云南恒安電力工程有限公司

摘要：在輸電線路工程中，斜柱式基礎(chǔ)是最為常見(jiàn)、應(yīng)用最廣的基礎(chǔ)形式之一，相較于建筑工程以及其他行業(yè)的基礎(chǔ)形式來(lái)說(shuō)，斜柱式基礎(chǔ)有其獨(dú)有的特點(diǎn)，再配合基礎(chǔ)上部對(duì)基礎(chǔ)尺寸精確度要求高的鐵塔，就需要在施工前對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且在施工的過(guò)程中嚴(yán)格落實(shí)施工方案。本文結(jié)合具體的施工案例，對(duì)高壓架空電力線路斜柱基礎(chǔ)與鐵塔的配合對(duì)策進(jìn)行分析研究，以期為工程施工的完善提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：高壓架空線路；斜柱基礎(chǔ)；鐵塔；配合

高壓架空電力線路鐵塔基礎(chǔ)的形式有多種，地形條件不同，水文條件不同，選擇的基礎(chǔ)形式也會(huì)不同。斜柱基礎(chǔ)就是鐵塔基礎(chǔ)多種類型中的一種，為了保證鐵塔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，鐵塔基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)時(shí)要滿足以下條件：能夠承擔(dān)各種受力狀態(tài)下產(chǎn)生的各種荷載；在正常運(yùn)行狀態(tài)下能保持良好的性能；在科學(xué)維護(hù)的狀態(tài)下能保持很好的耐久性；在突發(fā)事件發(fā)生的情況下仍然能夠維持整體的穩(wěn)定性[1]。為了達(dá)到上述要求，對(duì)斜柱基礎(chǔ)與鐵塔的配合方法進(jìn)行分析和研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、斜柱基礎(chǔ)分析

一般來(lái)說(shuō)，斜柱地腳螺栓基礎(chǔ)指的是地腳螺栓火曲折彎在傾斜的立柱基礎(chǔ)上錨固，其中，基礎(chǔ)斜立柱類似于插入角鋼式斜柱基礎(chǔ)，該立柱頂部的水平面呈現(xiàn)為菱形，斷面呈現(xiàn)為正方形，塔腳板的水平方向直指基礎(chǔ)頂面，因此，這種基礎(chǔ)也叫做塔腳板水平布置的斜柱螺栓基礎(chǔ)[2]。火曲折彎之后的地腳螺栓存在螺栓強(qiáng)度降低的可能性，因此，在近幾年的鐵塔基礎(chǔ)施工中，直螺栓逐漸替代彎螺栓，其基礎(chǔ)已被改造為“斜柱斜面”基礎(chǔ)。在該基礎(chǔ)模式下，直地腳螺栓的斜度與立柱的坡度一致，在鋼筋混凝土中錨固，立柱頂面和斜立柱的棱線垂直，呈現(xiàn)為斜面。因?yàn)樗_板的傾斜方向?yàn)榛A(chǔ)頂面，因此，該基礎(chǔ)也叫做塔腳板垂直布置的斜柱螺栓基礎(chǔ)[3]

我公司已竣工投產(chǎn)的230kV老撾北部電網(wǎng)工程中的230kV北蒙2變～瑯勃拉邦2變輸電線路工程，全長(zhǎng)91.751km，共有桿塔203基，其中斜柱式基礎(chǔ)就有176基礎(chǔ)，占比高達(dá)塔基總量的86.7%。本工程斜柱基礎(chǔ)從上到下分為兩段，第一段為正方形斜立柱；第二段為正立棱臺(tái)體（通常稱為底盤），每個(gè)塔基4個(gè)腿的布置型式為正方形根開(kāi)布置（如圖1所示）。為了保證塔基的施工質(zhì)量，控制斜柱式基礎(chǔ)的相關(guān)尺寸至關(guān)重要。

圖1 斜柱基礎(chǔ)示意圖

二、斜柱基礎(chǔ)的坡度和根開(kāi)計(jì)算

斜柱基礎(chǔ)的根開(kāi)和底盤中心的根開(kāi)見(jiàn)圖2，基礎(chǔ)斜立柱的坡度和鐵塔四腿的坡度一致，見(jiàn)圖3。

圖2根開(kāi)圖 圖3斜柱基礎(chǔ)坡度圖

假設(shè)斜柱的全高是H，那么根開(kāi)之間的關(guān)系可以表示如下：

A2=A1+2*H*tanα（1） B2=B1+2*H*tanβ （2）

綜合坡度和正面與側(cè)面坡度之間的關(guān)系是：tanγ=

綜合斜長(zhǎng)是：（3）根號(hào)符號(hào)不完整

已知本工程的立柱高度是3100mm，基礎(chǔ)高度是3600mm，鐵塔的傾斜率是0.135，通過(guò)計(jì)算可知，本工程斜柱基礎(chǔ)的半根開(kāi)為5620.1mm，地腳螺栓的根開(kāi)為260mm。

三、斜柱基礎(chǔ)模板放樣計(jì)算

本工程的斜柱基礎(chǔ)的斷面是正方形，但是澆筑完畢水平抹面后的基礎(chǔ)頂面是棱形，因此基礎(chǔ)頂面的水平尺寸比基礎(chǔ)斷面尺寸要大。我們對(duì)斜柱模板可以進(jìn)行分解，分解成2個(gè)外角兩面相同的模板和2個(gè)內(nèi)角兩面相同的模板，假設(shè)立柱頂點(diǎn)的中心標(biāo)高為O，四個(gè)角為A、B、C、D，立柱的垂直高度為H，立柱斷面的邊長(zhǎng)是d，傾斜角為а和в。那么，根據(jù)OB=OD的特性，根據(jù)垂直高度/綜合斜長(zhǎng)=1/L的關(guān)系可知[4]，外角模板中較短的模板棱長(zhǎng)=內(nèi)角模板中較長(zhǎng)的模板棱長(zhǎng)=H* （4）

外角模板中較長(zhǎng)的模板棱長(zhǎng)=H* +d*tanα（5）

內(nèi)角模板中較短的模板棱長(zhǎng)=H*-d*tanα（6）

模板底邊的長(zhǎng)度=d/cosα （7）

通過(guò)計(jì)算可知，上地板的尺寸和下底板的尺寸均為2200mm，設(shè)計(jì)斷面為600mm，但是實(shí)際斷面為605mm。故《基礎(chǔ)檢查及評(píng)級(jí)記錄表》中“立柱斷面尺寸”一欄里，設(shè)計(jì)的參考值實(shí)際就是605mm，并不是600mm。各級(jí)檢查驗(yàn)收也是要以605mm作為立柱斷面的參考值。

四、斜柱基礎(chǔ)立柱主筋放樣計(jì)算

斜柱基礎(chǔ)立柱主筋的算法和模板算法相同，只需要在計(jì)算出主筋的長(zhǎng)度之后，減去底端和頂端鋼筋保護(hù)層的厚度即可[5]。在計(jì)算的過(guò)程中使用的原始數(shù)據(jù)是：立柱坡度а、в，基礎(chǔ)高度h，鋼筋籠邊長(zhǎng)g。

假設(shè)立柱一圈使用32根主筋，主筋間的距離是15厘米，也就是鋼筋籠的邊長(zhǎng)為120厘米；主筋頂端的保護(hù)層是5厘米，底端的保護(hù)層是9厘米；斜柱基礎(chǔ)的高度是590厘米，基礎(chǔ)正面和側(cè)面的坡度是0.18。那么主筋的長(zhǎng)度X=h*L-140mm=5948mm；最長(zhǎng)的主筋長(zhǎng)度Y=X+g*tanα=6164mm，最短的主筋長(zhǎng)度Y=X-g*tanα=5732mm。由最長(zhǎng)主筋、中間主筋和最短主筋的長(zhǎng)度可知鋼筋長(zhǎng)度的差值都是27mm，也就是說(shuō)主筋的長(zhǎng)度分布如下：5732mm（1根）、5759mm（2根）、5786mm（2根）、5813mm（2根）、5840mm（2根）、5867mm（2根）、5894mm（2根）、5921mm（2根）、5948mm（2根）、5975mm（2根）、6002mm（2根）、6029mm（2根）、6056mm（2根）、6083mm（2根）、6110mm（2根）、6137mm（2根）、6164mm（1根）。

五、支模找正計(jì)算

如果斜柱基礎(chǔ)是轉(zhuǎn)角塔斜柱式基礎(chǔ)時(shí)，要考慮預(yù)偏以便鐵塔在受力時(shí)向反方向傾斜。預(yù)偏是基礎(chǔ)和鐵塔都要整體傾斜的系統(tǒng)預(yù)偏，所以基礎(chǔ)的坡度也要發(fā)生變化（與設(shè)計(jì)值相比），若斜柱基礎(chǔ)坡度不改變，插入式角鋼連接方式的鐵塔塔腿就與插入式角鋼不能緊密接觸，將產(chǎn)生縫隙。若通過(guò)緊固連接螺栓使之緊密接觸的話，將導(dǎo)致鐵塔主材彎曲、節(jié)點(diǎn)材不能連接或者是塔材變形等問(wèn)題。如圖4所示。通過(guò)上述已知基礎(chǔ)半根開(kāi)為5620.1mm，鐵塔轉(zhuǎn)角度數(shù)設(shè)計(jì)為35.22度，根據(jù)計(jì)算基礎(chǔ)內(nèi)角腿的預(yù)高值為98mm。如果內(nèi)角塔腿發(fā)生預(yù)偏，斜柱的坡度不變，就會(huì)導(dǎo)致鐵塔接腿腿和插入式角鋼之間出現(xiàn)縫隙。

圖4 轉(zhuǎn)角塔斜柱基礎(chǔ)圖

如果斜柱基礎(chǔ)為地腳螺栓連接式基礎(chǔ)，那么斜柱基礎(chǔ)頂面就要澆筑成斜面，以便鐵塔的塔腳板與基礎(chǔ)頂面能緊密接觸。一般情況下，“斜柱平面”在進(jìn)行支模找正時(shí)，只需要將找正儀器放在中心樁位置，將鏡頭與方向樁對(duì)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)動(dòng)45o角，再將基礎(chǔ)根開(kāi)對(duì)角線進(jìn)行加減，經(jīng)過(guò)測(cè)量就能進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)的找正處理，以促使支模達(dá)到準(zhǔn)確位置。支模標(biāo)高則可以通過(guò)被測(cè)量點(diǎn)和中心樁位置的相對(duì)高差來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

圖4 斜柱基礎(chǔ)支模找正示意圖

如圖4所示，斜柱基礎(chǔ)在進(jìn)行支模找正時(shí)比較困難，在這樣的情況下，就需要將螺栓找正印記點(diǎn)和立柱半對(duì)角線之間的距離換算成水平投影距離。設(shè)基礎(chǔ)根開(kāi)a與b相等，立柱斷面的邊長(zhǎng)是d，螺栓分布半徑是R，螺栓間的距離是S1、S2。由此可得，立柱內(nèi)角和外角點(diǎn)的位置是：

MA=MC=d*cosγ （8）

L1=a-MC=a-d*cosγ（9）

L2=a+MA=a+d*cosγ（10）

環(huán)形定位板內(nèi)印記點(diǎn)位置和外印記位置為：MK=R*cosγ （11）

D1=a-MK=a-R*cosγ（12）

D2=a+MK=a+R*cosγ（13）

螺栓N1和N2的中點(diǎn)位置J和定位板中心位置M間的水平投影距離是：

座板式基礎(chǔ)：MJ=R*cos22.5o*cosγ （14）

靴板式基礎(chǔ)：MJ=*（S1+）*cosγ （15）

螺栓N1和N2的中點(diǎn)位置J和螺栓N1與N2間的水平距離是：

座板式基礎(chǔ)：JN1=JN2=R*sin22.5 （16）

靴板式基礎(chǔ)：JN1=JN2=S2 （17）

螺栓NI和N2與中心樁O之間的水平距離是：

ON1=ON2==（18）

代入MJ和JN1可得立柱內(nèi)角點(diǎn)和外角點(diǎn)的高差：

h立柱內(nèi)外角=*d*sinγ （19）

同理可得，2個(gè)內(nèi)角螺栓與2個(gè)外角螺栓的高度差是：

h內(nèi)外螺栓=2*MJ*sinγ （20）

結(jié)語(yǔ)：

高壓架空電力線路斜柱基礎(chǔ)與鐵塔配合施工，要按照以下步驟來(lái)進(jìn)行，以保證其施工質(zhì)量。（1）對(duì)立柱異性模板進(jìn)行計(jì)算并加工；（2）對(duì)主筋進(jìn)行計(jì)算并加工，按照順序進(jìn)行捆扎并做好標(biāo)記；（3）對(duì)環(huán)形定位板進(jìn)行加工固定；（4）底盤鋼筋綁扎與找正；（5）現(xiàn)場(chǎng)支模，底盤找正，立柱模板找正；（6）地腳螺栓焊接固定，吊裝立柱模板；（7）對(duì)內(nèi)外螺栓的高度差進(jìn)行測(cè)量、調(diào)整；（8）對(duì)螺栓坡度、高度和位置進(jìn)行調(diào)整，在底部用鋼筋籠和鐵線進(jìn)行綁扎固定；（9）對(duì)地腳螺栓的高差進(jìn)行測(cè)量并調(diào)整。在這些步驟中最重要的就是做好相關(guān)尺寸的測(cè)量和計(jì)算工作，在施工的過(guò)程中有效落實(shí)，以保證施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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