输电线路全过程机械化基础设计与施工研究

刘倩倩

摘 要：我国输电线路建设过程中，长期存在人工投入大、施工机械投入不足、缺乏高效率专用化施工装备、设计与施工未能有效衔接等问题。本文基于对输电线路在基础设计过程中如何考虑机械化施工，提出具有可参考性的适用于机械化施工的铁塔和基础形式及施工技术，为输电线路机械化施工提供参考依据。

关键词：架空输电线路；机械化施工；基础

中图分类号：TM754 文献标志码：A

0 引言

目前，为进一步提升智能电网工程建设能力、提升施工技术水平，实现由劳动密集型向装备密集型、技术密集型转变，国家电网公司从工程设计、施工装备、工程组织和标准规范等方面开展专项研究和试点建设，形成系统化技术成果。

红运～梁宝寺110kV线路工程是国家电网公司首批机械化施工试点工程，线路长约11km。沿线所经区域地貌成因类型为冲积平原，地貌类型为微倾斜平地，其地形地貌均有利于机械化施工的开展。本文主要针对该工程基础选型、基础设计优化、基础施工等设计施工全过程进行了论述。

1 基础选型

1.1 基础型式初选

基础选型结合机械化施工理念，根据线路沿线地形、地质水文及交通运输条件，充分考虑施工机械的性能，优先选用适宜机械化施工的基础形式。做到安全可靠的同时，又保证了基础设计先进，方便施工。由于梁宝寺工程沿线地下水稳定水位埋深一般2m～3m，故初步选用适宜机械化施工的开挖类基础和灌注桩基础。

（1）开挖类基础：该工程基础作用力较小，故部分基础形式选用开挖类基础，如台阶式基础和板式基础。塔位处一般地势开阔平坦，施工机械进场方便，因此基坑开挖选用开挖专用挖掘机进行机械化施工，节省工期。

（2）灌注桩基础：该基础通过钻机成孔穿透软弱土层，通过桩与桩侧土或桩端土的作用，将塔身荷载传至地基。该基础主要用于地下水位高、地质条件较差、基坑开挖及降水困难、基础作用力较大、采用浅埋基础不经济的塔位。

1.2 技术经济比较

以该工程直线塔1A3-ZM2、转角塔1A3-J2塔为例针对不同塔型，分别计算地下水埋深为0m时的开挖类基础和灌注桩基础，技术经济比较见表1。

由表1可知，对于基础作用力较小的直线塔，台阶式基础的总体造价最低，故1A3-ZM2塔型推荐采用台阶式基础。对于作用力较大的转角塔基础，其灌注桩基础的总体造价比板式基础低，故推荐采用灌注桩基础。

2 基础设计优化

2.1 桩基础设计优化

该工程从满足机械成孔的工艺要求出发，从塔位选取、基础尺寸優化等方面进行灌注桩基础设计。从已经推广应用的经验来看，制约采用机械成孔工艺的主要因素有以下几点：

（1）设备的转场条件

这是制约该工艺广泛应用的最关键因素。由于旋挖钻机其背负着较重的钻头和钻杆，其重心较高，在实际稍复杂的地形条件下（坡度方向不规律）移动仍然存在一定的安全隐患。若采用配套的拖车、吊车等设备，成本又提高太多。

（2）桩基础主柱直径优化

由于桩基础的桩径与施工机械的性能要求密切相关，桩径越大，所需掏挖扭矩也越大，将造成设备大型化，因此桩基础不宜像人工开挖设置成任意桩径，而需要确定适用于工程的合理桩径，减少施工设备的投入。

该工程灌注桩基础为单桩基础，计算时尽量归并使用同一桩径，减少桩径模数，在桩径满足桩侧土强度、地面位移及基础配筋的情况下，则通过调整桩长来满足挖孔桩基础的上拔和下压承载力，尽量减少更换钻机钻头产生的施工及运输费用。

（3）桩径和埋深的优化

基础的埋深与造价之间存在曲线的关系，即基础埋深达到某个值时（称其为最佳埋深），曲线出现最低点，即材料用量最少，造价最低，如果埋深继续增加，基础材料量及造价会有增加。结合该工程地质条件及基础作用力，经过大量计算发现：基础埋深满足H=6D～10D时，基础综合造价最低。

综上分析：桩基础在指标接近时，尽量选用相同的基础桩径，同时将埋深尽量控制在最优埋深范围之内，有效降低基础材料耗量。

2.2 开挖类基础设计优化

结合地基土的地质条件、基坑开挖难度、施工综合费用等，综合考虑基础材料量和基础施工对基础造价的影响，从而降低各种运输设备投入，为基础机械化施工提供便利。

（1）为便于开挖，基坑深度不宜大于5m，遇流沙坑时，基坑深度不应大于4m。

（2）底板采用变截面设计，降低基础混凝土和钢筋耗量。

（3）在不显著影响基础材料量的情况下，将基础立柱露出自然地面高度适当增大，方便余土就地堆放并夯实在地基基面上。

3 基础机械化施工

3.1 开挖类基础机械化施工

开挖类基础尺寸较大，土方开挖工程量也大，为了保证工期、降低作业人员的劳动强度，在平地地段，因交通条件良好，可采用开挖专用挖掘机，有利于安全施工，保证基坑开挖质量，提高工作效率，降低成本。

3.2 灌注桩基础机械化施工（图1、图2）

目前应用于灌注桩基础施工的机械有轻型旋挖钻机、综合型旋挖钻机、潜水钻机和回转钻机等。

该工程充分考虑路宽、坡度、道路类型、地形地质条件等因素，故优先推荐使用轮胎式旋挖钻机，次优推荐使用中型或综合型履带式旋挖钻机，见表2。

结语

本文针对目前输电线路机械化施工要求，研究分析了输电线路在基础设计过程中考虑机械化施工的必要性，并根据实际工程案例提出具有可参考性的适用于机械化施工的基础形式及施工技术并做了相应优化，为输电线路机械化施工提供参考依据。

参考文献

[1]DL/T 5219—2005，架空送电线路基础设计技术规定[S].

[2]110kV输电线路机械化施工设计手册[S].