劉 俊

(滄州供電公司,河北滄州 061001)

輸電線路掏挖基礎(chǔ)在滄州西部地區(qū)應(yīng)用的論證分析

劉 俊

(滄州供電公司,河北滄州 061001)

輸電線路基礎(chǔ)型式的選擇,應(yīng)結(jié)合途經(jīng)的各段地形、水文地質(zhì)情況、施工條件以及鐵塔桿型確定,并且應(yīng)在滿足規(guī)程、規(guī)范的前提下,盡可能地降低工程造價。通過對同工況、同塔型選取不同基礎(chǔ)形式進行比較,確定合理的基礎(chǔ)形式,使工程總體造價降低。

輸電線路基礎(chǔ);掏挖基礎(chǔ);經(jīng)濟性分析

1 基礎(chǔ)選型

1.1 常用基礎(chǔ)總述及基礎(chǔ)圖

常用基礎(chǔ)及其特征詳見表1、圖1。

表1 常用基礎(chǔ)

圖1 基礎(chǔ)圖型式

經(jīng)過比較,只要地質(zhì)條件滿足要求,應(yīng)該優(yōu)先采用掏挖類基礎(chǔ),當(dāng)不能滿足時采用大開挖(優(yōu)先選用直柱板式)基礎(chǔ)。

1.2 掏挖基礎(chǔ)與直柱板式基礎(chǔ)的比較

平原地區(qū)的線路基礎(chǔ)設(shè)計一般采用傳統(tǒng)的全開挖現(xiàn)澆式鋼筋混凝土基礎(chǔ),以滄州西部地區(qū)任丘市為例,地下水4 m以下,地質(zhì)表層多是粘土和粉質(zhì)粘土的硬朔層,地質(zhì)較好,適合掏挖基礎(chǔ)的應(yīng)用?，F(xiàn)將掏挖基礎(chǔ)與直柱板式基礎(chǔ)的進行各方面比較。

1)掏挖基礎(chǔ)

利用土體本身使混凝土成型,從而節(jié)約制模時間和節(jié)省模板的特點,因此掏挖基礎(chǔ)開挖的土方量較小,鋼筋用量較小,施工簡單,詳見圖2。它通過地腳螺栓和鐵塔進行連接。

由于掏挖基礎(chǔ)是人工挖土的特點,因此基礎(chǔ)主柱的直徑不小于0.8 m,鑒于安全因素,基礎(chǔ)底板坡度不宜大于45°。在設(shè)計基礎(chǔ)時,采用的是剪切法,地面為種植土?xí)r,上拔穩(wěn)定計算時的計算上拔深度一般扣除0.3 m;地面為水田時,上拔穩(wěn)定計算時算上拔深度一般扣除0.5 m。

因為上拔基礎(chǔ)在承受上拔力的同時,也需要承受一定大小的水平力,所以基礎(chǔ)上拔力需要乘以降低系數(shù),大小取決于水平力和上拔力的比值。另外,基礎(chǔ)根開比較小時,基礎(chǔ)承載力需要乘以折減系數(shù)。掏挖基礎(chǔ)宜適用于能人工挖土、作用力比較小的鐵塔。

2)直柱板式基礎(chǔ)

直柱板式基礎(chǔ)采用大開挖型式,采用模版澆制,成型后再回填土,臺階和底板均需要配筋,屬于柔性基礎(chǔ);它利用土體和混凝土重量抗拔、抗傾覆,基礎(chǔ)底板抗壓;此類基礎(chǔ)比較成熟,應(yīng)用比較普遍;它的混凝土量較臺階基礎(chǔ)小,比掏挖基礎(chǔ)大,鋼筋量較臺階基礎(chǔ)大;它通過地腳螺栓和鐵塔進行連接。直柱板式基礎(chǔ)適用無地下水的各種土質(zhì),一般用于交通運輸較便利的塔位,可以利用機械作業(yè)。

圖2 掏挖式基礎(chǔ)

2 掏挖式基礎(chǔ)的研究

2.1 掏挖式基礎(chǔ)的受力特點

掏挖式基礎(chǔ)型式,是將基礎(chǔ)的鋼筋骨架和混凝土直接澆入人工掏挖成型的土胎內(nèi),以天然土構(gòu)成的抗撥土體,與基礎(chǔ)自重相互作用而保持基礎(chǔ)的上撥穩(wěn)定,它最大限度地利用了天然原狀土的強度,不僅具有良好的抗撥性能,而且具有較大的橫向承載力。為滿足人工掏挖的施工操作要求,和確保施工中的人身安全,掏挖基礎(chǔ)的尺寸以基柱的直徑不小于0.8 m、埋深和擴底直徑不大于3 m為宜,澆灌時應(yīng)無水滲入基坑,施工中必須采取安全和質(zhì)量保證措施。本工程陶挖基礎(chǔ)的尺寸見圖3,基礎(chǔ)開挖時的基坑見圖3(a),掏挖基礎(chǔ)的基坑開挖特點是按該基礎(chǔ)的形狀大小進行掏挖,土石方開挖工程量不大于混凝土澆灌的土石方填筑工程量,掏挖基礎(chǔ)成型后的布置如圖3(b)。

圖3 掏挖式基礎(chǔ)尺寸(單位:mm)

掏挖式基礎(chǔ)是利用原狀土承受上撥力的,故計算上撥穩(wěn)定時,上撥深度應(yīng)扣除表層非原狀土的厚度。當(dāng)?shù)孛嬗兄餐粱蚋翆訒r,一般扣除0.3 m;若為水田,則扣除0.5 m。掏挖式基礎(chǔ)與傳統(tǒng)的基礎(chǔ)形式和傳統(tǒng)的直柱板式基礎(chǔ)比較,土石方開挖工程量、混凝土填筑工程量和鋼筋用量均可節(jié)省許多。

2.2 掏挖基礎(chǔ)的有限元分析

結(jié)合輸電塔基礎(chǔ)的受力特點,利用ABAQUS有限元軟件分析其:在上拔+水平荷載作用下,下壓+水平荷載作用下的受力特點,詳見圖4～圖7。

通過建立有限元模型進行數(shù)值模擬分析,得出模型在剪切面處有明顯的應(yīng)力分界,表明在這個面上極有可能發(fā)生滑移,從而引起整個基礎(chǔ)的上拔移動,這與剪切法理論假設(shè)符合;模型正應(yīng)力區(qū)域較小,更多的土體是承受壓應(yīng)力的,并通過接觸面?zhèn)鬟f摩擦力達到抗拔的作用,這與掏挖基礎(chǔ)實際受力情況相符。這種受力機制表明有效擴大柱頂接觸的面積能夠更大地減小該處的受力,從而能夠使基礎(chǔ)抵抗更大水平力作用。底板邊緣產(chǎn)生應(yīng)力集中,但應(yīng)力水平不高,在現(xiàn)有工況下不會有太大影響。

2.3 掏挖式基礎(chǔ)的優(yōu)點

開挖基礎(chǔ)時,不擾動原狀土,避免大開挖后再填土,有效地利用原狀土強度,充分發(fā)揮了結(jié)構(gòu)潛力。

基礎(chǔ)型式簡單,節(jié)省混凝土和鋼筋的用量,取消模板及回填工序,縮短了施工時間。

基礎(chǔ)施工方便,機械搬運量少;降低了工程造價,提高了經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。適用于桿塔基礎(chǔ)點分散和交通運輸困難地區(qū)的線路工程,既不破壞原狀土和基面植被,又可減少水土流失。

3 兩種基礎(chǔ)的經(jīng)濟性比較分析

直線塔(1D2-SZ1-21)兩種基礎(chǔ)的工程量及經(jīng)濟技術(shù)比較,詳見表2。

表2 兩種基礎(chǔ)的工程量及經(jīng)濟技術(shù)比較

掏挖式基礎(chǔ)與直柱板式基礎(chǔ)比較,土石方開挖工程量、混凝土填筑工程量和鋼筋用量均可節(jié)省許多。

4 結(jié)語

從工程造價看,和板式直柱式基礎(chǔ)相比,掏挖基礎(chǔ)施工總費用節(jié)約30%以上,具有良好的經(jīng)濟性;從環(huán)境保護角度講,掏挖基礎(chǔ)的施工作業(yè)面小,對自然資源的破壞性非常小;而直柱板式基礎(chǔ)由于土方開挖較大,需要更大的施工作業(yè)面、較高質(zhì)量要求的回填土,對自然資源破壞比較嚴(yán)重,不利于環(huán)境保護的要求。全掏挖基礎(chǔ)具有較好的經(jīng)濟環(huán)保性,符合國電網(wǎng)公司“環(huán)境友好型、資源節(jié)約型”的輸電線路程建設(shè)的要求。

[1] DL/T5219-2005,架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計技術(shù)規(guī)定[S].

[2] JGJ94-94,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 梁沛權(quán),金曉華.送電線路新型帶擋板掏挖式基礎(chǔ)的開發(fā)應(yīng)用[J].電力建設(shè),2003,24(4):37-38.

[4] 張德才.淺談掏挖式基礎(chǔ)在輸電線路上的運用[J].廣東電力,2004(4).

[5] 邢月龍,沈建國,周福元.掏挖基礎(chǔ)受力機理試驗研究[J].電力建設(shè),2008,29(2):22-29.

(責(zé)任編輯:高桂芝)

Analysis of Application of Transmission Line Digging Foundation in West Cangzhou

LIU Jun
(Cang zhou Power Supply Company,061001,Cang zhou,Hebei,China)

The pattern choice oftransmissionline,should combine the terrainofsections, hydrogeological conditions,construction conditions and the tower type,and ought to reduce the engineering cost as far as possible under the premise of meeting regulations and norms.Based on the same condition and the same tower type,different foundation forms are compared to determine the reasonable foundation form,so as to reduce the overall cost of the project.

foundation of transmission line;digging foundation;economic analysis

TM726

A

1008-3782(2012)03-0044-04

2012-05-31

劉 俊(1980-),男,河北滄州人,滄州供電公司工程師,從事輸電線路設(shè)計研究工作。