输电线路软土地基基础设计探析

丁黎

摘 要：昆明地区广泛分布有滇池湖沉积层，软土主要为淤泥质土、淤泥、泥炭质土、泥炭，其中强泥炭质土、泥炭全国少见。在该地区进行工程建设必须对软土地基给予足够的重视，设计人员在工程实践中总结经验，提出了许多输电线路软土地基基础设计的理念。本文将对这些设计理念进行探讨。

关键词：输电线路；软土地基；基础

中图分类号：TM753 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）24-0111-02

随着昆明城乡建设的发展，软土地基问题日益突出和复杂。昆明地区广泛分布有滇池湖沉积层，软土主要为淤泥质土、淤泥、泥炭质土、泥炭，其中强泥炭质土、泥炭全国少见，泥炭土具有低容重、高含水量、高有机质含量、高压缩性、低强度、慢固结、高灵敏度和低透水性等特点。为此，输电线路软土地基基础设计具有许多实施上的困难，其中包括工程造价较高、施工困难和设计工作量较大等，针对这些情况，设计人员应当根据工程的地形、地质、交通条件以及输电线路工程特点，合理选择基础类型进行设计，不但能有效降低工程造价和施工困难程度，而且减少了设计人员的工作总量，可谓是有百利而无一害。

1 软土地基基本概述

软土地基具有多种特点，包括抗剪强度不高、压缩性较强、承载力较低、天然含水量较大、在外力作用下容易扰动等。工程中常见的软土大多是淤泥质土、淤泥，而昆明地区软土地基还有泥炭质土、泥炭，这就造成在输电线路基础设计和施工过程中面临诸多困难。目前，输电线路在软土地基基础设计时通常使用三种基础模式，一是板式基础；二是桩基础；三是复合基础。软土地基在基础选型与设计模式的选择中应当考虑多种因素，并且选择最适宜工程需要的基础形式，以此来达到工程量的降低，施工难度的降低，还有工程投资的节约等。设计人员应当综合考虑基础形式的选择[1]。

2 软土地基基础选型与设计

2.1 板式基础模式

首先介绍一下板式基础。板式基础作为常见的基础形式，在输电线路中使用十分普遍。在设计过程中，如果软土地基上部有一定厚度的硬壳持力层，且结构荷载较小时，设计人员多会优先使用板式基础，然而多数情况下，经过综合考虑软土的性质特征，板式基础在软土地基中的应用较为不利，拥有许多问题。首先，由于软土的设计参数容重小、上拔角小、承载力低，所以板式基础为了满足工程要求，就需要在设计基础的时候相应增加底板尺寸，甚至把四个基础的底板连在一起，形成筏板基础，增加了基础工程量；第二，在基础施工过程中，软土在外力作用下容易扰动，基坑容易坍塌，这就导致基坑开挖较为困难，需要增加基坑支护、排水等工程量，同时，由于软土的特性使得大型工程机械不能在基坑边缘运作，施工人员就只能动用小型工程机械，甚至是用人工开挖的方式来进行基坑开挖，无疑大大增加了工程量和工程施工时间，可能会影响到之后的工程进度，为整个施工流程带来困难[2]。

2.2 桩基础模式

桩基础模式是三种基础模式中，在软土地基基础设计中使用最为广泛的一种基础模式。桩基础模式适用于所有的软土地基，并且在施工过程中不会像板式基础那样出现诸多的问题，其施工过程也较之简单，形式单一，易于施工人员进行操控。然而桩基础模式也存在着一些不足之处，由于它仅仅是依靠桩和土的侧摩擦力来应对上拔力及下压力，要满足大荷载的情况下，设计时往往要加大桩径和桩长，形式简单的同时又面临着工程量增加过多的问题，这就造成了桩基础模式所需投资过多的局面[3]。

桩基础模式可以依据施工方法的不同，划分为三种，分别是人工挖孔桩基础模式、预制桩基础模式和钻孔灌注桩基础模式，这三种模式都有着各自的特点。在软土地基人工挖孔桩基础通常是不会被采用的，不仅是因为人工开挖的基坑可能会出现坍塌的风险，造成安全事故，还有因为可能会导致工程造价过高的问题发生，不利于施工建设的可持续发展。预制桩基础模式比较适合在一定集中区域内使用，由于它的施工流程少，所以施工速度也是桩基础模式中最快的一种，但是由于运输不利，也很少在输电线路工程中使用。钻孔灌注桩基础模式在输电线路中的使用率最为频繁，由于其运输较为便利，设备要求也较低，因此可以通过小型机械来完成工程施工，它在输电线路软土地基基础设计中占据着重要的地位，也是最为推行的一种桩基础模式[4]。

2.3 板桩复合基础模式

板桩复合基础在三种基础模式中，是其他两种模式的融合型，有着较为广泛的普及性，它依据桩截面大小的不同，可以分为三种类型，具体包括微型桩复合基础、板式中型桩复合基础和变截面桩复合基础。板桩复合基础模式较另外两个基础模式而言有三个显著的特点：第一，板桩复合基础能够共同承担上部结构荷载，充分发挥桩、板和土相结合的优势，形成更强的优势，这样做的好处有两个，分别是可以减少基础工程量，还可以降低施工费用，从而降低工程的整体造价；第二，板桩复合基础可以将板式基础的优势发挥到极致，能够有效抵抗上部结构的水平作用力对基础的不利作用，使得基础和上部结构更为稳定；最后，板桩复合基础的施工安装较其他两个基础模式更加灵活，有利于施工的展开，提升工程效率[5]。

2.3.1 螺旋锚复合基础

螺旋锚技术是针对深层土体抗力的锚固结构，通常将一片或多片螺旋板按照相等间距焊接在钢杆或较长的螺杆上。施工过程中，常运用机械运作方式对螺杆顶部施加压力，将其扭旋至土层之中，从而提高螺旋錨基础的抗拉能力以及抗压能力，试制更具承载力。经笔者分析，总结了较为常见的螺旋锚基础，主要有以下两类，其一为金属螺旋锚复合基础，其二为玻璃钢螺旋锚复合基础。

螺旋锚复合基础的应用特点：螺旋模复合基础可谓是新的基础形式，主要是基于传统的螺旋毛形式，进行有效的优化、改进，它由复合材料螺旋锚以及刚性基础承台共同组成，是典型的输电线路杆塔基础。螺旋锚与承台两者的有效结合将会发挥其水平荷载以及横向荷载的功能，使之更具竖向抵抗的基础能力，并极具水平变形能力。新型基础主要是借助两种基础的复合作用，如若荷载力相对较小，那么则可运用承台柱基础亦或是双锚形基础，如若承载较大，那么可运用群锚型基础亦或是承台柱基础。

软土地基处理的过程中玻璃钢型螺旋锚复合基础的强度较高，自身重量轻，同时占地面积少，土地破坏性小，不仅如此，它也具有较强的承载力，施工过程较为简便，操作相对简单，易于控制，具有显著的安全性以及可靠性，除此之外，施工过程中的工程量也相对较小，一定程度的减少了软土地基处理过程中的资金投入，体现了显著的经济性。

最后，玻璃钢螺旋锚群可有效抵抗水平力、上拔力、以及下压力等，与普通技术相比沉降度较小，同时后期维护也相对便捷，具有一定的化学腐蚀、电腐蚀抵抗能力，可在输电线路完成地基处理过程中大范围应用，发挥其应用价值。

2.3.2 新型CFG桩-板复合基础

传统的CFG桩指的是在碎石桩中掺入一定量的水泥、粉煤灰以及石屑，经过充分搅拌制成粘度较高的桩体，通常被称作水泥粉煤灰碎石桩。而新型CFG桩板复合基础则是在传统的CFG桩基础之上适当的配筋，提高桩的强度以及刚性，逐步转变为柔性桩，而后再将柔性桩与柔性大板搭配使用，以抵抗桩基础的上拔压力。

新型CFG桩-板复合基础的应用不仅可减小大板尺寸，还可一定程度的缩短桩长，可应用于软土地基的处理环节，或在基岩埋深较大的地址情况下予以利用，减少基坑开挖工程量。此外，CFG桩的桩径相对较小，在施工处理过程中仅需利用小型机械便能完成施工任务，对于施工场地内的道路以及环境要求相对较低，还能确保施工处理质量。

新型CFG桩-板复合基础的应用具有显著的经济效益，正如笔者上述所述，虽然CFG桩的桩径相对较小，直线塔可有效利用三根桩与板进行连接即可，转角塔则可利用四根桩与板进行连接。新型CRG桩-板复合基础所应用的材料与常规的灌注桩相比会节省许多，钢筋量将减少20%以上，混凝土量则会节约10%左右。与直柔板式基础相比材料量的使用虽说较多，但是所处理的为地下水位相对较高的软弱土层，将会体现其处理优势，值得一提的是，这一过程中，还需利用大开挖基础，采取降排水措施。这样的组合方式将会最大程度的提高桩基础的承载力，一般均可提升20%左右。

3 三种基础模式的比较

在进行基础形式的选择和基础设计时，设计人员应当仔细研究软土地基的设计参数，综合考虑输电线路工程的制约因素，优先考虑地质情况和地形条件是否符合施工需求，并以此选择最适宜的基础模式，以便达到工程总量的减少、施工难度的降低、工程投资的节约等。板式基础由于在施工过程中会遭遇很多问题，通常是谨慎推荐的，但是若非要运用，那么首先应该选择地质条件相对较好的软土地基塔位，并且是使用基础作用力偏低的杆塔，降低施工的难度；桩基础模式的使用范围较为广阔，可以适用在各种软土地基上，施工过程简单，形式单一，在三种基础模式中，桩基础是运用最为广泛的一种基础形式；最后，板桩复合基础适用于单一种类的软土地基，即较厚覆盖层的软土地基，施工过程与桩基础一样较为简单，而它的基础工程量又是三种基础模式中最小的。只有充分了解三种基础模式的特点与优缺点，充分比较，才有助于设计人员进行合理的基础选型，并有效降低工程总量和施工难度，节约工程投入资金。

4 结语

综上所述，本文主要针对输电线路软土地基基础设计方式进行探讨，并提出了相应的见解，建议设计人员综合考虑软土地基的特性，选择最为适宜的基础模式完成基础结构设计工作，有效降低工程总量和施工难度，减少工程投入资金，总结设计经验，确保施工质量，体现输电线路软土地基基础设计的合理性以及科学性，从而为输电线路软土地基基础设计的进一步发展做出贡献。

参考文献

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