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        特高壓輸電線路基礎(chǔ)選型與優(yōu)化

        2017-03-09 21:33:19王永豪
        環(huán)球市場(chǎng) 2017年12期
        關(guān)鍵詞:鐵塔樁基礎(chǔ)選型

        陳 功 王永豪

        國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司

        特高壓輸電線路基礎(chǔ)選型與優(yōu)化

        陳 功 王永豪

        國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司

        鐵塔基礎(chǔ)的工程材料、機(jī)械、人力的投入以及建設(shè)工期,在整個(gè)輸電線路工程施工中占有很大比重?;A(chǔ)選型必須嚴(yán)格按照充分利用原狀土地基的力學(xué)特性和基礎(chǔ)型式受力合理的原則進(jìn)行,應(yīng)充分考慮輸電線路工程的特點(diǎn),基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循對(duì)環(huán)境影響最小和便于施工的原則。在實(shí)際的選型中,應(yīng)按照所在地的實(shí)際情況選擇合適的方案,保證基礎(chǔ)可以承載輸電線路的載荷,從而確保電力傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性。文章就此進(jìn)行分析。

        特高壓;輸電線路;基礎(chǔ)選型

        1.基礎(chǔ)選型

        1.1 斜柱板式基礎(chǔ)

        斜柱板式基礎(chǔ)主要利用回填土的自重抵抗基礎(chǔ)的上拔力,基礎(chǔ)底板大而薄,雙向配筋以承擔(dān)基礎(chǔ)力引起的彎矩和剪力,受力合理,能節(jié)省材料,是目前送電線路最常用的基礎(chǔ)型式。但其立柱傾斜率,使其質(zhì)量控制點(diǎn)多,基礎(chǔ)的施工質(zhì)量難于有效控制,此類基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí),基礎(chǔ)主柱懸臂長(zhǎng)度與底板厚度的比值得小于3。

        1.2 直柱全掏基礎(chǔ)

        直柱全掏基礎(chǔ)型式廣泛用于高壓輸電線路中,山區(qū)丘陵地區(qū)地質(zhì)條件比較好的鐵塔基礎(chǔ)使用,棄土棄渣少,水土流失量較少,對(duì)環(huán)境影響破壞??;掏挖基礎(chǔ)的計(jì)算有三項(xiàng):上拔、下壓、側(cè)向彎矩;基礎(chǔ)底面邊緣最大壓力設(shè)計(jì)值不大于調(diào)整后的地基承載力特征值的1.2倍。

        1.3 鉆孔灌注樁基礎(chǔ)

        鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn):施工噪聲小,設(shè)計(jì)樁直徑較大的、且在各種地基上均可使用;缺點(diǎn):較依賴于施工質(zhì)量,其質(zhì)量的好壞對(duì)樁的承載力影響很大,混凝土質(zhì)量較難控制,費(fèi)工費(fèi)時(shí),成孔速度慢,泥渣污染環(huán)境;鉆孔灌注樁由于其施工工藝成熟、承載力高、適用范圍廣,可根據(jù)具體的地質(zhì)條件加以選擇。

        2.巖石地基環(huán)境下鐵塔基礎(chǔ)的選型設(shè)計(jì)

        2.1 巖石錨樁基礎(chǔ)

        此種基礎(chǔ)形式主要應(yīng)用在表層裸露、具有比較小的風(fēng)化情況并且質(zhì)地比較硬的巖石之上。實(shí)際操作過程中,首先要采用沖擊鉆進(jìn)行巖石表面的鉆孔,在鉆孔的同時(shí)要向上提取,防止鉆出的粉塵落入鉆好的孔內(nèi)。之后再鉆好的孔內(nèi)打入地腳螺栓。螺栓采用240×240的鋼筋骨架進(jìn)行支撐,并且將混凝土砂漿注入其中,保證將地腳螺栓牢固的固定在巖石孔內(nèi),最后要在頂部位置澆筑鐵塔平臺(tái),用于進(jìn)行鐵塔的搭設(shè)。

        一般情況下,可以按照巖石錨樁基礎(chǔ)能夠承受的載荷情況將基礎(chǔ)分為兩種形式,分別為:群錨式、直錨式。在群錨式基礎(chǔ)當(dāng)中,需要將多根地腳螺栓埋入到巖石當(dāng)中,從而得到比較高強(qiáng)度的支撐力。此種基礎(chǔ)主要用在具有較大基礎(chǔ)負(fù)荷的鐵塔之上,例如終端塔、轉(zhuǎn)角塔等方面;直錨式基礎(chǔ)的形式是在基礎(chǔ)的中心線位置埋入兩種或者4根地腳螺栓,此種方式基礎(chǔ)主要用在負(fù)載比較小的鐵塔上。

        2.2 巖石嵌固基礎(chǔ)

        此種形式的基礎(chǔ)主要用在風(fēng)化程度比較大、比較容易開挖的軟質(zhì)巖石之上,能夠最大程度上利用巖石所具有的剪切力,有效提升鐵塔基礎(chǔ)的抗拔承載能力。此種基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方案可以按照如下順序進(jìn)行:①進(jìn)行基坑的挖鑿?;又饕峭ㄟ^少量的炸藥定向爆破之后再通過人工的方式進(jìn)行挖鑿。為了提升基礎(chǔ)所具有的穩(wěn)定性,一般情況下將基坑設(shè)計(jì)成倒“Y”的形狀;②進(jìn)行鋼筋立柱的搭設(shè),并且澆筑混凝土,同時(shí)要采用振搗器對(duì)混凝土進(jìn)行振搗直到混凝土不出現(xiàn)較為明顯的下降。由于“Y”型巖石嵌固基礎(chǔ)的土石方用量和混凝土用量都比較少,所以所消耗的工程造價(jià)相對(duì)較低,同時(shí)其具有較高的基礎(chǔ)抗拔能力,此種基礎(chǔ)主要被應(yīng)用到巖石地質(zhì)區(qū)域內(nèi)鐵塔基礎(chǔ)的建設(shè)當(dāng)中。

        3.實(shí)例分析

        3.1 鐵塔基礎(chǔ)施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況

        某500kV輸電線路工程沿線的地貌大多數(shù)是崇山峻嶺,很多地區(qū)的基巖呈裸露狀態(tài),受到了非常嚴(yán)重的風(fēng)化影響。巖石大多數(shù)屬于花崗巖、砂頁巖、石炭系砂巖、凝灰?guī)r等等。采用Y40以及Y40+2.5兩種類型的巖石基礎(chǔ)用于真型試驗(yàn)的測(cè)量點(diǎn),Y40范圍內(nèi)大多是砂頁巖結(jié)構(gòu),巖體受到了嚴(yán)重風(fēng)化影響,同時(shí)表面具有50mm左右厚度的基土;Y40+2.5范圍內(nèi)主要是石炭系砂巖,表面具有受到風(fēng)化的砂礫,呈現(xiàn)出淺灰色,屬于間隙塊狀結(jié)構(gòu)。

        3.2 本工程基礎(chǔ)方案比選

        針對(duì)線路所經(jīng)地形特點(diǎn),充分考慮下臥高壓縮性粉質(zhì)粘土、粘土層的不利影響并考慮到鐵塔跨度大、設(shè)計(jì)條件(荷載、變形、穩(wěn)定性等)要求高,以及洪水淹沒深度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等因素,針對(duì)不同塔型對(duì)本工程所考慮的基礎(chǔ)方案鉆孔灌注樁基礎(chǔ)、板式直柱基礎(chǔ)以及微型樁基礎(chǔ)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

        無論是直線塔還是耐張塔,在軟土地區(qū),使用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)工程量較小且施工方便。采用大開挖板式基礎(chǔ)工程量較大,在地下水水位較高的地質(zhì)情況下降排水施工困難,施工費(fèi)用較高,根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn),在基坑開挖時(shí)還容易出現(xiàn)垮壁現(xiàn)象,施工質(zhì)量較難保證且容易出現(xiàn)基礎(chǔ)不均勻沉降,本次工程中直線塔跟耐張塔均不考慮采用板式直柱基礎(chǔ)。

        另外,直線塔如采用微型樁基礎(chǔ)雖然混凝土量比鉆孔灌注樁基礎(chǔ)采用有所下降,但鋼筋量增加較多,因此在直線塔中不推薦應(yīng)用微型樁基礎(chǔ)。

        對(duì)耐張塔來說,由于上部荷載中上拔力和水平力均較大,而且因轉(zhuǎn)角度數(shù)較大,拉壓腿受力差別較大,我們所選取對(duì)比的分別為為上拔控制以及下壓控制的基礎(chǔ),可以看出無論是上拔控制還是下壓控制的基礎(chǔ)采用微型樁基礎(chǔ)在本體造價(jià)上與普通鉆孔灌注樁相比優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯,這也體現(xiàn)出其較強(qiáng)的抗拔抗水平力的性能,相較于普通鉆孔灌注樁減少混凝土35%,減少鋼筋46%,本體造價(jià)減少約20%。對(duì)于下壓控制的基礎(chǔ)如采用微型樁基礎(chǔ)雖然本體造價(jià)會(huì)下降,但微型樁基礎(chǔ)樁數(shù)較多(36根),對(duì)施工不利,施工費(fèi)用較高。另外,試驗(yàn)據(jù)研究表明,微型樁基礎(chǔ)其抗壓性能較差,在下壓力較大時(shí)基礎(chǔ)豎向位移較大。綜合施工等因素不推薦在壓腿中采用微型樁基礎(chǔ)。

        總之,鐵塔是輸電線路工程中最為重要的組成部分之一,其基礎(chǔ)情況直接決定著鐵塔的施工質(zhì)量。在基礎(chǔ)選型和優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),要結(jié)合具體地質(zhì)及地形等條件,基礎(chǔ)型式選用合理優(yōu)化、降低造價(jià),滿足工期、環(huán)保等要求,提升設(shè)計(jì)水平以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。

        [1]謝廣采.±1100kV直流輸電線路基礎(chǔ)選型設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2016,35:85-86.

        [2]趙奎運(yùn),王寒梅,肖宇.輸電線路常用基礎(chǔ)選型經(jīng)濟(jì)比較分析研究[J].中國(guó)電力企業(yè)管理,2016,01:94-96.

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