软土地基中 110 kV 输电线路桩基础分析比较

钟维军

（宁波市电力设计院有限公司， 浙江 宁波 315021）

软土地基中 110 kV 输电线路桩基础分析比较

钟维军

（宁波市电力设计院有限公司， 浙江 宁波 315021）

针对架空输电线路中桩基础造价偏高的现状，以软土地基输电线路桩基础的选型和设计为例，通过分析比较，探索最经济的桩基础型式，并指出了树根桩基础在软土地基中的应用前景。

软土地基；输电线路；桩基础；比较

目前， 在 110 kV 架空输电线路设计中， 由于设计水平参差不齐，造成整条线路造价差别较大，尤其在基础造价方面存在比较大的浪费。对110 kV 输电线路基础进行优化设计， 能够有效降低输电线路的造价，更好地体现全寿命设计的理念。

在 110 kV 架空输电线路工程建设中， 桩基础型式多种多样，可因地制宜加以选择。宁波地区地处海边、地下水位高，地基一般为淤泥层或淤泥质粘土，承载力较差，为此，根据钻孔灌注桩基础的技术经济指标，提出相对经济的钻孔灌注桩的型式，并指出树根桩基础在软土地基应用中的优势。

1 桩型式选择

根据宁波地区的气象条件和现有的杆塔型式，取荷载相对较大的大转角塔 SJR32-SJR34 铁塔的满应力荷载作为桩基础的设计荷载，以宁波地区比较典型的地质情况作为桩基础设计的地质条件， 地下水位取地面以下深度 0－2m，具体荷载和地质资料见表1、表2。

表1 桩基础荷载设计值

表2 桩基础典型地质情况

根据表1、表2中的荷载及地质情况，选择相应的桩基础，根据桩径和桩数的不同确定相应的桩长。由于宁波地区线路路径比较狭小，多为河网泥沼地形，基础施工场地受限制比较多，因此下面就宁波地区输电线路基础中常用的低桩承台的钻孔灌注桩单桩、双桩、四桩基础和树根桩基础进行分析比较。 具体桩型式见表3－表5。

2 桩基础计算

由于土层的不均匀性及土层特征值的变化，造成实际桩基础承载能力和计算桩基础承载能力相差较大。 GB 50007-2002《建筑地基基础设计规范》指出：“单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。”

本文采用的桩基础主要是根据文献[2]， 同时参照文献[1]、[3]、 [4]桩基础设计相关条款进行设计，主要包括桩下压承载力、上拔承载力设计，桩水平承载力和位移设计，桩本体承载力、裂缝控制计算和承台设计等。采用的桩基础根据宁波地区的具体情况， 取立柱露土高度为 500 mm，控制桩顶的水平位移为 10mm， 桩体本身的裂缝宽度为 0.2mm。 相关公式在此不再赘述。

3 桩基的技术经济指标比较分析

根据桩基计算公式和相应规范的条文，结合荷载条件和地质情况，对3个塔型的上拔下压工况分别产生一组不同桩径、不同桩数的桩基础，具体技术参数见表3－表5。

3.1 技术指标分析

（1）同一地质情况和同一荷载条件下， 桩长一般随着桩径的增大而减小（见图1）， 随着桩数的增多而减小，也就是说桩长跟桩径和桩数都成反比。在同一桩数情况下，桩的混凝土方量随着桩径的增大而增大，在桩径相同的情况下，混凝土方量随着桩数的增多而增大。

表3 SJR32-27 上拔、 下压荷载下的桩基技术经济指标

表4 SJR33-27 上拔、 下压荷载下的桩基技术经济指标

图1 2桩基础在各种荷载工况下的桩长比较

（2）钢筋重量一般随着桩数增多而增大。 4 桩以上桩型，钢筋用量随着桩径的增大而增大，2桩基础桩径为 800mm 以下时随着桩径增大而减少， 1 000mm 以上随着桩径增大而增大。 这主要是由于桩数相对较少，桩径较小时水平荷载产生的弯距使小直径桩的配筋大大增加，对于单桩基础，这点影响更大，且部分单桩和双桩的水平位移满足不了设计要求。

（3）由图2 可得， 四桩基础和树根桩基础的桩顶水平位移明显小于其他形式的桩基础；同样根数的桩基础，桩径大的桩顶水平位移明显小于桩径小的桩基础。根据桩基础的设计，关于水平位移的限制要求，须采用桩数相对较多、桩径较大的桩基础。

图2 不同桩基础类型在各种荷载工况下的桩顶位移图

（4）桩径更小的树根桩基础， 不管是混凝土方量还是钢筋用量，相对其他多桩钻孔灌注桩基础都有明显的优势。同单桩基础相比，虽然技术指标差不多，但其受力性能、裂缝宽度和水平位移等指标要远远小于单桩基础，且其施工器具简单，场地限制相对较小，施工进出场方便，是桩基础以后发展的趋势。

3.2 经济指标分析

根据以上桩基础的技术指标，对该桩基础进行经济指标的比较，概算采用电力定额，得到经济指标如表3－表5 所示， 不同桩基础的造价比较见图3。由此不难得出：

（1）桩基础的本体造价随着桩数的增多而增大；在桩数相同情况下，一般是随着桩径的增大而增加，2 桩桩径小于 800 mm 时，本体造价高同样是由于水平荷载引起的技术指标和深度变化造成的。桩数相同桩径不同时，造价随着桩基长度不同而不同，这主要是由于桩基长度不同，造价定额随着深度增加而不同。

表5 SJR34-27 上拔、 下压荷载下的桩基技术经济指标

（2）对于技术指标相对较好的树根桩基础， 其经济指标却相对较高（见图3）。 这主要是钻孔费用参照大直径钻孔灌注桩的定额，造成树根桩基础的造价上升，这也是目前影响树根桩基础大范围应用的最主要的因素之一。树根桩造价如果按照土建定额计算，其经济指标则大大优于相应的钻孔灌注桩基础，且按土建定额算出来的树根桩造价远远低于按电力定额计算出来的造价，造价比在 3倍以上，具体结果见表6。

图3 不同桩基础类型在各种荷载工况下的本体造价比较图

表6 树根桩基础的造价分析

4 结论和建议

根据以上的比较分析和实践检验，可得：

（1）在宁波地区的典型软土地质条件下， 各种塔型对应的桩基础，在满足裂缝和位移要求时，经济指标随着桩数的增多而增大。

（2）树根桩是一种新型的桩基础， 技术已经比较成熟，而其定额对于现在的电力定额和土建定额来说，存在不合理之处，因此需要重新制定，以利于树根桩基础的大范围应用。

（3）树根桩基础的施工场地受限少， 施工器械进出方便，适合输电线路杆塔基础的实际需要。

5 结语

本文对宁波地区典型软土地质条件下桩基础的选型设计进行分析比较，从技术指标和经济指标两方面探索最经济合理的设计类型。分析表明了树根桩基础的优点和应用前景。

[1]GB 50007-2002 建 筑 地 基 基 础 设 计 规 范[S].北 京 ：中 国建筑工业出版社，2002.

[2]DL/T 5219-2005 架 空 送 电 线 路 基 础 设 计 技 术 规 定[S].北京：中国电力出版社，2005.

[3]JGJ 94-2008 建 筑 桩 基 技 术 规 范[S].北 京 ： 中 国 建 筑 工业出版社，2008.

[4]GB 50010-2002 混 凝 土 结 构 设 计 规 范[S].北 京 ：中 国 建筑工业出版社，2002.

（本文编辑：李文娟）

Analysis and Com parison of Pile Foundation for 110 kV Power Transm ission Line in Soft Soil Foundation

ZHONGWei-jun
（Ningbo Electric Power Design Institute Co.Ltd.， Ningbo Zhejiang 315021， China）

In view of the present situation of high cost of pile foundation for overhead transmission line，the paper analyzes and compares the design and types of pile foundation in soft soil foundation to seek themost economical design and presents the prospect of root pile application in soft soil foundation.

soft soil foundation； power transmission line； pile foundation； comparison

TM753

： B

：1007-1881（2010）06-0057-05

2009-10-19

钟维军（1981-）， 男， 浙江宁波人， 工程师， 从事电力线路勘测设计工作。