鄭衛(wèi)鋒，張?zhí)旃猓惔蟊螅斚三?/p>

(1.中電聯(lián)電力發(fā)展研究院有限公司，北京 100053；2.中國電力科學(xué)研究院有限公司，北京 100192)

2009年，第一條1 000 kV晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程投入運(yùn)行，截止2019年底，國家電網(wǎng)公司已建成“九交十直”特高壓工程，南方電網(wǎng)公司已建成三大特高壓直流工程，累計(jì)線路長度2.8萬km，形成了以特高壓為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。35 kV及以上運(yùn)行線路長度從2006年的100萬km突破到2019年的約200萬km[1]。線路電壓等級(jí)提升到了新高度，線路桿塔荷載成倍增長；運(yùn)行線路長度增長了一倍，線路走廊越來越復(fù)雜，遇到的地質(zhì)條件千變?nèi)f化[2-4]，基礎(chǔ)工程的基建階段與后期運(yùn)行維護(hù)遇到的挑戰(zhàn)越來越突出。塔基周圍無序堆土形成黃色瀑布、軟土地基發(fā)生不均勻沉降導(dǎo)致上部塔材扭曲、山區(qū)斜坡基礎(chǔ)發(fā)生滑移、基礎(chǔ)立柱產(chǎn)生裂縫等等，由于基礎(chǔ)自身健康問題影響著輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行，基于此，本文全面分析我國輸電線路基礎(chǔ)工程的現(xiàn)狀，結(jié)合最新研究進(jìn)展，提出未來研發(fā)方向，供相關(guān)技術(shù)人員參考。

1 基礎(chǔ)工程現(xiàn)狀分析

程永鋒等[5]提出，針對(duì)輸電線路基礎(chǔ)的共性、前沿和關(guān)鍵的科學(xué)問題，探索輸電線路桿塔基礎(chǔ)的機(jī)理和規(guī)律，解決工程中出現(xiàn)的一系列地基基礎(chǔ)工程關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，徹底改變我國送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)保守落后的現(xiàn)狀，開創(chuàng)我國21世紀(jì)送電線路基礎(chǔ)工程“技術(shù)先進(jìn)、設(shè)計(jì)安全合理”的全新局面。魯先龍等[6]指出，輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工中需要考慮的邊界條件較多，桿塔基礎(chǔ)抗拔和抗傾覆穩(wěn)定性是其設(shè)計(jì)控制條件，我國線路基礎(chǔ)工程建設(shè)出現(xiàn)了斜掏挖原狀土基礎(chǔ)、軟土微型樁基礎(chǔ)等新型基礎(chǔ)型式。

2005年、2008年南方雨雪冰凍極端惡劣天氣下，由于覆冰或?qū)Ь€舞動(dòng)導(dǎo)致鐵塔發(fā)生倒塔事故，基礎(chǔ)存在裂縫、地腳螺栓損壞等，但基礎(chǔ)自身被拔出的現(xiàn)象較少。針對(duì)湖南某500 kV線路的倒塔基礎(chǔ)開展破壞性試驗(yàn)，基礎(chǔ)極限抗拔承載力為設(shè)計(jì)值的3.8倍～5.4倍[7]，說明基礎(chǔ)設(shè)計(jì)比較牢固，也表明我國桿塔基礎(chǔ)工程安全裕度仍偏大。

電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)歷經(jīng)《架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》[8](SDJ 3—79)、《送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》[9](SDGJ 62—84)、《架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》[10](DL/T 5219—2005)，現(xiàn)采用《架空輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》[11](DL/T 5219—2014)，目前此規(guī)程正在修訂中?；A(chǔ)設(shè)計(jì)最初采用安全系數(shù)法，現(xiàn)逐漸過渡到以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)值與標(biāo)準(zhǔn)值、安全系數(shù)與附加分項(xiàng)系數(shù)之間存在對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系，但安全狀態(tài)基本一致。

1.1 基礎(chǔ)工程的基本理念

以人為本、環(huán)境友好，已成為當(dāng)前工程建設(shè)的首要準(zhǔn)則。因此，輸電線路基礎(chǔ)工程的建設(shè)要貫徹安全第一、施工可行，適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)性的原則。

安全是工程建設(shè)的第一要素，不僅包括基建階段的安全，也要考慮運(yùn)行維護(hù)階段的安全。如基坑開挖工程中突遇流沙夾層，要第一時(shí)間停止開挖并迅速通知技術(shù)人員。再如，目前電網(wǎng)公司業(yè)主主推的巖石錨桿基礎(chǔ)就是基于降低施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、保證人員安全性角度提出的。

施工可行重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)施工機(jī)械可就位鉆進(jìn)、施工方案安全可靠。輸電線路點(diǎn)線狀特點(diǎn)造成施工機(jī)械進(jìn)出場(chǎng)頻繁，輸電線路途經(jīng)交通不便的高山大嶺或密集工農(nóng)業(yè)集聚區(qū)造成進(jìn)場(chǎng)通道不暢通，因此選擇基礎(chǔ)施工作業(yè)機(jī)械時(shí)要經(jīng)詳細(xì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，關(guān)注施工機(jī)械能否順利到達(dá)塔基。針對(duì)千差萬別的地質(zhì)條件，重點(diǎn)關(guān)注巖土體的強(qiáng)度同時(shí)考慮其裂隙風(fēng)化程度、坍塌程度，保證施工機(jī)械足夠的馬力可實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)。在老舊線路改造時(shí)上部有運(yùn)行導(dǎo)線，放炮方案將不可實(shí)施；環(huán)保水保敏感區(qū)域，灌注樁的泥漿循環(huán)排放是影響施工方案的主要因素。

經(jīng)濟(jì)性是基礎(chǔ)工程優(yōu)化的方向，經(jīng)濟(jì)性不僅僅要考慮材料本體量，也要結(jié)合當(dāng)?shù)厥┕C(jī)械水平和施工技術(shù)人員的技能，綜合考慮臨時(shí)道路修筑、現(xiàn)場(chǎng)施工安全保證等措施費(fèi)用。減少基礎(chǔ)混凝土量、鋼筋量、土石方工程量是設(shè)計(jì)人員重點(diǎn)優(yōu)化的技術(shù)方向，但要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形地質(zhì)條件和施工方案確保綜合性最優(yōu)。如軟土地區(qū)的灌注樁基礎(chǔ)綜合費(fèi)用與板式直柱基礎(chǔ)基本相當(dāng)，甚至某些荷載較大的桿塔基礎(chǔ)采用灌注樁更經(jīng)濟(jì)。

1.2 規(guī)劃、基建與運(yùn)行和維護(hù)的關(guān)系

輸電線路的全壽命周期涵蓋規(guī)劃、基建、運(yùn)行和維護(hù)等階段。規(guī)劃階段要考慮設(shè)計(jì)、施工可行性，設(shè)計(jì)階段要充分考慮到運(yùn)行便利性。輸電線路全壽命周期最優(yōu)就是要充分考慮各階段實(shí)際狀況，找出最優(yōu)解。

在規(guī)劃階段，基礎(chǔ)工程應(yīng)當(dāng)開展安全風(fēng)險(xiǎn)、地質(zhì)災(zāi)害分析評(píng)估，優(yōu)化工程選線、選址方案。“避”是前提，要盡量避開崩塌、滑坡、泥石流、塌陷等不良地質(zhì)災(zāi)害區(qū)，無法可避時(shí)才采取技術(shù)措施進(jìn)行防與治。采動(dòng)影響區(qū)、高寒凍土區(qū)、濕陷性黃土區(qū)要合理選擇基礎(chǔ)型式，水土流失、山洪沖刷地段要采用修筑擋土墻、截水溝等加固措施，分洪區(qū)要考慮沖刷及漂流物撞擊影響，沙漠地區(qū)要采取防風(fēng)固沙措施。

在設(shè)計(jì)階段，對(duì)常規(guī)地形地貌、地質(zhì)條件的基礎(chǔ)工程，首先要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件進(jìn)行基礎(chǔ)型式優(yōu)選，借助軟件進(jìn)行基礎(chǔ)尺寸優(yōu)化，提出切實(shí)可行的施工技術(shù)措施。對(duì)不良地質(zhì)區(qū)域的基礎(chǔ)工程，首先要保證基礎(chǔ)自身設(shè)計(jì)安全，還要通過加固措施保證基礎(chǔ)周圍環(huán)境的安全。特別是山區(qū)線路，要提出余土處理措施，施工單位要執(zhí)行到位，防止表層“黃色瀑布”現(xiàn)象甚至邊坡崩塌等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。

在運(yùn)行和維護(hù)階段，要加強(qiáng)基礎(chǔ)的檢查和維護(hù)，對(duì)取土、挖沙、采石等可能危及基礎(chǔ)安全的行為，應(yīng)及時(shí)采取防范措施。要采取防盜、防撞等防外力破壞的措施，及時(shí)制止開山炸石、爆破作業(yè)、大型機(jī)械施工、非法采沙等危及基礎(chǔ)安全的行為。

1.3 環(huán)境保護(hù)與水土保持

《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》[12]與《中華人民共和國水土保持法》[13]都明確規(guī)定：環(huán)保與水保設(shè)施，應(yīng)當(dāng)與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)使用。規(guī)程[11]規(guī)定：輸電線路的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家環(huán)保、水土保持和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的相關(guān)法律法規(guī)的要求。開工前需獲得批復(fù)，施工時(shí)要與設(shè)計(jì)相一致，竣工時(shí)要驗(yàn)收合格。

輸電線路建設(shè)要依法合規(guī)設(shè)計(jì)，而環(huán)保與水保中基礎(chǔ)附屬設(shè)施的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，是關(guān)系到環(huán)保與水保能否順利通過驗(yàn)收的重要指標(biāo)之一。環(huán)保關(guān)心的是項(xiàng)目核準(zhǔn)前期的噪音、電磁環(huán)境影響，水保關(guān)注的是設(shè)計(jì)施工過程中的塔基周圍水土保護(hù)方案、余土處理措施等。

2 基礎(chǔ)工程建設(shè)階段

在線路路徑選取后，基礎(chǔ)工程要經(jīng)歷勘察、設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)等，驗(yàn)收合格后方可交予運(yùn)行維護(hù)。勘察要保精確度，設(shè)計(jì)要保證方案可行，施工要確保安全，檢測(cè)是最后一道質(zhì)量保護(hù)的底線。

2.1 勘察

從工程建設(shè)預(yù)算費(fèi)用構(gòu)成角度，理論上勘察費(fèi)約占設(shè)計(jì)費(fèi)的35%[14]，實(shí)際上各設(shè)計(jì)單位在分配費(fèi)用時(shí)常常重設(shè)計(jì)、輕勘察，勘察費(fèi)用整體不足。同時(shí)由于輸電線路點(diǎn)線狀分布，勘察工作存在線路長、地形地質(zhì)復(fù)雜多變、工期短、測(cè)量點(diǎn)要求高等特點(diǎn)。另外，盡管各省級(jí)設(shè)計(jì)院都有自己的勘察隊(duì)伍，但地市級(jí)設(shè)計(jì)單位普遍沒有勘察能力，勘察工作常分包給其他行業(yè)的勘察隊(duì)伍，導(dǎo)致勘察質(zhì)量很難滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)費(fèi)不足、工期要求緊、勘察隊(duì)伍參差不齊等很難提供高質(zhì)量的勘察成果，基礎(chǔ)施工過程中出現(xiàn)的質(zhì)量或事故，或多或少都與勘察有一定關(guān)系。

平原地區(qū)勘察時(shí)，勘察人員常存僥幸心理，認(rèn)為沿線地質(zhì)條件基本相同，很難做到逐基鉆探、逐腿勘探，甚至提供的巖土工程勘察報(bào)告也難以滿足設(shè)計(jì)要求精度，如山東試點(diǎn)應(yīng)用螺旋錨基礎(chǔ)中，存在分層土體定性不準(zhǔn)、物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)脫離實(shí)際，施工時(shí)扭矩值偏小，基礎(chǔ)上拔承載力顯著降低。

山區(qū)勘察時(shí)，受地形限制，大型鉆探設(shè)備無法到位，紹爾鉆、背包鉆的鉆探深度受限、巖性及風(fēng)化程度判定不準(zhǔn)，勘察人員只能提供相對(duì)保守的地質(zhì)參數(shù)，如湖南某220 kV線路工程勘察人員勘察的山區(qū)巖體為強(qiáng)風(fēng)化軟質(zhì)巖，設(shè)計(jì)人員選用為直徑1.6 m、埋深12.0 m的人工挖孔樁基礎(chǔ)，施工人員開挖時(shí)發(fā)現(xiàn)揭露地表1 m后即為未風(fēng)化至微風(fēng)化的凝灰?guī)r，受限不能爆破作業(yè)，風(fēng)鎬開挖3個(gè)月仍進(jìn)展緩慢，不得不更改為巖石錨桿基礎(chǔ)。

因此，建設(shè)單位要首先確保費(fèi)用到位，勘察人員應(yīng)懷敬畏之心對(duì)待工作，勘察設(shè)備到位、現(xiàn)場(chǎng)記錄準(zhǔn)確，勘察數(shù)據(jù)處理要實(shí)事求是，不夸大、不保守，真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)地形地貌、地質(zhì)條件、環(huán)境水文等情況。

2.2 設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)是“龍頭”，要全方位、全要素、全過程對(duì)基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)進(jìn)行管理，并“把好脈”。與建筑、交通行業(yè)顯著不同，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)有其自身特點(diǎn)，輸電線路基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)控制條件是抗拔和抗傾覆穩(wěn)定性。

2.2.1 基礎(chǔ)統(tǒng)一命名

輸電線路基礎(chǔ)命名目前無統(tǒng)一術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)，為便于在國內(nèi)、國際上的技術(shù)交流，除了具有輸電線路特點(diǎn)的少數(shù)基礎(chǔ)型式外，原則上應(yīng)與《巖土工程基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)》[15](GB 50279—2014)相一致。針對(duì)此，將目前國內(nèi)常用的輸電線路基礎(chǔ)名稱歸納總結(jié)，如圖1所示。

圖1 輸電線路基礎(chǔ)命名標(biāo)準(zhǔn)

輸電線路基礎(chǔ)按照施工模式不同，整體上分為開挖類基礎(chǔ)與原狀類基礎(chǔ)。原狀類基礎(chǔ)充分利用巖土體自身力學(xué)特性，是基礎(chǔ)選型時(shí)首選的基礎(chǔ)型式，開挖類基礎(chǔ)要結(jié)合具體水文與施工特點(diǎn)選用。

開挖類基礎(chǔ)包括混凝土臺(tái)階式基礎(chǔ)(又稱剛性臺(tái)階基礎(chǔ))、鋼筋混凝土板式基礎(chǔ)(包含直柱與斜柱兩種型式)、裝配式基礎(chǔ)。剛性臺(tái)階式基礎(chǔ)高寬比受限，依靠自身重量和上拔土體提供上拔承載力，基礎(chǔ)自身混凝土量較大，適用于基礎(chǔ)作用力較小、基坑開挖難度較大的工程。鋼筋混凝土板式基礎(chǔ)通過底板配筋可顯著擴(kuò)大底板尺寸，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)格較為靈活，適用范圍也較廣。裝配式基礎(chǔ)適用于工期要求緊急的搶修工程或材料運(yùn)輸不便的沙漠地區(qū)。

原狀類基礎(chǔ)包含掏挖基礎(chǔ)、巖石基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)及其它基礎(chǔ)。掏挖基礎(chǔ)是輸電線路專有的基礎(chǔ)型式，適用于不坍塌的黏土或風(fēng)化程度高的破碎巖石，采用剪切法進(jìn)行上拔承載力計(jì)算。巖石基礎(chǔ)包括巖石錨桿基礎(chǔ)與巖石嵌固基礎(chǔ)，巖石性能好時(shí)采用錨桿基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)時(shí)巖石等代極限剪切強(qiáng)度取值是關(guān)鍵，這一重要設(shè)計(jì)參數(shù)并非巖土體自身特性，在其他行業(yè)中也無此參數(shù)取值，也是輸電線路專有的地質(zhì)參數(shù)，各勘察技術(shù)人員對(duì)此取值看法不一。樁基礎(chǔ)包括干作業(yè)的挖孔樁基礎(chǔ)(人工或機(jī)械開挖)與地下水位高的灌注樁基礎(chǔ)(機(jī)械鉆孔)。微型樁、螺旋錨、沉井及復(fù)合基礎(chǔ)等等均有其自身適用性，只有在某些特殊地形地質(zhì)條件下具有一定的優(yōu)越性。

針對(duì)國網(wǎng)公司管轄的27家省公司110條架空輸電線路的10 463基桿塔基礎(chǔ)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，占比依次為開挖類基礎(chǔ)47.5%(含剛性臺(tái)階基礎(chǔ)和板式直柱基礎(chǔ))、灌注樁基礎(chǔ)27.3%、掏挖基礎(chǔ)16.0%、挖孔樁基礎(chǔ)8.2%、其他基礎(chǔ)1.0%(含巖石基礎(chǔ)、螺旋錨基礎(chǔ)、裝配式基礎(chǔ)、鋼管樁基礎(chǔ)等)。由此可見，開挖類基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、掏挖基礎(chǔ)仍是線路工程中首選的基礎(chǔ)型式。

2.2.2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)選取

開挖類基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)關(guān)注回填土的土體重度與上拔角取值。掏挖基礎(chǔ)需關(guān)注基礎(chǔ)的適用條件，埋深超過3.5D～4.0D時(shí)剪切法不再適用，埋深大于2.5/α不能作為剛性基礎(chǔ)考慮土抗力進(jìn)行水平承載計(jì)算。巖石基礎(chǔ)需關(guān)注巖石等代極限剪切強(qiáng)度的取值，無經(jīng)驗(yàn)時(shí)通過試驗(yàn)確定；巖石條件較好時(shí)群錨基礎(chǔ)的群錨效應(yīng)系數(shù)往往可取1.0。樁基礎(chǔ)需關(guān)注山區(qū)樁基的抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算，斜坡上基礎(chǔ)露頭高度與邊坡保護(hù)距離取值是困擾設(shè)計(jì)的兩大因素。微型樁需關(guān)注高壓注漿提高系數(shù)取值。螺旋錨基礎(chǔ)承載力計(jì)算方法尚處于研究探索階段。復(fù)合基礎(chǔ)重點(diǎn)在于兩種基礎(chǔ)的承載力發(fā)揮程度取值。

2.2.3 基礎(chǔ)選型原則

(1)平原軟土地區(qū)。首選樁基，荷載較小時(shí)可選擇板式直柱基礎(chǔ)，條件受限時(shí)可選擇臺(tái)階式基礎(chǔ)。目前華東地區(qū)，樁基與板式直柱基礎(chǔ)的造價(jià)基本相當(dāng)。

針對(duì)軟土地區(qū)，受到美麗鄉(xiāng)村建設(shè)、五水共治等河道整治等國家政策影響，交通、鐵路、水利行業(yè)的施工技術(shù)人員對(duì)桿塔知之甚少，往往在塔基周圍進(jìn)行大面積、高厚度的堆載，同時(shí)運(yùn)行和維護(hù)人員難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，最終導(dǎo)致板式直柱基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降、甚至滑移現(xiàn)象。

軟土地基，在樁基選型受限時(shí)(如打樁噪音、泥漿池排污受限)，且考慮水文沖刷時(shí)，可選用臺(tái)階式基礎(chǔ)，即使其周圍回填土體將來受到?jīng)_刷流失，臺(tái)階式基礎(chǔ)自身重力仍能維持桿塔穩(wěn)定。

同時(shí)部分對(duì)水位很高的軟土地基，板式直柱基礎(chǔ)底板施工時(shí)支模板、綁扎鋼筋等施工進(jìn)度緩慢，四周抽水難以保證，可選擇施工速度快的剛性臺(tái)階基礎(chǔ)。

(2)丘陵山區(qū)。土體覆蓋層較厚時(shí)選擇掏挖基礎(chǔ)、挖孔樁基礎(chǔ)；巖石覆蓋層薄、巖性較好、坡度較緩時(shí)宜選擇巖石錨桿基礎(chǔ)，選用巖石錨桿基礎(chǔ)時(shí)要結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w條件，選擇技術(shù)力量強(qiáng)的施工隊(duì)伍選擇，并考慮施工錨桿鉆機(jī)、空壓機(jī)的搬運(yùn)，盡量保證連續(xù)應(yīng)用；巖性相對(duì)較差時(shí)可選擇巖石嵌固基礎(chǔ)，荷載較大時(shí)選擇挖孔樁基礎(chǔ)。

巖石錨桿基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性較好，且安全性高。但該基礎(chǔ)對(duì)勘測(cè)、場(chǎng)地條件、施工機(jī)械、施工水平要求較高。地質(zhì)一般要求在強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖石及以上，地形坡度要求平緩，需考慮機(jī)械上山問題。

巖石嵌固基礎(chǔ)常用在強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖及以上、中風(fēng)化軟質(zhì)巖及以上。上部覆土較薄，基礎(chǔ)嵌入巖石一定深度時(shí)，可忽略上部覆土層的抗剪切能力。

2.2.4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化

以結(jié)構(gòu)受力最合理、本體綜合造價(jià)最低為原則，探討基礎(chǔ)的主要設(shè)計(jì)優(yōu)化措施。

板式直柱基礎(chǔ)，上拔控制時(shí)，裂縫開裂驗(yàn)算影響配筋量設(shè)計(jì)；下壓控制時(shí)，采取立柱或地腳螺栓偏心優(yōu)化設(shè)計(jì)，方可有效。

巖石錨桿基礎(chǔ)要拋棄綜合造價(jià)低的“傳統(tǒng)思維模式”，在安全性、環(huán)保性的優(yōu)勢(shì)足夠其強(qiáng)大的生命力，在設(shè)計(jì)中注意短而多、錨樁間距、承臺(tái)嵌巖深度、立柱偏心設(shè)計(jì)，但需要勘察、設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)等四方高度配合方可提高其工程應(yīng)用比例。

挖孔樁基礎(chǔ)采用擴(kuò)底樁計(jì)算模型可以最大程度發(fā)揮覆土下基巖的良好的承載性能，有效減小基礎(chǔ)埋深，提高經(jīng)濟(jì)性及施工安全性。大直徑挖孔樁基礎(chǔ)根據(jù)實(shí)際情況采用地腳螺栓偏心布置。

灌注樁基礎(chǔ)，采用承臺(tái)45度擺放+立柱小偏心的基礎(chǔ)型式。

2.2.5 桿塔與基礎(chǔ)的連接方式

工程中桿塔與基礎(chǔ)的連接采用插入角鋼和地腳螺栓等兩種連接型式。當(dāng)基礎(chǔ)主柱為直柱時(shí)，優(yōu)先采用偏心地腳螺栓連接；當(dāng)基礎(chǔ)立柱為斜柱時(shí)，采用斜頂?shù)啬_螺栓或插入角鋼連接。

斜柱基礎(chǔ)、插入式角鋼基礎(chǔ)在桿塔倒塔受損后，往往有損傷，修復(fù)時(shí)比較困難，影響重新立塔工期，在重冰區(qū)、大風(fēng)區(qū)等易遭受自然災(zāi)害的地區(qū)逐漸淘汰。因此，在中、重覆冰區(qū)，采空區(qū)、巖溶區(qū)、濕陷性黃土、鹽漬土、軟土、凍脹土等特殊地質(zhì)條件的塔位不宜采用插入角鋼，也不宜采用斜柱基礎(chǔ)。

2.3 施工

施工首保安全，同時(shí)必須滿足施工方案可行，在此基礎(chǔ)上才考慮施工的經(jīng)濟(jì)性。

在建設(shè)行業(yè)領(lǐng)域，人工挖孔樁存在施工作業(yè)環(huán)境惡劣、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、危險(xiǎn)性極高、安全保障極差，隨時(shí)受到漏水、涌沙、塌方、毒氣、觸電、高處墜落、物體打擊等安全威脅，是一種落后的施工工藝，被列入“限制類”名單。但山區(qū)輸電線路工程受到施工作業(yè)機(jī)械限制，不得不采取人工挖孔樁基礎(chǔ)，但應(yīng)注意加強(qiáng)安全防護(hù)，埋深超過15 m時(shí)為四級(jí)風(fēng)險(xiǎn)。近年來線路工程發(fā)生的幾起人傷事故都是深基礎(chǔ)開挖過程時(shí)遇到的，如突遇流砂層或護(hù)壁不及時(shí)導(dǎo)致塌孔、放炮后即刻下坑清理而毒氣傷人等。

在線路遷建(改)工程中，老線路下增設(shè)塔基多采取不停電施工，基坑開挖過程中嚴(yán)禁放炮，而大型鉆機(jī)自身高度受限，樁基礎(chǔ)不能采用常規(guī)施工方式，只能采用水磨鉆施工，施工費(fèi)用大幅增加。

東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，施工機(jī)械臨時(shí)進(jìn)場(chǎng)道路需鋪設(shè)鋼棧橋，灌注樁泥漿池布置時(shí)要考慮周邊環(huán)境污染，都對(duì)施工技術(shù)方案與施工費(fèi)用產(chǎn)生影響。塘中立塔，塔基不要立在塘中央，也不宜立在兩處魚塘里。

軟土地區(qū)，挖掘機(jī)回填基坑過程中要確?；A(chǔ)立柱穩(wěn)固不側(cè)移。山區(qū)采用高低腿時(shí)嚴(yán)禁開方，切忌將塔腳埋入土中。濕陷性黃土或膨脹土應(yīng)注意地表防水和排水措施的實(shí)施工作。煤礦等采空區(qū)預(yù)留絲扣較長的加長地腳螺栓來調(diào)節(jié)地基的不均勻沉降。

2.4 檢測(cè)

基礎(chǔ)質(zhì)量檢測(cè)是隱蔽工程中必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，科學(xué)的檢測(cè)是防止基礎(chǔ)等隱蔽工程質(zhì)量問題的有效手段。

開挖類基礎(chǔ)的檢測(cè)主要為混凝土強(qiáng)度和鋼筋保護(hù)層厚度，已包含在施工質(zhì)量驗(yàn)收要求中，其中混凝土強(qiáng)度要求28 d齡期標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件，若在現(xiàn)場(chǎng)條件養(yǎng)護(hù)，其強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)除以0.88后使用[16]。對(duì)不適宜夯實(shí)的土壤，回填土應(yīng)分層填實(shí)，密度要求要達(dá)到原狀土密度的80%以上，必要時(shí)二次補(bǔ)填[17]，沒有必要按密實(shí)度控制回填土質(zhì)量。

原狀類基礎(chǔ)(掏挖基礎(chǔ)、巖石嵌固基礎(chǔ))宜采用聲波透射法對(duì)樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)，鉆芯法可作為補(bǔ)充檢測(cè)手段。

樁基礎(chǔ)采用低應(yīng)變、聲波透射法、鉆芯法檢測(cè)樁身完整性，采用高應(yīng)變法判定樁豎向抗壓承載力。高應(yīng)變檢測(cè)時(shí)需注意：第一驗(yàn)收試驗(yàn)的單樁豎向抗壓承載力特征值Ra取max{1.85Ni，1.54Nimax}；第二要保證重錘的重量，不小于0.02Ra[18]。

當(dāng)下，由于線路工程的點(diǎn)線狀特點(diǎn)，為了規(guī)避規(guī)范[19]強(qiáng)制性條文要求，挖孔樁基礎(chǔ)(人工或機(jī)械)被簡稱為“挖孔基礎(chǔ)”，回避工程樁的承載力檢驗(yàn)要求。這一“有創(chuàng)意”的獨(dú)特思路，是否科學(xué)，值得我們技術(shù)人員反思。如何解決與其他行業(yè)之間的技術(shù)交流與融合，也需要我們深入探討。

巖石錨桿基礎(chǔ)應(yīng)進(jìn)行錨桿抗拔承載力檢測(cè)，單根錨樁承載力取1.6Timax[20]，檢測(cè)數(shù)量不少于總數(shù)的5%，建議不小于6根。

3 基礎(chǔ)工程運(yùn)行維護(hù)管理

輸電線路建設(shè)經(jīng)歷了十余年的快速增長，后特高壓時(shí)代隨著基建投資的回落，線路運(yùn)行維護(hù)將進(jìn)入嶄新的階段。桿塔除了極端自然災(zāi)害(風(fēng)、雪)受損外，很多桿塔受損都是由于基礎(chǔ)的不均勻變形造成的。因此應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)工程的健康診斷，提出輸電線路基礎(chǔ)工程健康狀態(tài)的綜合評(píng)價(jià)方法，建立監(jiān)測(cè)+診斷+修復(fù)的基礎(chǔ)工程產(chǎn)業(yè)鏈一體化運(yùn)維管理模式。

開挖類基礎(chǔ)回填不到位、余土隨意堆砌導(dǎo)致表層土體滑塌形成“黃色瀑布”；軟土附近堆載導(dǎo)致四個(gè)塔腿產(chǎn)生不均勻沉降；突發(fā)暴雨沖刷導(dǎo)致河道改道，基礎(chǔ)未考慮沖刷而整體失穩(wěn)；臨近道路的斜柱板式基礎(chǔ)受到頻繁重車荷載的影響，致使基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降而引起上部桿塔構(gòu)件扭曲變形；城區(qū)中臨近基坑開挖對(duì)已有鐵塔基礎(chǔ)的影響等等。運(yùn)行維護(hù)中，由于各種人類活動(dòng)或自然災(zāi)害導(dǎo)致的基礎(chǔ)不均勻沉降是運(yùn)行維護(hù)技術(shù)人員最為頭疼的問題，鐵塔基礎(chǔ)加固修復(fù)的原則是“避、抗、拆”，基礎(chǔ)加固修復(fù)是一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，在工程搶險(xiǎn)中應(yīng)邊學(xué)邊做，以理論指導(dǎo)實(shí)踐、以實(shí)踐驗(yàn)證理論。

4 基礎(chǔ)工程的研究新進(jìn)展

4.1 研究成果

截至2018年底，國網(wǎng)公司在輸變電工程設(shè)計(jì)與施工領(lǐng)域共驗(yàn)收138個(gè)科技項(xiàng)目，分布在變電站設(shè)計(jì)、輸電線路設(shè)計(jì)、施工與施工裝備研發(fā)等三個(gè)方向，其中牽涉到輸電線路基礎(chǔ)的科技項(xiàng)目約20個(gè)，占比14%。在基礎(chǔ)型式方面，開展了裝配式基礎(chǔ)、板式直柱基礎(chǔ)底板、微型管樁、巖石嵌固基礎(chǔ)、山區(qū)挖孔類基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)技術(shù)；在不良地質(zhì)方面，選取鹽漬土、凍土、膨脹土、采動(dòng)區(qū)等開展了工程治理措施研究；在機(jī)械化施工方面，研究了全過程機(jī)械化施工、基礎(chǔ)模塊化選型等；還針對(duì)搶修工程基礎(chǔ)選型、強(qiáng)腐蝕環(huán)境下灌注樁基礎(chǔ)、基礎(chǔ)施工成孔等方面開展了系統(tǒng)研究。

4.1.1 基礎(chǔ)選型方向

(1)裝配式基礎(chǔ)。提出了裝配式基礎(chǔ)適用的地質(zhì)地形條件，通過支架布置型式與連接方式優(yōu)化了斜置角錐支架的偏心混凝土板條裝配式基礎(chǔ)，研究了裝配式基礎(chǔ)的主要運(yùn)輸工具及起重設(shè)備，研究了裝配式基礎(chǔ)的施工質(zhì)量控制與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

(2)板式直柱基礎(chǔ)。研究了寬高比2.5～4.0時(shí)板式直柱基礎(chǔ)的基底土壓力分布規(guī)律及其正截面彎矩計(jì)算方法，提出了板式直柱基礎(chǔ)的底板反力分布模型及截面彎矩計(jì)算公式。

(3)巖石嵌固基礎(chǔ)。提出了典型巖石地基“等代極限剪切強(qiáng)度”的合理取值，提出了山區(qū)巖石嵌固基礎(chǔ)邊坡保護(hù)距離的確定方法，制定了山區(qū)輸電線路桿塔基礎(chǔ)的選型原則。

(4)山區(qū)挖孔類基礎(chǔ)。建議深埋嵌巖樁不擴(kuò)底；影響樁頂水平位移的關(guān)鍵因素是覆蓋層厚度和露頭高度，其中提高樁徑對(duì)改善基頂水平位移最為敏感，提高配筋率有些許影響，增加埋深不影響。

(5)新型基礎(chǔ)選擇。形成了沙漠地區(qū)沉井基礎(chǔ)、后注漿灌注樁、掏挖錨桿復(fù)合基礎(chǔ)、板樁復(fù)合基礎(chǔ)等環(huán)保性基礎(chǔ)的工程設(shè)計(jì)、施工技術(shù)。

4.1.2 不良地質(zhì)災(zāi)害及腐蝕方向

(1)不良地質(zhì)條件下基礎(chǔ)選取。開展了凍土地區(qū)鉆孔灌注樁基礎(chǔ)型式、承載能力、施工工藝研究，研制適用于軟土地區(qū)的微型預(yù)應(yīng)力混凝土管樁及配套沉樁機(jī)械，開展直流輸電線路工程凍土基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)及穩(wěn)定性分析。

(2)在腐蝕方向提出了鹽漬土和凍土條件下輸電線路桿塔基礎(chǔ)混凝土配置方法和防腐措施。針對(duì)強(qiáng)腐蝕環(huán)境下，基于內(nèi)部防腐角度提出了灌注樁基礎(chǔ)的綜合技術(shù)方法，采用適當(dāng)防護(hù)措施可在線路工程中得到應(yīng)用。

4.2 未來研究方向

近年來線路基礎(chǔ)工程領(lǐng)域取得了系列研究成果，并成功應(yīng)用于實(shí)際工程中，但隨著環(huán)境問題日益敏感、水土保持日益重視、余土外運(yùn)無地堆放，良好輸電通道規(guī)劃也變得更加困難，采空塌陷區(qū)、高山峻嶺區(qū)、嚴(yán)寒酷暑區(qū)、軟土泥沼區(qū)等異常復(fù)雜的地質(zhì)條件、地貌環(huán)境必然要對(duì)現(xiàn)有的相關(guān)基礎(chǔ)規(guī)范進(jìn)行系列挑戰(zhàn)。針對(duì)基礎(chǔ)工程的科技攻關(guān)，基建與運(yùn)行維護(hù)相互配合，提早介入、開展系列化科技項(xiàng)目研究工作，為基礎(chǔ)工程的安全穩(wěn)定提供技術(shù)支持。

(1)水土保持等環(huán)保領(lǐng)域。隨著同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入運(yùn)行“三同時(shí)”的實(shí)施，水土保持、環(huán)境保護(hù)等影響著基礎(chǔ)工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)及運(yùn)行維護(hù)，目前工程技術(shù)措施仍缺乏針對(duì)性和可操作性，擋土墻、堡坎的修筑是否有利于水土保持仍有異議，工程量計(jì)量與取費(fèi)仍無詳細(xì)定額標(biāo)準(zhǔn)，因此應(yīng)開展集預(yù)防和治理于一體的水土保持設(shè)計(jì)、施工及水土流失防治綜合技術(shù)措施研究。

(2)加固修復(fù)等健康診斷領(lǐng)域?；A(chǔ)工程的健康診斷、修復(fù)加固是未來的熱點(diǎn)工程技術(shù)，目前尚未有針對(duì)線路工程自身特點(diǎn)，提出成套化的基礎(chǔ)診斷方法及修復(fù)加固技術(shù)，指導(dǎo)工程實(shí)施。

(3)基礎(chǔ)自身設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)有規(guī)范已明確規(guī)定了各類基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法，但精細(xì)化設(shè)計(jì)成為必然，而推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)又成為重中之重，我國國情及行業(yè)特點(diǎn)決定了不能給予技術(shù)人員太大的自主設(shè)計(jì)權(quán)，因此某些關(guān)鍵課題仍需深入研究、盡早解決。如樁基礎(chǔ)應(yīng)探討箍筋加密區(qū)范圍與抗拔系數(shù)、地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)等設(shè)計(jì)參數(shù)精準(zhǔn)取值等方向，巖石基礎(chǔ)應(yīng)重點(diǎn)在探討是否取消“巖石等代極限剪切強(qiáng)度”等方向進(jìn)行攻關(guān)，機(jī)械化施工的新型螺旋錨基礎(chǔ)應(yīng)重點(diǎn)開展設(shè)計(jì)計(jì)算方法與施工標(biāo)準(zhǔn)化研究，沙漠加筋格柵、水泥固化等措施的長久穩(wěn)定性問題。

5 結(jié) 語

輸電線路基礎(chǔ)工程的建設(shè)要貫徹安全第一、施工可行，適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)性的原則，規(guī)劃、基建、運(yùn)行維護(hù)要協(xié)調(diào)統(tǒng)一，同時(shí)要考慮水土保持等環(huán)境影響。

在基建階段，基礎(chǔ)命名要統(tǒng)一化、設(shè)計(jì)要精細(xì)化、施工要機(jī)械化、檢測(cè)要標(biāo)準(zhǔn)化。在運(yùn)行維護(hù)階段，加強(qiáng)巡視及健康診斷，超前預(yù)防及治理。

基礎(chǔ)工程已取得大量的科研成果，下一步要在水土保持、健康診斷、基礎(chǔ)精細(xì)化設(shè)計(jì)等方向深入研究，解決困擾工程建設(shè)的系列難題。