劉 斌 (江蘇石油勘探局勘察設(shè)計(jì)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

35kV曹邵線改造工程管塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

劉 斌 (江蘇石油勘探局勘察設(shè)計(jì)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

闡述了江蘇油田35kV曹邵線改造工程的基本情況，主要介紹了管塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)以及管塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮與實(shí)際工程地質(zhì)情況相結(jié)合的重要性，旨在為管塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)提供一些參考。

輸電工程；管塔基礎(chǔ)；地基承載力

1 工程概況

該工程為江蘇油田35kV曹邵線改造工程，擬建場地位于江蘇省江都市楊莊鎮(zhèn)境內(nèi)，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第1組。根據(jù)擬建場地地基土特征以及場地覆蓋層厚度大于50m等情況，按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》綜合評(píng)定,各擬建場地地基土的類型均為中軟土,建筑場地類別為Ⅲ類。35kV架空線全長約1.42km。線路經(jīng)過地區(qū)為廠房,農(nóng)田,線路桿塔1#塔為15m管塔, 2、3#塔為20.2m管塔,4、5#塔為13m管塔,6#塔為12m角鋼塔, 全線架設(shè)避雷線,沿途跨越35kV線路2處,110kV線路1處,跨越主要公路1處。氣象條件按華東地區(qū)典型氣象條件:①最大風(fēng)速為25m/s。 ②覆冰厚度為5mm。③最高氣溫為40℃。 ④最低氣溫為-10℃。

2 管塔基礎(chǔ)地質(zhì)情況

2.1地層

根據(jù)鉆探所揭示地層表明，各擬建場地地層為第四紀(jì)土沖積而成，地貌類型為河流沖積平原。場地地質(zhì)情況簡單，地層由上而下可分為4層，現(xiàn)將地層情況分述如下：

1)第1層 耕土，層底深度0.7～1.0m，厚度0.9～1.0m。灰褐色，土質(zhì)不均，巖性以粘性土為主，上部含植物根莖。該層強(qiáng)度一般偏低，工程地質(zhì)性質(zhì)一般。

2)第2層 粉土，層底深度1.9～2.8m，厚度0.9～1.7m?；尹S色，土質(zhì)略均，含少量云母碎片。稍密，中等壓縮性，干強(qiáng)度低，韌性低，搖振反應(yīng)迅速，無光澤。該層強(qiáng)度一般，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。

3)第3層 粉土，部分探孔未鉆穿，揭穿層底深度6.0～7.1m，揭穿厚度3.5～4.9m?；疑?，土質(zhì)略均，含少量云母碎片。稍密，中等壓縮性，干強(qiáng)度低，韌性低，搖振反應(yīng)迅速，無光澤。該層強(qiáng)度一般偏低，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。

4)第4層 粉質(zhì)粘土，該層未鉆穿，最大揭示厚度3.4m?；疑⒒尹S色，土質(zhì)較均勻，可塑，中等壓縮性，干強(qiáng)度高，中等韌性，搖振反應(yīng)無，切面光滑。該層強(qiáng)度較高，工程地質(zhì)性質(zhì)較好。

2.2地下水

該擬建場地勘察期間地下水埋深1.0m，地下水類型為粘性土中的孔隙潛水，補(bǔ)給方式為大氣降水，年水位變化幅度在1.0m左右。根椐相關(guān)地下水資料，場地地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

2.3各土層承載力特征值

根據(jù)現(xiàn)場原位測試及《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》，確定各層土地基承載力特征值fa(見表1)。

3 1～3#塔管塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

表1 各層土地基承載力特征值

3#塔為線路的轉(zhuǎn)角塔，塔高20.2m，2塔間檔距為 158m,塔基礎(chǔ)海拔高程為9.71m，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)形式為階梯型重力式基礎(chǔ)，實(shí)際工程地基承載力較好，地下水位較淺，施工過程中應(yīng)做好基坑降水和支護(hù)工作，基地采用人工加機(jī)械開挖。根據(jù)電力線路最大覆冰荷載，最大風(fēng)荷載等不利作用得到基礎(chǔ)頂部的水平剪力為55kN；軸力為98kN；彎矩為1487kN·m,初步擬定基礎(chǔ)采用階梯形重力式基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深4.0m,置于第3層粉土中，基礎(chǔ)底面尺寸5m×5m,計(jì)算斷面見圖1。

圖1 階梯型重力式基礎(chǔ)

3.1地基承載力計(jì)算

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)規(guī)定，基礎(chǔ)底面邊緣最大壓力值pk max≤1.2fa，基礎(chǔ)埋置于第3層粉土中。經(jīng)計(jì)算，第3層粉土經(jīng)調(diào)整后的地基承載力特征值fa=145kPa,而基礎(chǔ)底面邊緣最大壓力值:

pk max=98/(5×5)+20×4+1487/(5×52/6)=155.3 ≤1.2×145=174(kPa)

基礎(chǔ)底面邊緣最小壓力值:

pk min=98/(5×5)+20×4-1487/(5×52/6)=12.54(kPa)≥0

地基承載力承載力滿足計(jì)算要求。

3.2基礎(chǔ)的穩(wěn)定性計(jì)算

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)中6.6.5條計(jì)算基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

抗滑移穩(wěn)定計(jì)算:

(塔管軸力+基礎(chǔ)重量)× 摩擦系數(shù)/水平剪力=(98+5×5×4×12)×0.2/55=4.7gt;1.3

抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算:

傾覆彎矩M傾=塔管底部彎矩+剪力×基礎(chǔ)高度=1487+55×4=1707

抗傾覆彎矩M抗=(塔管軸力+基礎(chǔ)重量)/基礎(chǔ)中心到基礎(chǔ)邊長度=(98+5×5×4×12)×2.5=3245

M抗/M傾=3245/1707=1.9gt;1.6

基礎(chǔ)的穩(wěn)定性均滿足計(jì)算要求。

3.3基礎(chǔ)底板沖切抗彎計(jì)算

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)規(guī)定，對(duì)矩形截面柱的矩形基礎(chǔ)，應(yīng)驗(yàn)算柱與基礎(chǔ)交界處以及基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力。由于管塔的豎向荷載很小,基礎(chǔ)底板的厚度很厚,所以沖切承載力和抗彎承載力均滿足設(shè)計(jì)要求，底板的配筋按構(gòu)造配筋，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)臥置于地基上的混凝土板板中受拉鋼筋的最小配筋率不應(yīng)小于0.15%，計(jì)算最小配筋的鋼筋總面積As=1000×1000×0.15%=1500mm2，底板配筋選用14@100，實(shí)際配筋總面積1539mm2大于1500 mm2，滿足規(guī)范要求。

4 5#管塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

5#管塔位于一條三級(jí)公路和民房之間，采用階梯形重力式基礎(chǔ)會(huì)影響旁邊的公路和民房，因此5#基礎(chǔ)需采用抗拔抗壓樁基礎(chǔ)，根據(jù)勘察資料建議，以第 4層粉質(zhì)粘土為樁基礎(chǔ)持力層，樁徑宜采用直徑1000mm人工挖孔灌注樁，樁長 7m， 設(shè)計(jì)時(shí)采用1柱2樁，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》5.3.10及5.4.5條進(jìn)行抗拔抗壓計(jì)算，樁按構(gòu)造要求通長配置鋼筋，縱向鋼筋應(yīng)沿樁周邊均勻布置，縱向鋼筋焊接接頭必須符合受拉接頭的要求，抗壓抗拔的板式承臺(tái)上，下面均應(yīng)根據(jù)雙向可變彎矩的計(jì)算和構(gòu)造要求配筋，上，下層鋼筋之間設(shè)架立筋，抗拔樁主筋錨入承臺(tái)的長度均按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》錨固長度計(jì)算，每個(gè)樁中采用2根主筋用附加鋼筋與錨栓焊接連通，附加鋼筋采用直徑為12mm的一級(jí)鋼筋。

5 建 議

輸電線路工程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是線路工程設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)主要組成部分，特別是地質(zhì)條件比較差的線路，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)更是重中之重。要做好管塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作，需考慮多方面的因素：

1)輸電線路工程桿塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合線路所經(jīng)過的地段的氣象條件、地質(zhì)特點(diǎn)、施工條件、桿塔形式和跨越檔距綜合考慮。

2)在地質(zhì)條件變化多的線路工程施工過程中，應(yīng)根據(jù)揭露出來的地質(zhì)情況,及時(shí)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的方案或參數(shù)進(jìn)行修正，使設(shè)計(jì)即能滿足技術(shù)要求，又能節(jié)省造價(jià)。

3)基礎(chǔ)處理和現(xiàn)場動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)時(shí),要充分利用現(xiàn)場條件,綜合考慮各方面因數(shù),將復(fù)雜的問題分解化、簡單化。

4)在基礎(chǔ)施工過程中，也應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)情況，在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，選擇合理的施工方法，確?；A(chǔ)的穩(wěn)定和安全。

[1]GB5007-2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB50010-2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]GB50011-2010,建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]JGJ94-2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409.2012.01.041

TM753

A

1673-1409(2012)01-N127-03