我国输电线路基础工程现状及优化措施

聂旭初

摘要：文章立足于我国输电线路基础工程现状，结合输电线路基础工程相关工作经验，分析了输电线路基础工程的现存问题，提出了基础优化措施，希望能为我国电线路基础工程效率和质量的提高提供帮助。

关键词：输电线路；基础工程；电力工程；软土地基；黄土地基；冻土地基 文献标识码：A

中图分类号：TM754 文章编号：1009-2374（2015）19-0040-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.019

改革开放以来，随着社会经济的不断发展，电力工程的重要性日益凸显，输电线路基础工程也备受关注。输电线路基础工程具有跨越区域多、输电线路长、途径区域地基土物理力学性质差异显著、地形复杂多变、地质条件异常复杂等显著特点。在具体设计与施工过程中必须综合考虑各种因素，提高输电线路基础工程设计与施工的效率和质量，减少事故发生率，提升输电线路的稳定性。在工程实施工程中应选择合理的基础型式并进行优化，以达到节约工程造价和保护环境的目的。

1 我国输电线路基础工程的现状

1.1 软土地基

在以软土为主的区域建立的输电线路地基叫做软土地基。这种地基主要出现于我国华东和沿海的输电线路基础工程中。软土地基模型大多错综复杂、样式繁多、处理费用高且腐蚀性问题大量存在。目前，常见的软土地基模型有扩展式基础模型、灌注桩基础模型、大板式基础模型、螺旋锚基础模型等。这些模型均具有自己独特的优点和缺陷。比如：扩展式基础模型具有计算简单的优点，但是需要土方开挖、对配筋要求高、且需要较大的场地。与此同时，材料搬运难的现象也大量存在，一定程度上影响了施工效率和灵活性。

1.2 黄土地基

黄土地基主要分布于我国黄河中游和西北高原等地区。常见黄土地基模型有以下两类：（1）插入式基础模型；（2）刚性台阶式基础模型。除此之外，钻孔灌注桩方式也常被用于软土位置。这些模型同样具有自身的优势和劣势。比如：虽然刚性台阶式模型被广泛应用于我国黄土地基中，但是由于压力不均等因素的影响，许多施工材料被浪费，导致施工成本偏高。随着科学技术的不断发展，该模型将会被逐渐替用。

1.3 冻土地基

冻土地基在我国分布十分广泛，分布率高达国土面积的20%。主要分布区域有冬季温度偏低的新疆地区和东北地区。该地区输电线路基础工程所需要施工工艺、地基判断法、施工材料都与其他地区明显不同。这是因为冻土在冻结和融合的情况下，其力学性质会产生变化。当然，与之相应的地形特点、强度系数、地面构造等均会产生变化。冬季冻土地基安全隐患常有发生，一定程度上影响了我国输电线路基础工程的效率和质量。冻土地基防治工作必不可少，其中最为有效的是结构措施。这就要求必须在充分结合当地气候条件与具体施工需求的基础上，灵活应用换填法、排水隔水法、物理化学法等方式，科学、合理地处理冻土地基。

2 输电线路基础工程现存的问题

2.1 设计问题

导地线覆冰舞动导致的输电线路杆塔破坏问题一直是我国输电线路基础工程的突出问题，严重影响了我国输电线路工程的质量。其修复工作耗费了大量的人力、物力和财力，对人们日常生活造成了一定影响。这就要求相关工作者认真研究和分析杆塔结构与导地线覆冰舞动的相互作用，采取科学、合理的抗舞动措施，提升输电线路结构体系的稳定性和安全性。

软土质地区的输电线路杆塔基础的设计既要考虑杆塔基础设计的基本要求，还必须充分考虑塔基倾斜度、沉降量等问题。目前，我国在软土质地区输电线路杆塔设计方面还有诸多不足，设计水平相对低下，与国际先进水平差距明显，是我国输电线路基础工程设计中的难题。除此之外，东北地区和西北地区的冻土问题、海水对近海输电线基础工程的腐蚀性问题也备受业内外人士的关注。

2.2 勘测问题

山区输电线路工程具有较多勘测点，勘测相对比较粗浅，未对塔位的地质情况进行准确了解，容易滋生滑坡或泥石流现象，严重影响输电线路基础工程的进度和质量。因此，在使用山区岩石基础降低工程造价的同时，必须不断提升岩石力学和物力性质的鉴定技术与方法。

2.3 施工问题

输电线路基础工程施工问题主要表现在以下三个方面：（1）施工相关机具部分难以进入山区施工现场；（2）往山区运输混泥土、钢筋等材料难度大；（3）在山区开展基础开挖工作相对困难。与此同时，软土地区由于水网密布，也存在施工机具运输困难等问题。面对施工现存问题，相关工作人员应当努力研究高效、轻巧、容易运输的施工机具。

3 输电线路基础优化

3.1 合理优化基础结构布置

提升基础型式选择的科学性，采用更加合理的结构，有效提升基础受力性能，降低基础弯矩与水平作用力，提升工程质量：在地基条件较好的地区优先采用斜柱式基础，该种基础型式的主柱坡度与铁塔主材坡度一致，竖向荷载和水平荷载在主柱、底板处产生的弯矩相互抵消，基础受力更加合理，同时提高基础抗侧向倾覆的稳定性；直柱式基础在构造允许的条件下采用地脚螺栓偏心的型式以预加反向弯矩，减少主柱和底板承受的弯矩；群桩基础可采用承台旋转45°的措施，使群桩抵抗矩大的方向承受更大的水平荷载产生的弯矩。可同时采用上述手段以达到最优的效果。

为了更直观地说明问题，下面用某特高压工程直线塔灌注桩基础为例进行详细的分析比较。

表1 地质情况

土层 深度 岩土描述 Fak

（kPa） φ

（°） C

（kPa） qsik

（kPa）

1 0～8m 粉土 100 15 18 140

2 8～23m 粉质黏土 130 7 35 60

3 23～29m 粉土 140 15 18 140

4 29～39m 粉质黏土 130 7 35 750

由于较大水平力使得承台底下的每根桩受力不均匀，而目前的桩基设计方法，一般选取受力最大的那根桩的配筋和计算长度作为所有桩的配筋和设计长度，所以对多桩承台基础的设计优化，主要在于令承台底的每条桩受力更加均匀。

图1 桩基平面布置图

传统型，各桩受力最不均匀，顺对角线的两根桩外侧受力最大、内侧最小。单桩桩顶所承受的最大轴向力：

45°摆放型，内侧的两根桩受力最小，外侧的两根桩受力最大，单桩桩顶所承受的最大轴向力：

或

45°摆放+斜立柱，水平力和竖向力产生的弯矩相互抵消，使得各桩受力更均匀。单桩桩顶所承受的最大轴向力：

计算结果如表2：

表2 不同布置的桩基计算结果

基础类型 基础尺寸

（mm） 混凝土

（m3） 钢材总计

（kg） 综合造价

（万元）

传统型 4×600×31500 189 60486 44.28

45°摆放型 4×600×28000 175 57126 42.61

45°摆放+

斜立柱型 4×600×26500 159 55097 41.31

由上表2可知：承台旋转后桩的设计长度比旋转前减少了3.5m，配筋减少了3360kg，混凝土量减少了14m3；旋转加斜立柱的钢筋量和混凝土量更少，综合造价最低。

3.2 因地制宜，优先采用原状土基础

地下水埋藏浅的软土地基可采用螺旋锚基础。将钢制的螺旋锚锚叶通过人工或机械拧入软弱的土层中，上部用承台将若干螺旋锚连接起来共同承担铁塔荷载。与大开挖基础相比，螺旋锚基础土方开挖量、基坑降水量少，施工周期短，对土体的扰动小，可充分利用锚叶所在土层的承载力；与钻孔灌注桩基础相比，螺旋锚基础不需要泥浆池，施工周期短，对环境破坏较少，对环境保护具有积极的意义。

图2 螺旋锚及施工

图3 螺旋锚基础

在地下水埋藏较深的山区，优先采用人工掏挖类基础和岩石锚杆基础，这两种基础型式均为原状土基础，能充分利用原状土地基承载力高的特点，基础混凝土量和土石方量均较少，减少施工运输量和工程造价，同时对环境保护也具有积极的意义。

4 结语

综上所述，施工问题、设计问题以及勘测问题在一定程度上影响了我国输电线路基础工程中的效率与质量。这就要求输电线路基础工程相关工作者认清我国输电线路基础工程的现状和存在问题，不断钻研，努力进取，对基础型式选择和基础结构进行优化，促进我国输电线路基础的可持续发展。

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（责任编辑：陈 倩）