送电线路铁塔斜柱式基础在线路设计中的应用

王长胜

摘 要：送电线路基础设计必须坚持保护环境和节约资源的原则，根据线路的地形、施工条件、岩土工程勘查资料，综合考虑基础形式和设计方案。

关键词：斜柱式基础；直柱式基础；灌注桩基础

中图分类号：TM753 文献标识码：A

一、斜柱式基础与直柱式基础的对比

送电线路基础设计必须坚持保护环境和节约资源的原则，根据线路的地形、施工条件、岩土工程勘查资料，综合考虑基础形式和设计方案。送电线路基础设计以概率理论为基础的极限状态设计方法，这是《建筑结构设计统一标准》对建筑结构设计做出的统一标准要求：比如对《混凝土设计规范》、《钢结构设计规范》、《砖石结构设计规范》等设计规范提出的统一标准要求，而对于天然地基设计，也就是说地基、基础的承载力和稳定性计算，仍然是原来的安全系数法。

在广东省中山市04年以前的旧线路基础绝大多数采用直柱型板块基础，少数的跨越塔采用灌注桩基础。05年以后《架空送电线路基础设计技术规定》新增加了斜柱式板块基础。由于中山表层地质的限制，在送电线路基础设计方面更适合斜柱式基础。

下面先对斜柱式基础与直柱式基础做一对比

由于新版的《架空送电线路基础设计技术规定》中仍然采用原来的安全系数法，计算方法未发生变化，为了坚持保护环境和节约资源的原则，只有从合理的受力角度来满足此原则。

斜柱式基础结构受力的合理点主要相对于旧版《线路基技规》的直柱式基础而言。斜柱式基础主要受力，是通过塔腿的主材插入角钢直接传到基础底部，基础柱顶部只作用有铁塔斜材的，很小的水平分力，因此，作用在整个基础上的弯矩是非常小的，从而不但大大提高了基础抗倾覆的稳定性，而且由于基础主柱作用弯矩非常小，主柱断面面积可按构造最小尺寸确定，一般基础主柱配筋也可按构造配置就可以了；由于地基的净反应力的减小，使得基础底板的作用弯矩减小，当然基础底板的混凝土及配筋量也相应的减小许多。

为减化计算起见，一般可以直接利用铁塔计算程序算得的基础作用力（直角坐标系）进行基础受力分析，其结果是等效的：此时基础呈偏心受压或偏心受拉工作状态，对基础的作用这种偏心力是有利的（产生负弯矩），可以等效的反映出整個基础受力的合理性和优越性，其与直柱式基础受力机理的对比分析如图1所示

直柱式基础受力机理： 地基下压稳定计算：地基最大压应力：

A=a×b ；；； ∑N=N+G土+G基。

基础上拔稳定计算：

斜柱式基础受力机理 ；地基下压稳定计算：地基最大压应力：

A=a×b ；；；∑N=N+G土+G基。

基础上拔稳定计算：

H/T=0.15～0.4，m=1.0～0.9；

H/T=0.4～0.7，m=0.9～0.8；

H/T=0.7～1.0，m=0.8～0.75

K1、K2：基础上拔稳定安全系数；

G土：基础上拔土体重量；

G基：基础重量；

m：水平力对上拔力的影响系数；

T； T；

Hx1；

Hy1；

从直柱式基础与斜柱式基础的受力原理来看，斜柱式基础更趋近于实际受力情况，更加合理化，更加适应中山地区的淤泥地质。

二、实际工程中的应用

1工程名称：110kV柴朗线10#-15#改造工程；

2工程位置：本工程位于中山市火炬开发区；

3工程简介：本工程是为了新建广州至珠海城际轻轨的建设而进行的升高改造，本工程新建铁塔两基：N11A、N12A；基础全部采用灌注桩基础。但是由于现场青苗赔偿等问题无法施工，使得N12A铁塔需要沿大号方向移位102m，移位后基础位于山脚下方。

4基础设计：基础位于山脚下，现场初步勘测，由于桩机等大型施工机械无法进场施工，暂定基础采用大板基础或人工掏挖基础（需根据地质勘测报告确定）。

5地质勘测：

Ⅰ腿 淤泥：4.3m、强风化2.0m、中风化5.0m；

Ⅱ腿 淤泥：5.0m、强风化1.4m、中风化5.0m；

Ⅲ腿 淤泥：5.1m、强风化1.2m、中风化5.0m；

Ⅳ腿 淤泥：4.2m、强风化2.3m、中风化5.0m；

6基础设计存在问题：

N21A铁塔基础作用力为T=90t、N=120t、HX=25t、HY=10t。

根据原设计的初步假想，采用大板基础或人工掏挖基础；但根据地质报告情况，此处铁塔基础位于山脚下，地质按一定坡度进行分布，如果采用大板基础，基础底板需置于持力层，此处选择在强风化层，但是考虑到地质按照一定坡度分布，如果仅置于强风化层的表面，则基础抗侧滑强度不足，但如果基础底板置于强风化层下方，则基础埋深在5m以上，由于无法进大型施工机械，且需进行钢板桩护基，无形中增加了施工危险及施工成本；即便是修通道路进入大型施工机械，则成本比原设计所用灌注桩基础要大很多。

根据地质情况也无法采用采用人工掏挖基础，因为上半部分为淤积地质。采用人工掏挖基础危险系数相应增大很多，淤泥下方为强风化、中风化采用人工掏挖基础也不现实。

7基础设计处理方法：

由于电力工程《架空送电线路基础设计技术规定》仍然采用安全系数法，故此处设计仅需满足设计中所要求的下压、上拔、倾覆演算的要求即可，经过现场多次勘查，结合地质报告，最后征得施工部门意见确定此基础设计的条件如下：

基础埋深要小大于2.5m（基础维护可以采用松桩处理）；

如果需采用灌注桩基础，则灌注桩基础深度不能深于中风化（不能采用冲钻，因为此合同为总包合同，如果超出原合同部分则由施工部门自行承担）。

基础材料用量、地基处理措施等费用不能超出原设计范围。

根据以上条件，结合本基础所处地基情况，以及原设计所用费用经综合考虑，采用斜柱基础与灌注桩基础相结合的方式，基础侧向位移采用松桩挡土墙处理方法。

根据斜柱基础与大板基础的对比知道，基础作用力相同的情况下斜柱基础受力形式更加好，且节约材料用量。

数学模型的建立，本工程所用基础由于没有具体的数学模型，所以参考承台灌注桩基础，基础下压由斜柱基础底板承担，基础上拔由斜柱基础和基础下灌注桩部分（仅考虑自重部分）承担，基础水平作用力由斜柱基础和基础下灌注桩部分共同承担；考虑到基础所处地质情况结合钻探资料，基础侧位移需做挡土墙，而此条线路改造根据火炬开发区的规划及供电局的规划，此段线路需要近期改造拆除（施工图已出），所以此次改造为临时改造方案，故挡土墙处理采用松桩挡土墙。斜柱基础下方仍采用松桩地基处理。

最终设计的基础形式如图2所示。

上部斜柱基础埋深1.5m，下部灌注樁基础在基础底部以下4.7m，入中风化岩层0.5m以上。

8设计中需思考的问题：

本工程是为了解决复杂地质情况下施工工艺问题而进行的基础变更，基础采用的是斜柱基础与灌注桩基础相结合的处理方式，在上拔演算中由于数学模型建立方面缺乏经验，此次上拔演算中未考虑到灌注桩基础摩擦力。虽然本工程已经竣工运行将近两年多时间，但是却给我们设计人员一个提示，就是我们在新型设计方面还存在一定的不足，还需要继续学习实践，搜集更多的同行所做的优秀设计作品，为我们以后的设计打下良好的基础。

9以后设计的展望：

输电线路设计中最复杂的是基础设计，因为输电线路属于野外作业，随着现在工业的发展，电力需求量越来越大，但伴随的却是，电力线行越来越紧缺，所以电力线行的走廊就越来越偏僻，就中山地区而言：输电线路线行共分为大致的三种情况，一位于平地，平地地区线行下方主要是鱼塘、河冲、农保区；二位于山地，主要位于高山大岭的山脊或山腰段；三位于规划道路两侧。基本来讲，送电线路的基础限制条件比较多，形式要求多样化才能够满足现场条件的需要，作为设计人员，一定要熟悉测量、概预算、施工工艺等多方面的知识，才能够使得设计出的作品符合客户、业主、规划部门的要求。

根据中山最近几年电力设计发展形势，平地均采用灌注桩基础，山地采用人工掏挖基础，但是有部分基础由于施工道路、青苗赔偿问题的限制，基础形式需要进行特殊处理这就需要设计人员有过硬的专业知识和用于创新的设计理念。

参考文献

[1] 陈兰. 输电线路基础选型及基础优化设计[J]. 广东科技， 2008， （8）.