计极限荷载的10%，每级荷载增载量维持时间为20 min～60 min，每级加载后和下一级加载前各读一次;每级卸载速度为预计极限荷载的10%，卸载维持时间为达预计设计荷载后每级卸量时间间隔20 min～60 min，每级卸载后和下一级卸载前各读一次;加载时，先加水平荷载后，再加上拔荷载。

图1、图2 为基础被施加水平荷载和上拔荷载后，荷载与位移的关系曲线

图1 嵌固式锚桩基础水平力荷载与水平位移Q－S 曲线

从图1 中可以看出，当水平荷载加载至设计水平荷载的220% (即安全系数K=2.2 时)时，水平位移为2.503 mm，还未达到破坏荷载，但变形阶段为弹塑性阶段。该试验点的弹性变形阶段为0～119.16 kN，临界水平荷载为119.16 kN。所以该基础水平荷载满足输电线路基础设计规范要求。从图2 中可以看出，加载上拔荷载至设计荷载的360% (即安全系数K=3.6 时)时，上拔位移为9.675 mm，还未达到破坏荷载，变形阶段为弹塑性阶段。该试验点的弹性变形阶段为0～1 429.05 kN，临界上拔荷载为1 429.05 kN。所以该基础上拔荷载满足输电线路基础设计规范要求。

图2 嵌固式锚桩基础上拔荷载与上拔位移Q－S 曲线

3 结束语

嵌固式锚桩基础上拔试验全部结束时，各部位的测试结数据均满足规范要求。岩石嵌固式基础在云南山区输电线路工程中能满足110 kV～220 kV 铁塔承载力要求，同时具有安全、经济、环保等特点，由于嵌固式锚桩基础一般都用在较软的岩石上，而这类岩体随风化程度的不同，其强度也有很大的不同，加上地表地层的厚度也会有较大的变化，设计荷载时，最好先做试验。如应用参考试验参数时，须仔细比对其实验条件。由于岩土工程地质条件的多样性，加上输电线路跨越区域大的特点，线路基础沿线地质条件相差很大，试验成果只是试验设计参数与相应的地质条件下得到的，相近的地质条件可以参考本研究成果，需大量试验才能适应工程的需要。

［1］GB50007－2011.建筑地基基础设计规范［S］

［2］DL/T 5219－2005 架空送电线路基础设计技术规定［S］

［3］电力工程高压送电线路设计手册.第二版.国家电网公司东北电力设计院.2003 年.

［4］阮少林.输电线路岩石基础(承台式群锚桩、嵌固式锚桩)实验研究报告〔R〕.云南昆明.2013 年