输电线路掏挖基础在沧州西部地区应用的论证分析

刘 俊

(沧州供电公司,河北沧州 061001)

输电线路掏挖基础在沧州西部地区应用的论证分析

刘 俊

(沧州供电公司,河北沧州 061001)

输电线路基础型式的选择,应结合途经的各段地形、水文地质情况、施工条件以及铁塔杆型确定,并且应在满足规程、规范的前提下,尽可能地降低工程造价。通过对同工况、同塔型选取不同基础形式进行比较,确定合理的基础形式,使工程总体造价降低。

输电线路基础;掏挖基础;经济性分析

1 基础选型

1.1 常用基础总述及基础图

常用基础及其特征详见表1、图1。

表1 常用基础

图1 基础图型式

经过比较,只要地质条件满足要求,应该优先采用掏挖类基础,当不能满足时采用大开挖(优先选用直柱板式)基础。

1.2 掏挖基础与直柱板式基础的比较

平原地区的线路基础设计一般采用传统的全开挖现浇式钢筋混凝土基础,以沧州西部地区任丘市为例,地下水4 m以下,地质表层多是粘土和粉质粘土的硬朔层,地质较好,适合掏挖基础的应用。现将掏挖基础与直柱板式基础的进行各方面比较。

1)掏挖基础

利用土体本身使混凝土成型,从而节约制模时间和节省模板的特点,因此掏挖基础开挖的土方量较小,钢筋用量较小,施工简单,详见图2。它通过地脚螺栓和铁塔进行连接。

由于掏挖基础是人工挖土的特点,因此基础主柱的直径不小于0.8 m,鉴于安全因素,基础底板坡度不宜大于45°。在设计基础时,采用的是剪切法,地面为种植土时,上拔稳定计算时的计算上拔深度一般扣除0.3 m;地面为水田时,上拔稳定计算时算上拔深度一般扣除0.5 m。

因为上拔基础在承受上拔力的同时,也需要承受一定大小的水平力,所以基础上拔力需要乘以降低系数,大小取决于水平力和上拔力的比值。另外,基础根开比较小时,基础承载力需要乘以折减系数。掏挖基础宜适用于能人工挖土、作用力比较小的铁塔。

2)直柱板式基础

直柱板式基础采用大开挖型式,采用模版浇制,成型后再回填土,台阶和底板均需要配筋,属于柔性基础;它利用土体和混凝土重量抗拔、抗倾覆,基础底板抗压;此类基础比较成熟,应用比较普遍;它的混凝土量较台阶基础小,比掏挖基础大,钢筋量较台阶基础大;它通过地脚螺栓和铁塔进行连接。直柱板式基础适用无地下水的各种土质,一般用于交通运输较便利的塔位,可以利用机械作业。

图2 掏挖式基础

2 掏挖式基础的研究

2.1 掏挖式基础的受力特点

掏挖式基础型式,是将基础的钢筋骨架和混凝土直接浇入人工掏挖成型的土胎内,以天然土构成的抗拨土体,与基础自重相互作用而保持基础的上拨稳定,它最大限度地利用了天然原状土的强度,不仅具有良好的抗拨性能,而且具有较大的横向承载力。为满足人工掏挖的施工操作要求,和确保施工中的人身安全,掏挖基础的尺寸以基柱的直径不小于0.8 m、埋深和扩底直径不大于3 m为宜,浇灌时应无水渗入基坑,施工中必须采取安全和质量保证措施。本工程陶挖基础的尺寸见图3,基础开挖时的基坑见图3(a),掏挖基础的基坑开挖特点是按该基础的形状大小进行掏挖,土石方开挖工程量不大于混凝土浇灌的土石方填筑工程量,掏挖基础成型后的布置如图3(b)。

图3 掏挖式基础尺寸(单位:mm)

掏挖式基础是利用原状土承受上拨力的,故计算上拨稳定时,上拨深度应扣除表层非原状土的厚度。当地面有植土或耕土层时,一般扣除0.3 m;若为水田,则扣除0.5 m。掏挖式基础与传统的基础形式和传统的直柱板式基础比较,土石方开挖工程量、混凝土填筑工程量和钢筋用量均可节省许多。

2.2 掏挖基础的有限元分析

结合输电塔基础的受力特点,利用ABAQUS有限元软件分析其:在上拔+水平荷载作用下,下压+水平荷载作用下的受力特点,详见图4～图7。

通过建立有限元模型进行数值模拟分析,得出模型在剪切面处有明显的应力分界,表明在这个面上极有可能发生滑移,从而引起整个基础的上拔移动,这与剪切法理论假设符合;模型正应力区域较小,更多的土体是承受压应力的,并通过接触面传递摩擦力达到抗拔的作用,这与掏挖基础实际受力情况相符。这种受力机制表明有效扩大柱顶接触的面积能够更大地减小该处的受力,从而能够使基础抵抗更大水平力作用。底板边缘产生应力集中,但应力水平不高,在现有工况下不会有太大影响。

2.3 掏挖式基础的优点

开挖基础时,不扰动原状土,避免大开挖后再填土,有效地利用原状土强度,充分发挥了结构潜力。

基础型式简单,节省混凝土和钢筋的用量,取消模板及回填工序,缩短了施工时间。

基础施工方便,机械搬运量少;降低了工程造价,提高了经济效益和环境效益。适用于杆塔基础点分散和交通运输困难地区的线路工程,既不破坏原状土和基面植被,又可减少水土流失。

3 两种基础的经济性比较分析

直线塔(1D2-SZ1-21)两种基础的工程量及经济技术比较,详见表2。

表2 两种基础的工程量及经济技术比较

掏挖式基础与直柱板式基础比较,土石方开挖工程量、混凝土填筑工程量和钢筋用量均可节省许多。

4 结语

从工程造价看,和板式直柱式基础相比,掏挖基础施工总费用节约30%以上,具有良好的经济性;从环境保护角度讲,掏挖基础的施工作业面小,对自然资源的破坏性非常小;而直柱板式基础由于土方开挖较大,需要更大的施工作业面、较高质量要求的回填土,对自然资源破坏比较严重,不利于环境保护的要求。全掏挖基础具有较好的经济环保性,符合国电网公司“环境友好型、资源节约型”的输电线路程建设的要求。

[1] DL/T5219-2005,架空送电线路基础设计技术规定[S].

[2] JGJ94-94,建筑桩基技术规范[S].

[3] 梁沛权,金晓华.送电线路新型带挡板掏挖式基础的开发应用[J].电力建设,2003,24(4):37-38.

[4] 张德才.浅谈掏挖式基础在输电线路上的运用[J].广东电力,2004(4).

[5] 邢月龙,沈建国,周福元.掏挖基础受力机理试验研究[J].电力建设,2008,29(2):22-29.

(责任编辑:高桂芝)

Analysis of Application of Transmission Line Digging Foundation in West Cangzhou

LIU Jun
(Cang zhou Power Supply Company,061001,Cang zhou,Hebei,China)

The pattern choice oftransmissionline,should combine the terrainofsections, hydrogeological conditions,construction conditions and the tower type,and ought to reduce the engineering cost as far as possible under the premise of meeting regulations and norms.Based on the same condition and the same tower type,different foundation forms are compared to determine the reasonable foundation form,so as to reduce the overall cost of the project.

foundation of transmission line;digging foundation;economic analysis

TM726

A

1008-3782(2012)03-0044-04

2012-05-31

刘 俊(1980-),男,河北沧州人,沧州供电公司工程师,从事输电线路设计研究工作。