新型输电线路窄基铁塔复合基础研究与设计

2021-11-11周维康张瑞雪

农村电气化 2021年11期

周维康，张瑞雪

（国网冀北电力有限公司廊坊供电公司，河北廊坊065000）

目前，城区输电线路一般采用钢管杆线路和电缆两种方式。由于电缆本体造价昂贵，施工安装、运输维护难度较高，尤其是在地下管廊受限区域，电缆的使用仍有较大的局限性。钢管杆的造价也比较高，直接对工程的造价产生很大的影响。窄基铁塔能够很好地解决以上问题，在通道紧张地段（如绿化带）有着很高的适用性。但与普通铁塔基础相比，窄基铁塔受力情况较常规塔更加恶劣，同时受路径限制无法采用大底板的大开挖基础和灌注桩单桩基础，普通基础形式很难满足结构性和经济性的要求[1-4]。为了克服常规基础形式在窄基铁塔应用中的不足之处，提出了预应力承压型囊式扩体锚杆技术，连同板式基础形式衍生出板式预应力承压型囊式扩体锚杆复合基础这一新型的基础形式。

1 技术方案

板式预应力承压型囊式扩体锚杆复合基础如图1所示由两部分组成，第一部分为上部底板配筋的平板基础，第二部分下部为预应力承压型囊式扩体锚杆，通过与板式基础下部预应力钢绞线承压型囊式扩体锚杆连接。其原理主要是利用下部预应力承压型囊式扩体锚杆扩大头的技术端压，把周围土体由主动土压力，变为被动土压力，改变了周围土体的密实度以及锚固段与周围土体的粘结力、摩擦力承载，极大的提高的锚杆下部锚体的锚固力。锚固力的大小与挤扩体的端头承载面积关系很大，所以膨胀挤扩体的长度只需满足能够对土体有效挤密的要求即可，锚固段的长度可以缩短良好的抗拔特性，协助上部的板式基础共同承担上拔作用力，锚杆与基础底板连接图如图2所示。

图1 预应力承压型囊式扩体锚杆复合基础示意图

图2 锚杆与基础底板连接图

2 施工过程

板式预应力承压型囊式扩体锚杆复合基础施工流程如图3所示分两个部分。

图3 施工流程

将上部土层开挖到板式基础⑪设计标高后，利用微型钻机在下面土层上打锚孔、插入承压型囊式扩体锚杆⑧、利用防水灌浆料⑩进行压力灌浆，使底部的囊袋④扩大挤压锚杆周围地基土体⑬，令锚杆周侧土压力由被动土压力变为主动土压力。锚杆的主要施工方法：扩孔采用机械扩孔锚杆施工方法；旋喷采用的旋喷扩体锚杆方法或者钻喷注一体化扩体锚杆施工方法；胀压扩孔采用可控囊式膨胀挤压土体装置。

通过露出平板基础一定高度的钢绞线⑨与上部板式基础⑪连接，预应力最大张拉荷载应为抗拔力设计值的1.2倍。预应力钢绞线抗拔，充分利用预应力与钢绞线的受力特性，减少工程量，降低工程造价。

3 基础计算与对比

针对板式预应力承压型囊式扩体锚杆复合基础与灌注桩基础计算进行对比。

窄基铁塔基础使用传统灌注桩单桩经过计算，无法满足窄基塔上拔力要求，可采用大直径的单桩灌注桩基础，大尺寸承台过渡，承台上布置窄基铁塔短柱，如图4所示。此种基础验算时需验算承台抗冲切，短柱抗弯，短柱，承台，桩整体计算。

图4 单桩加承台基础

由于结构形式的改变，灌注桩的受力也随之改变，桩基的受力特点由单纯的受拉或受压变为压弯或者拉弯的结构形式，参照混凝土柱的压弯或拉弯的配筋模式，计算得出桩的配筋率过大。一根大直径灌注桩的混凝土量约为170 m3，桩基配筋率达到1.3%。此种基础形式极不经济[5]。

板式预应力承压型囊式扩体锚杆复合基础计算根据JGJ/T 282—2012《高压喷射扩大头锚杆技术规程》取永久锚杆安全系数为1.6，抵抗上拔力计算公式如下[6-7]：

式中：Tuk为锚杆上拔力极限值；D1为锚杆钻孔直径；D2为扩大头直径；Ld为锚杆普通锚固段的计算长度，m；LD为扩大头长度，m；fmg1为锚杆普通短注浆与土层之间的摩阻强度标准值，通过试验确定，无试验资料时，参见JGJ/T 282—2012《高压喷射扩大头锚杆技术规程》表4.6.3，kPa；fmg2为扩大头注浆与土层之间的摩阻强度标准值，kPa；PD为扩大头前段土体对扩大头的抗力强度值，kPa。

在满足上拔力计算要求的情况下，该基础形式相对抗拔灌注桩桩相比可以减少桩承台、底板厚度与底板配筋量，从而节省工程造价25%～30%。