银隆新能源项目110kV线路工程钢管桩基础应用

国网天津市电力公司 唐继朋

随着天津经济社会的发展，工业化进程的加快，架空输电线路发展迅速。发展的同时也给送电线路基础设计提出了一些急需解决的实际问题，如缩短工期、减少占地、降低造价、环保、吹填区基础设计等新的要求。常规的刚性台阶基础、钻孔灌注桩基础已不能很好的解决上述工程中所遇到的问题。适时的引进钢管桩基础型式，可为解决上述工程出现的问题提供有效的设计手段，使得输电线路基础设计更加合理，处理手段更加多样化。能更好地满足社会经济发展、工业化进程加快等为输电线路基础设计提出的不同要求。

输电线路本体工程主要包括下部基础和上部组塔、架线两部分。整体施工周期中，基础部分由于其多项施工工序和混凝土养护等施工工艺要求，造成基础部分在输电线路本体施工周期中占比较大；上部组塔、架线中组塔耗费的施工工期较多。在输电线路工程中，缩短下部基础施工和上部组塔时间能有效地缩短本体施工周期，尤其是在一些对时间要求急迫的项目中，缩短以上两项施工时间，是控制整体输电线路工程施工周期的有效手段。

“银隆新能源项目界内110kV 电力线路切改项目临时电源线工程”是天津银隆新能源项目基地的配套项目，该项目要求时间非常紧张，项目要求临时电源项目以最快速度完成，给新能源基地项目提供支持。该项目为双回110kV 架空线路，杆塔共11基，其中直线钢杆2基、转角钢杆9基且多数为大转角钢杆。

经方案对比分析，如果要满足项目快速建设的要求，下部钢管桩基础和上部钢管杆组合是几个方案中施工周期最短的，其它方案中凡是涉及到钢筋混凝土施工的都不能回避混凝土养护期的问题，无疑是不能满足项目要求的。但是，采用下部钢管桩基础和上部钢管杆组合方案，如何解决大转角钢杆所带来的侧向位移控制要求是非常棘手的问题。

1 基础设计

1.1 结构形式

钢管杆是长悬臂结构，其传递给下部的荷载主要以弯矩和水平力为主。水平位移的控制，主要是在一定桩长条件下减少地面处桩体挤压土体而产生的水平位移。在实际工程设计中，采用地面处增加桩顶处桩体与地面土体接触面积以降低单位土体压力，从而降低桩顶位移。钢管桩沉桩过程中地面土体将随沉桩下沉，形成一个锅底状土坑，清理一下后浇筑素混凝土承台与钢管桩形成整体抗侧移结构（图1）。

1.2 结构计算

图1 桩顶承台示意图

设计过程中，承台大小和埋置深度依据荷载情况和地下土层分布由计算确定。

1.2.1 钢管桩顶变形计算

m 值的选取：主要计算影响深度hm=2(d+1)米范围内的m 值作为计算值。当hm深度范围内存在两种不同土体时：，式中m 为地基土水平抗力系数的比例系数，h 为承台内地基土层分布厚度。桩的水平变形系数。

桩基在单位力(H0=1)作用下产生的位移、转角：水平位移， 转角；桩基在单位力矩(M0=1)作用下产生的位移、转角：水平位移δhM=δMh，转角，此处取Kh=0。

1.2.2 承台变形计算

水平位移：

转角：

在hm深度范围内，钢管桩与承台的位移累计作为地面处总的水平位移值。

1.3 计算结果分析

计算结果中，混凝土包括承台和桩内填充两部分见表1。从计算结果中可以看出，钢管桩的钢材用量随着上部荷载增加而增加。承台的变化不明显，主要是在设计中，人为的调整了承台和钢管桩在承担水平荷载上的分配，使得大转角杆钢管桩承担比例较大，承台承担的比例较小，提高了安全系数。

表1 基础材料一览表

表2 钻孔灌注桩基础

表3 台阶基础

2 造价对比分析

实际工程实施中，该工程按上述方案实现了当月内完成设计、施工，达到满足送电的项目需求。下面按照常用的刚性台阶基础和钻孔灌注桩基础设计，并与钢管桩基础进行比较。本次造价对比仅限于本体基础部分，不包括上部及拆迁赔偿等部分，各方案本体造价及百分比分别为：钻孔灌注桩基础85.4万元、2.03%；刚性台阶基础（未统计基础垫层量）48.5万元、1.15%；钢管杆+承台基础（均采用素混凝土）42.02万元、1.00%，由此可看出，就基础部分而言，钻孔灌注桩基础本体造价远大于其他两种方案，台阶基础略高于钢管桩基础。

造成以上结果的原因主要有以下因素：钢管桩与上部钢杆直接采用螺栓连接即可，而其他两种基础均需预埋地脚螺栓，且其钢材消耗量较大；根据构造规定，地脚螺栓至混凝土外边距离为5d 和100中的大者，使得钻孔灌注桩桩径增大，从而造成材料量增加；台阶基础虽然单位材料价格较低，但为满足倾覆要求其混凝土消耗量较大，另外开槽及基坑回填也使得台阶基础造价升高。

3 结语

面对日益增加的项目的多样化，只有不断提升技术的先进性、不断探索技术的多元化才能满足需求。本文通过实际工程中采用钢管桩与素混凝土承台组合基础形式，有效解决了项目对于建设工期的特殊要求，为输电线路建设提供了有效的手段。通过常用基础的对比分析，在钢管桩基础、钻孔灌注桩基础、刚性台阶基础等常用基础型式中，钢管桩基础在本体造价方面具有优势，且随着荷载增大其优势体现的愈加明显。在实际工程中可以看出钢管桩基础的造价低、施工占地小、工期短、环保、便于施工等优点得到了有效的发挥。