于天文，王 新

(山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250013)

0 引 言

基礎(chǔ)是構(gòu)成輸電線路體系重要內(nèi)容之一，其行業(yè)特點體現(xiàn)在施工設(shè)計、試驗、檢測等方面，考慮輸電線路基礎(chǔ)同時承受上撥力、下壓力、水平力。因此，必須保證安全可靠的基礎(chǔ)設(shè)計，同時，充分考慮環(huán)境保護理念，做到經(jīng)濟與環(huán)保，最大程度降低施工對環(huán)境的危害，實現(xiàn)其綜合效益最大化。在逐漸加大電網(wǎng)建設(shè)與改造力度背景下，城鎮(zhèn)化建設(shè)一定程度上限制了線路路徑走向，尤其是輸電線路基礎(chǔ)工程具有輸電線路長、跨越區(qū)域多、地形復(fù)雜多變等特點。想要使工程造價、施工難度有所下降，同時保護環(huán)境，有必要將合理的基礎(chǔ)形式選擇出來。因此，分析輸電線路基礎(chǔ)和軟土地基基礎(chǔ)設(shè)計具有重要性和必要性。

1 板式基礎(chǔ)

1.1 板式直柱基礎(chǔ)

板式直柱基礎(chǔ)主要是通過連接地腳螺栓與基礎(chǔ)主柱后，形成此基礎(chǔ)型式，以抵抗基礎(chǔ)上撥作用，并通過具有一定承載力的地基抵抗下壓作用，其優(yōu)勢比較明顯，如便于施工、可以淺埋、節(jié)省混凝土方量，具有廣闊地質(zhì)適用范圍。

通常情況下，軟土地基的上撥角較小，這就使得基礎(chǔ)上部能夠抵抗上撥作用的土體量較小，為有效增強軟土地基承載力，就需要在板式基礎(chǔ)設(shè)計上加大地板尺寸，同時為防止施工過程中因失穩(wěn)墜入基坑，確?；舆吰路€(wěn)定性，還需要采用基坑深埋技術(shù)?；A(chǔ)底板加大或深埋，通過借助對基礎(chǔ)埋深深度的修正，能夠促進地基耐力的提升，使承載力需求得以滿足。對比臺階基礎(chǔ)，在底板是2.4 m，埋深是2.0 m時，經(jīng)過測算可知，相同大小運輸距離等同于綜合造價。增大底板之后，雖然一定程度上增加鋼筋用量，但是會減少約35 %混凝土方量，獲取十分明顯的綜合效益[1]。

1.2 插入角鋼斜柱基礎(chǔ)

連接鐵塔主材角鋼與基礎(chǔ)主柱后，保證基礎(chǔ)主柱與鐵塔主材坡度一致，形成此基礎(chǔ)，具有保護環(huán)境、節(jié)省材料、降低造價成本等優(yōu)勢，已被廣泛應(yīng)用于輸電線路中。插入角鋼斜柱基礎(chǔ)對數(shù)據(jù)尺寸的要求較為嚴(yán)格，需要基礎(chǔ)誤差特別小、質(zhì)量要求高，以保證基礎(chǔ)主柱中心線重合于鐵塔心線。對比板式基礎(chǔ)，可減少50 %以上水平力，保證基礎(chǔ)與地基合理受力。減少水平力之后，會相應(yīng)減少偏心彎矩，隨之減少受控制的基礎(chǔ)底板尺寸，使混凝土與鋼筋用量不斷降低。

然而，此類基礎(chǔ)對施工精度提出較高要求，外加角鋼加工是非標(biāo)產(chǎn)品，其在加工制造過程中受多種因素影響會存在誤差，這就需要現(xiàn)場施工人員認真復(fù)查、核對有關(guān)數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)異議數(shù)據(jù)，保證各部尺寸準(zhǔn)確無誤，避免因插入角鋼在加工制造過程中產(chǎn)生下料長短不齊、切割長度不一、距離不規(guī)范等問題而產(chǎn)生實際操作誤差，進一步明確坡度、角鋼頂棱相對高差以及角鋼是否會產(chǎn)生強行扭轉(zhuǎn)等問題，及時完成發(fā)料與現(xiàn)場安裝進行対料，最大限度避免因人工操作失誤而造成返工等不良現(xiàn)象，為后續(xù)澆筑工序的有序開展奠定基礎(chǔ)。

1.3 預(yù)偏心板式直柱基礎(chǔ)

預(yù)偏心板式直柱基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)主要包括用于連接上部鐵塔的地腳螺栓，主要為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的立柱以及主要承受上部構(gòu)件傳遞荷載的底板，通過連接地腳螺栓與基礎(chǔ)主柱后，便形成此基礎(chǔ)型式。預(yù)偏心板式直柱基礎(chǔ)與插入角鋼斜柱基礎(chǔ)的區(qū)別在于其將立柱直接安裝在底板的非中心位置，使其在上撥與水平力或者下壓與水平力聯(lián)合作用下產(chǎn)生合力作用線與基礎(chǔ)整體的形心重合，可以降低基礎(chǔ)彎矩以及基礎(chǔ)立柱與底板的截面尺寸和配筋率，有助于降低工程造價成本。

另外，為了使水平力產(chǎn)生的彎矩得以減少或消除，改善基礎(chǔ)立柱的彎曲受力狀態(tài)，降低基礎(chǔ)立柱與基礎(chǔ)底板的最大彎矩，優(yōu)化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，改善基礎(chǔ)受力性能，解決直柱板式基礎(chǔ)偏心問題，反向預(yù)偏心沿水平力方向的地腳螺栓處理預(yù)偏心與未偏心的板式直柱基礎(chǔ)，可以將20 %混凝土節(jié)省下來，節(jié)省10 %鋼材，混凝土指標(biāo)等同于斜柱基礎(chǔ)，并且便于此基礎(chǔ)施工，既能不提高輸電線路工程施工難度，又能具有較小施工誤差以及較低的工程造價，減少基礎(chǔ)混凝土方量。

1.4 地腳螺栓型斜柱基礎(chǔ)

連接地腳螺栓與基礎(chǔ)主柱，促進此基礎(chǔ)型式的形成，其將插入角鋼斜柱基礎(chǔ)、板式基礎(chǔ)優(yōu)勢吸收進來，具有較高的技術(shù)與經(jīng)濟價值。對比插入角鋼斜柱基礎(chǔ)，其具有相同受力型式，相同混凝土量，然而，會顯著降低鋼材量。對比板式基礎(chǔ)，可以減少50 %以上水平力，進而使混凝土與鋼筋用量減少，并減少了開挖量，能夠有效降低輸電線路工程施工對周邊環(huán)境的破壞，符合綠色環(huán)保施工理念。考慮鐵塔底腳板與基礎(chǔ)柱軸線保持垂直關(guān)系，同時與鐵塔主材垂直，對于鐵塔主材而言，向下傳力過程中，底腳板和主柱頂面摩擦力會有所增加，對部分橫向力發(fā)揮抵抗作用，使地腳螺栓剪切力減少[2]。

地腳螺栓型斜柱基礎(chǔ)相比普通的平頂面施工增加了施工難度，其主要體現(xiàn)在需要考慮基礎(chǔ)立柱的斜率控制、頂面淺澆對基礎(chǔ)根開的影響以及預(yù)偏值帶來的根開變化對鐵塔根開產(chǎn)生的多種影響。這就需要現(xiàn)場施工人員在采用地腳螺栓型斜柱基礎(chǔ)時能夠嚴(yán)格規(guī)范自身行為，保證其按照輸電線路軟土地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范開展工作，通過立柱近角點根開和遠角點根開以及立柱近角點與遠角點的高差雙向控制斜率，保證立柱表面均低于基礎(chǔ)施工模板5～10 cm，且嚴(yán)禁在基礎(chǔ)澆制過程中出現(xiàn)淺澆，以實現(xiàn)斜柱基礎(chǔ)模板坡度、高差以及菱形的精確控制。

2 樁基礎(chǔ)

軟土地基的樁端承載能力相對較低，樁基礎(chǔ)憑借自身受力特點及形式簡潔、施工步驟簡單易行等優(yōu)點，使此種模式的使用在3種基礎(chǔ)模式中最為廣泛。它在所有軟土地基中都適用，是能夠共同承受動靜荷載的一種深基礎(chǔ)，可以將軟土地基不能滿足承載力和變形要求的荷載使用基樁傳遞到更硬、更密實的地基持力層，以保證其承載力要求，并且將其應(yīng)用于施工過程中，不會出現(xiàn)類似板式基礎(chǔ)問題，具有簡單施工流程，單一形式，方便施工人員開展操控工作。但是，仍然有一定不足存在于樁基礎(chǔ)模式中，因為應(yīng)對上撥力與下壓力的僅僅是樁和土側(cè)摩擦力，其承載方式單一，想要對大荷載進行滿足，必須在設(shè)計工作中加大樁徑、樁長，具有簡單形式的樁基礎(chǔ)模式面臨過大增加工程量問題，且澆筑混凝凝土過程中的浮漿厚度難以控制，不僅會導(dǎo)致樁基礎(chǔ)投資成本大大增加，降低輸電線路整體效益，還會受軟土地基特性影響，導(dǎo)致樁基灌注混凝土過程中出現(xiàn)局部塌孔或者因插拔導(dǎo)管過程中用力過猛而影響混凝土質(zhì)量等現(xiàn)象。

以施工方法為依據(jù)，可將樁基礎(chǔ)模式分為3個類別，具體是人工挖孔樁基礎(chǔ)、預(yù)制樁基礎(chǔ)、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，3種模式都具有與眾不同特征。

通常不會將人工挖孔樁基礎(chǔ)應(yīng)用于軟土地基中，究其原因，主要是人工開挖基坑增加坍塌風(fēng)險，容易發(fā)生安全事故，或者增加工程造價。這主要是由于人工挖孔樁基礎(chǔ)在實際施工過程中，既需要認真研究地質(zhì)資料，在做好各類防護措施的基礎(chǔ)上對地基進行處理，而人工挖孔樁的單樁施工速度較慢、安全性較差，又需要在樁基施工過程中保證相應(yīng)樁孔具有送風(fēng)裝置，一旦出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象，難以確保施工人員的施工安全，這對輸電線路工程施工建設(shè)的持續(xù)發(fā)展十分不利。

比較適合在一定集中區(qū)域內(nèi)應(yīng)用預(yù)制樁基礎(chǔ)，因為預(yù)制樁基礎(chǔ)是將樁體在工廠進行提前統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制，然后再將其運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，采用打樁機將樁體打入提前設(shè)計好的規(guī)定位置，它具有較少施工流程、機械化施工程度、較快施工速度、適用多種土層施工以及堅固耐久、承受較大荷載等優(yōu)勢。然而，考慮設(shè)備與材料不方便運輸，在采用預(yù)制樁基礎(chǔ)時不僅需要將樁體設(shè)計成直徑較小、長度較短的管樁，到現(xiàn)場施工再進行拼接，從而增加現(xiàn)場施工工程量，還需要充分考慮樁體在運輸過程中的碰撞現(xiàn)象，并做好起吊運輸質(zhì)量防范工作，以避免沖擊和振動等多種因素影響而導(dǎo)致其出現(xiàn)變形等損害，這會增加輸電線路軟土地基基礎(chǔ)工程施工成本。因此，預(yù)制樁基礎(chǔ)基本不應(yīng)用于輸電線工程中。

輸電線路中常用的是鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，其只需要將鉆孔機械運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場完成指定位置的打孔，再放入鋼筋籠澆筑混凝土便可使樁基成型。它便于運輸，具有較低設(shè)備要求，借助鉆孔機等小型機械可以將工程施工工作完成。另外，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)在施工過程中產(chǎn)生的施工噪聲相對較小，可以建造比預(yù)制樁直徑大且多的樁，其適用于多種地基，因此，它對輸電線路軟土地基基礎(chǔ)設(shè)計具有重要意義，此種樁基礎(chǔ)得到大力推廣[3]。但鉆孔灌注樁基礎(chǔ)在實際施工過程中對混凝土質(zhì)量、施工質(zhì)量等要求較高，需要現(xiàn)場施工人員做好基礎(chǔ)材料質(zhì)量把控、合理把控壓漿參數(shù)以及提高施工人員綜合素質(zhì)與專業(yè)能力，加強施工現(xiàn)場監(jiān)督管理力度，以保證鉆孔灌注樁技術(shù)施工質(zhì)量，使其滿足輸電線路工程的實際需求。

3 復(fù)合基礎(chǔ)

板樁復(fù)合基礎(chǔ)融合另外2種模式，其普及范圍十分廣闊，以不同樁截面大小為依據(jù)，分為微型樁復(fù)合基礎(chǔ)、板式中型樁復(fù)合基礎(chǔ)、變截面樁復(fù)合基礎(chǔ)。對比板樁復(fù)合基礎(chǔ)與其他2種基礎(chǔ)模式，其具有的特征非常明顯：①板樁復(fù)合基礎(chǔ)可將上部結(jié)構(gòu)荷載共同承擔(dān)起來，使組合樁、板、土優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，促進更強優(yōu)勢的形成，這不僅可以使基礎(chǔ)工程量減少，還能使施工費用不斷下降，最終持續(xù)減少工程整體造價；②板樁復(fù)合基礎(chǔ)能夠最大程度發(fā)揮板式基礎(chǔ)優(yōu)勢，可以削弱上部結(jié)構(gòu)水平作用力對基礎(chǔ)產(chǎn)生的不利影響，穩(wěn)定基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)；③對比其它2種基礎(chǔ)模式，安裝施工板樁復(fù)合基礎(chǔ)更具靈活性，便于開展施工工作，促進工程效率的提高。

3.1 螺旋錨復(fù)合基礎(chǔ)

螺旋錨復(fù)合基礎(chǔ)是一種新型基礎(chǔ)形式，既保證了螺旋錨基礎(chǔ)的優(yōu)勢，又能通過承臺和螺旋錨共同承擔(dān)豎向荷載和水平作用而提高基礎(chǔ)的抵抗變形能力。通常情況下，螺旋錨技術(shù)在鋼桿或較長螺桿上焊接一片或多片具有相同間距的螺旋板，主要針對深層土體抗力錨固結(jié)構(gòu)，具有機械化程度高、施工快捷、環(huán)境影響小等特點。施工中通常借助機械運作方式將壓力施加在螺桿頂部，使其扭轉(zhuǎn)到土層中，促進螺旋錨基礎(chǔ)抗拉力、抗壓力的提高，將更具承載力的技術(shù)研發(fā)出來，不需要開挖基坑，能夠充分發(fā)揮原狀土體固有強度，提高承載能力，滿足安全可靠、經(jīng)濟適用、環(huán)境保護要求?？蓪⒊Ｒ娐菪^基礎(chǔ)分為2種類型，包括金屬螺旋復(fù)合基礎(chǔ)、玻璃鋼螺旋錨復(fù)合基礎(chǔ)[4]。其中玻璃鋼螺旋錨復(fù)合基礎(chǔ)具有承載力較強、基礎(chǔ)工程量較小、本身輕質(zhì)高強、對原狀土破壞小以及質(zhì)量可靠易于控制等優(yōu)勢，可以整體抵抗上撥、下壓和水平力，且使用混凝土、鋼筋用量較少，不易老化和發(fā)生腐蝕，前期造價成本與后期維護成本較低，適用于永久工程。

3.2 新型CFG樁-板復(fù)合基礎(chǔ)

將一定量水泥、石屑、粉煤灰摻入碎石樁中，經(jīng)過充分攪拌，制成具有較高黏度的樁體，被稱為水泥粉煤灰碎石樁，也就是傳統(tǒng)CFG樁，具有施工操作簡單、施工費用較低以及對樁間土的擠密效應(yīng)顯著等優(yōu)勢，屬于復(fù)合地基剛性樁。新型CFG樁以傳統(tǒng)CFG樁為基礎(chǔ)，適當(dāng)配筋，促進樁強度和剛性的提高，使其逐漸轉(zhuǎn)變成柔性樁，之后搭配應(yīng)用柔性樁與柔性大板，共同承擔(dān)豎向荷載和水平作用，進而發(fā)揮抵抗樁基礎(chǔ)上撥壓力作用，全面提高基礎(chǔ)的抗變形能力與極限承載力。

應(yīng)用新型CFG樁-板復(fù)合基礎(chǔ)除了可以使大板尺寸減少外，還能使樁長一定程度縮短，主要用于處理軟土地基，或應(yīng)用于具有較大基巖埋深的地質(zhì)情況中，使基坑開挖工程量不斷減少。另外，CFG樁具有相對較小樁徑，必須應(yīng)用小型機械完成施工任務(wù)，對施工場地內(nèi)道路和環(huán)境具有較低要求，為施工處理質(zhì)量提供保障[5]。

新型CFG樁-板復(fù)合基礎(chǔ)的應(yīng)用效益十分明顯，對于直線塔而言，僅需要連接3根柱與板，轉(zhuǎn)角塔可連接4根柱和板。對比常規(guī)灌注樁，應(yīng)用新型CFG樁-板復(fù)合基礎(chǔ)可以節(jié)省很多材料，減少至少20 %鋼筋量，節(jié)約10 %混凝土量。另外，新型CFG樁-板符合基礎(chǔ)使用的基礎(chǔ)材料為排放量較大的工業(yè)廢渣之一的粉煤灰，其通過實現(xiàn)粉煤灰的回收利用，既能減輕電力企業(yè)粉煤灰的處置成本與桿塔基礎(chǔ)造價成本，又能有效減少揚塵等大氣污染現(xiàn)象，避免其對人體和周邊生物造成危害，最終實現(xiàn)人與自然、工程施工與周邊生態(tài)的和諧相處。

4 結(jié) 語

總而言之，在輸電線路軟土地基的施工過程中，相關(guān)施工人員需要遵循因地制宜、安全可靠、便于施工、綠色環(huán)保、節(jié)省投資等原則與理念，必須以基礎(chǔ)作用力大小為依據(jù)，設(shè)計位于軟土地基的輸電線路基礎(chǔ)，充分考慮軟土地基特性，從地基承載力和地下水情況出發(fā)，理解鐵塔荷載與基礎(chǔ)可靠性之間的關(guān)系，將合理的基礎(chǔ)形式配置出來，以全方位增強基礎(chǔ)的抗載承載力與抵抗變形能力，并最大限度降低工程施工難度與基礎(chǔ)工程量，從而提高輸電線路軟土地基基礎(chǔ)設(shè)計的安全性、可靠性、經(jīng)濟性、環(huán)保性、合理性，盡量避免破壞環(huán)境，積極保護環(huán)境，并能加強施工現(xiàn)場監(jiān)督管理力度，確保原材料質(zhì)量與綠色環(huán)保性能，為輸電線路軟土地基基礎(chǔ)設(shè)計獲取良好經(jīng)濟效益和社會效益提供保障。