浅谈山区架空输电线路基础选型与尺寸优化

杨艳国

摘 要：本文通过对山区输电线路传统基础型式的优缺点进行分析比较，选出适用于山区不同地质条件下的最合理的基础型式。并重点对山区运用较多的掏挖式基础的尺寸进行组合分析，得出不同施工方式条件下基础主要尺寸的合理取值。

关键词：山区;输电线路;基础

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.100

1 引言

随着经济社会的蓬勃发展，土地资源已越来越成为重要的稀缺资源，输电线路特别是远距离跨区域线路路径的选择更多的避开了平原地带，转而走进了山区。本文结合山区地形的特点，旨在探讨输电线路基础型式的选取和基础尺寸的合理取值，为山区线路工程设计提供一点参考。

2 山区线路的特点

山区线路的主要特点是铁塔档间海拔高差大，塔腿之间的地形高差大，杆塔承受的外部荷载较平原区线路更加复杂。根据以往的工程地质报告表明，山区地形的地质条件大部分是以上覆一定深度的覆盖层，如粉土，粉质黏土或碎石土，其下部为强风化～中风化岩石为主。

3 山区线路常用基础型式

架空输电线路基础型式的选取应根据杆塔型式、沿线地形、工程地质、水文以及施工、运输条件等进行综合考虑确定。目前，山区线路常用的基础型式主要有原状土基础和大开挖回填基础两大类。由这两大类又可以延伸出其他几种基础型式，这些基础型式的特性及优缺点如下所示。

（1）开挖回填类基础。优点是适应地质条件广，施工简便。缺点是基坑开挖量大，造成植被破坏和水土流失;在山区往往形成人工高边坡，容易崩塌滑坡造成基础滑移。

（2）掏挖扩底原状土基础。优点是充分利用了原状土承载力高、变形小的特性，“以土代模”，土石方开挖量小、弃土少，施工方便，节省材料。缺点是受地形条件影响，需要抬高基础主柱高度，此时基础的抗倾覆稳定性往往难以满足。

（3）岩石基础，包括直锚式、承台式、嵌固式。直锚式适用于覆盖层薄或裸露的硬质微风化岩石，常用钻机成孔;承台式适用于覆盖层较厚的中等风化岩石，可采用小直径锚筋的群锚型;嵌固式适用于各种风化岩石，采用人工开挖或有控制的小爆破加人工修凿。它们共同的缺点是须逐基鉴定岩体稳定性、覆盖层厚度、岩石坚固性及风化程度。

（4）挖孔桩基础。优点是适用于基础作用力较大及山区地形陡峭的情况。缺点是人工掏挖时要采取有效的安全措施;钢筋量，混凝土方量稍多，造价较高。

4 山区线路基础型式的选择

（1）岩石覆盖层厚度低于2米时，可以优先考虑岩石基础。如岩石完整性较好时，可以采用直锚式岩石基础。当岩石完整性稍差时，可以采用岩石嵌固式基础。

（2）岩石覆盖层介于2米到3米时，如岩石完整性较好，也可以采用承台式岩石基础。如巖石完整性稍差时，则推荐采用掏挖式基础。

（3）岩石覆盖层厚度大于3米时，则优先推荐采用掏挖式基础。如基础作用力较大时或地形陡峭时，则推荐采用挖孔桩基础。

（4）由于开挖式基础的挖方量大，对环境的破坏也大，故山区一般不推荐采用开挖式基础，仅在极端情况下如土质异常松散而掏挖难以成型或掏挖式基础施工导致了基坑坍塌时，方可视现场地形条件，考虑采用开挖式基础的可能性。

5 掏挖基础尺寸的合理取值

掏挖的基坑较小，未扰动基坑周边原状土，充分利用原状土的抗剪强度，节省基础混凝土方量、钢材用量。由于该基础型式优势明显，已成为山区线路大量采用的基础型式之一，故本文重点对该基础型式的尺寸优化进行探讨。

（1） 基础埋深与主柱直径的合理取值。掏挖基础的抗拔承载力主要与基础埋深h和主柱直径d有关，h和d值越大，掏挖基础的抗拔力越大，而基础混凝土方量也相应增加。如何在保证基础抗拔力相同的情况下，最大限度的节省基础混凝土方量，下表将选取不同的h和d的取值，通过比较，去探讨最优的取值关系。表中直线塔上拔力800kN，耐张塔上拔力1000kN。

通过上表可以看出，无论是直线塔还是耐张塔，小直径大埋深的尺寸组合都是最节省混凝土方量的。然而，考虑到施工的实际情况，直径过小，埋深过大时，由于人工操作空间有限，基础施工将变得非常困难，且不利于安全。故设计时还需要综合考虑成本与安全及施工便利性的三者关系，从而选取最优的基础尺寸组合。而对于采用机械化施工的塔位，上述尺寸选择则变得简单明了，即考虑基础混凝土方量最节省的尺寸组合即可。

（2）基础扩底直径的合理取值。掏挖基础的扩底直径D也是影响基础抗拔力的重要因素，我们假定基础主柱直径一定的情况下，通过采用不同的扩底直径D的取值，来分析两个典型塔的基础埋深和基础混凝土方量的变化情况。

通过计算比较，无论是直线塔还是耐张塔，基础主柱直径一定时，基础埋深与扩底直径成反比的关系。而基础混凝土方量则与扩底直径成正比的关系。也就是增加基础主柱的埋深相比增加扩底直径能更有效的提高基础抗拔承载力。但是，由于基础埋深越大，施工安全风险也越大，故设计时也需要综合考虑成本与安全的关系，选取合理的基础埋深和扩底直径。而对于采用机械化施工的塔位，只需考虑基础混凝土方量最节省的尺寸组合即可。

6 结束语

山区地形复杂，地质条件多样，基础型式选择多样化，需要设计人员综合各种因素进行判断选择。基础尺寸的取值影响到费用的合理性和施工的便利性以及作业人员的安全性，也对设计人员的综合判断能力有较高的要求。