試析巖石錨桿淺埋臺階基礎(chǔ)在110kV輸電線路中的設(shè)計及實踐

摘 要：隨著110KV輸電線路規(guī)模的擴(kuò)大，對其設(shè)計工作提出了更高要求。特別是桿塔設(shè)計，直接關(guān)乎整體質(zhì)量，需采取正確的基礎(chǔ)形式。在此先簡單介紹了幾種常見的基礎(chǔ)形式，然后結(jié)合實際案例對巖石錨桿淺埋基礎(chǔ)形式的設(shè)計和應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：巖石錨桿；臺階式基礎(chǔ)；110KV輸電線路

0 引言

目前的輸電線路多為架空線路，作為其基礎(chǔ)支撐，鐵塔設(shè)計顯得尤為重要。若鐵塔基礎(chǔ)不穩(wěn)，在大風(fēng)大雨天氣傾斜或倒塌，勢必會影響到整個輸電線網(wǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致停電，甚至引發(fā)安全事故。因此對鐵塔基礎(chǔ)施工必須加強重視，精確計算合理設(shè)計，以保證鐵塔基礎(chǔ)的牢固。

1 110KV輸電線路設(shè)計中的幾種常見桿塔基礎(chǔ)形式

1.1 臺階式基礎(chǔ)

屬于傳統(tǒng)的一種形式，主柱為直立式，底板剛性抗壓，不配鋼筋，長度和寬度一致，主要通過土體和混凝土重量抗拔。該基礎(chǔ)工藝簡便，容易掌握，且質(zhì)量較有保證。常用C10級混凝土做保護(hù)帽，子啊地下水位較高的桿塔工程中應(yīng)用最多。

1.2 板式基礎(chǔ)

底板配有鋼筋，由于不受剛性角限制，所以長度和寬度可以不同。該基礎(chǔ)埋深較淺，開挖工程量相對較少，施工比較簡單。通常應(yīng)用于地質(zhì)條件較差的工程，如地基承載力弱，或地下水有流砂現(xiàn)象出現(xiàn)，挖掘深度有限，則宜選擇柔性大板基礎(chǔ)淺埋。

1.3 插入式基礎(chǔ)

與板式基礎(chǔ)不同的是，插入式基礎(chǔ)的主柱具有一定的傾斜角，采用角鋼斜插到底的形式，對提高抗拔穩(wěn)定性頗為有利，且能夠減少主筋使用量。因為主柱和塔腿主材保持著同樣的坡度，主材內(nèi)力能夠通過主柱軸線直接傳到底板，使得底板偏心彎矩大大減少。該基礎(chǔ)的應(yīng)用范圍較廣。

2 巖石錨桿淺埋臺階基礎(chǔ)在110kV輸電線路中的設(shè)計

2.1 實際案例

某段110KV輸電線路長3.2Km，經(jīng)過大片水田，架空線路設(shè)計有9座桿塔。從地質(zhì)勘察結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，地下水位為0.4—0.5m，土質(zhì)從上而下以可塑粘土和完整微風(fēng)化灰?guī)r為主。經(jīng)分析比較，在桿塔基礎(chǔ)施工中采用臺階式基礎(chǔ)較為方便，但就現(xiàn)場而言，硬質(zhì)灰?guī)r較多，地基承載力強，能夠承受桿塔壓力。但為了提高基礎(chǔ)抗拔水平，還需作進(jìn)一步考慮。

2.2 巖石錨桿

在輸電線路施工中需用到許多機械設(shè)備，雖然性能不斷改進(jìn)，但隨著施工條件日益復(fù)雜，這些機械設(shè)備的外形體積并未減小，以至于出現(xiàn)運輸困難。巖石錨桿的應(yīng)用則能解決這些問題，在減少勞動量、節(jié)約成本的同時，對環(huán)境污染也比較少。

2.3 設(shè)計計算工作

因為該工程采用的是巖石錨桿淺埋基礎(chǔ)形式，結(jié)合其自身特點考慮，只需考慮分析上拔穩(wěn)定性即可，而錨桿是提供抗拔力之源，所以主要以錨桿為計算對象。

首先是單根錨桿受到的上拔力Ti，其計算公式為：Ti = （T - Qf）/n + Mx×Yi/ΣYi2 +My×Xi/ΣXi2 。此式中，Ti為單根錨桿實際受力，T為基礎(chǔ)上拔力設(shè)計值，Qf為基礎(chǔ)自重，n為錨桿的總數(shù)量。Xi和Yi分別為錨桿i到通過群桿重心的Y軸和X軸的距離，Mx和My分別為Px和Py對通過群桿重心的Y軸和X軸的力矩。

其次是單根錨桿巖石的抗剪力，也有相應(yīng)的要求，至少要滿足下面的不等式：π×h0×τs×（D+h0）≥γf×Ti。其中，h0為錨桿的有效錨固長度，τs為巖石等代極限剪切強度，D為鋪孔直徑，γf為基礎(chǔ)附加分項系數(shù)，直線塔和耐張塔較為常用，分別取值1.1和1.6，按照行業(yè)規(guī)定取值。

而群錨桿巖石的抗剪力要滿足以下公式：π×h0×τs×（c+h0）+Qf ≥ γf×T，其中c表示群錨桿的外切直徑。

然后就是錨桿和砂漿之間的粘結(jié)力，計算時務(wù)必要滿足以下要求：π×h0×d×τa ≥ γf×Ti。其中，τa為鋼筋一砂漿或細(xì)石混凝土之間的粘結(jié)強度，若混凝土強度為C30，則要保證期其粘結(jié)強度為3000KPa。最后是砂漿和巖石之間的粘結(jié)力，應(yīng)滿足下式要求：π×h0×D×≥ γf×Ti。其中，D為錨孔直徑，τb 表示的是砂漿與巖石之間的粘結(jié)強度特征值。

3 巖石錨桿淺埋臺階基礎(chǔ)在110kV輸電線路中的實踐

3.1 準(zhǔn)備階段

主要是抄平和墊層施工工作。 為了使基礎(chǔ)底面標(biāo)高符合設(shè)計要求，施工基礎(chǔ)前應(yīng)在基面上定出基礎(chǔ)底面標(biāo)高。為了保護(hù)基礎(chǔ)的鋼筋，施工基礎(chǔ)前應(yīng)在基面上澆筑C10的細(xì)石砼墊層。

3.2 鋼筋工作

按鋼筋位置線布放基礎(chǔ)鋼筋。放線時，根據(jù)施工圖紙要求，在墊層表面上彈出鋼筋位置線。其次是施工工藝，在基礎(chǔ)墊層上彈出底板鋼筋位置線→鋼筋半成品運輸?shù)轿弧挤配摻?→鋼筋綁扎、驗收。

3.3 支模

根據(jù)基礎(chǔ)施工圖樣的尺寸制作每一階梯模板，支模順序由下至上逐層向上安裝。

3.4 混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)

澆筑與振搗混凝土?xí)r不應(yīng)發(fā)生初凝和離析現(xiàn)象，其塌落度必須符合相關(guān)的規(guī)定。 在澆筑應(yīng)經(jīng)常觀察模板、鋼筋、預(yù)留孔洞、預(yù)埋件和插筋等有無移動、變形或堵塞情況，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即處理，并應(yīng)在已澆筑的混凝土初凝前修正完好。凝土澆筑完畢后，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，應(yīng)按施工技術(shù)方案及時采取有效的養(yǎng)護(hù)措施。

3.5 拆模

拆模順序一般是先支后拆，后支先拆，先拆除側(cè)模板，后拆除底模板。重大復(fù)雜模板的拆除，事前應(yīng)制定拆模方案。模板的拆除日期取決于混凝土的強度、模板的用途、結(jié)構(gòu)的性質(zhì)、混凝土硬化時的氣溫等因素。

4 結(jié)束語

隨著用電需求的增加，輸電線路覆蓋面積越來越廣，電網(wǎng)日益復(fù)雜，設(shè)計工作顯得尤為重要。稍有不合理之處，就可能會影響整個電力系統(tǒng)。桿塔設(shè)計施工是一項重要內(nèi)容，巖石錨桿淺埋臺階基礎(chǔ)形式在質(zhì)量、成本和工藝上都比較具有優(yōu)勢，應(yīng)合理應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡歷：應(yīng)文清（1964—），男，福建南平人，助工，研究方向：輸電線路。