高壓輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)課件

系列講座4系列講座41高壓輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)ppt課件2基礎(chǔ)分類(按開挖類型)1)原狀土基礎(chǔ)掏挖基礎(chǔ)半掏挖基礎(chǔ)巖石基礎(chǔ)嵌固式基礎(chǔ)錨桿基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)灌注樁基礎(chǔ)挖孔樁基礎(chǔ)2)大開挖基礎(chǔ)素混凝土基礎(chǔ)鋼筋混凝土基礎(chǔ)

基礎(chǔ)分類3高壓輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)ppt課件4高壓輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)ppt課件5高壓輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)ppt課件6高壓輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)ppt課件7基礎(chǔ)分類1按制作類型現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)插入式基礎(chǔ)裝配式基礎(chǔ)金屬基礎(chǔ)預(yù)制混凝土基礎(chǔ)灌注樁基礎(chǔ)2按地質(zhì)條件要求常規(guī)基礎(chǔ)重力式基礎(chǔ)聯(lián)合式基礎(chǔ)(垡基)

復(fù)合式沉井基礎(chǔ)3按自然條件要求不等高基礎(chǔ)基礎(chǔ)分類8選擇基礎(chǔ)型式的基本原則1不等高基礎(chǔ)與鐵塔長(zhǎng)短腿配合2優(yōu)先選用原狀土基礎(chǔ)3運(yùn)輸困難地區(qū)可選用裝配式基礎(chǔ)4地質(zhì)條件較差時(shí)可選用樁基礎(chǔ)選擇基礎(chǔ)型式的基本原則9

幾個(gè)值得注意的問題

1插入式基礎(chǔ)

自插入式基礎(chǔ)問世以來(lái)，由于其經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)已成為工程設(shè)計(jì)首選的基礎(chǔ)型式。但工程中由于受氣候、地形等諸方面的影響，還是要客觀的確定它的使用范圍。如在易發(fā)生覆冰災(zāi)害的南方地區(qū)，就應(yīng)慎重考慮選取這種基礎(chǔ)型式。如廣東目前使用的插入式斜柱斜面塔腳板式基礎(chǔ)型式，就規(guī)避了出現(xiàn)災(zāi)害性倒塔后插入角鋼也隨之破壞，給搶修帶來(lái)困難的難題。

2009年3月11日我參加了廣東省電力設(shè)計(jì)研究院《超高壓送電線路鐵塔基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)的研究及應(yīng)用》科研成果的評(píng)審會(huì)。該項(xiàng)目研究的斜柱基礎(chǔ)和斜柱挖孔樁基礎(chǔ)使用了傳統(tǒng)的地腳螺栓連接方式，基礎(chǔ)柱頂面垂直于鐵塔主材準(zhǔn)線，地腳螺栓不用火曲，基礎(chǔ)施工也不再受插入角鋼供貨影響，采用傳統(tǒng)的地腳螺栓鏈接方式，更易于應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害。目前廣東已全面推廣應(yīng)用了這項(xiàng)新技術(shù)。

插入式基礎(chǔ)在近二十多年得到了廣范地推廣和應(yīng)用，其中有得也有失。鑒于該基礎(chǔ)型的大量應(yīng)用現(xiàn)狀，和廣東已全面推廣應(yīng)用了基礎(chǔ)柱頂面垂直于鐵塔主材準(zhǔn)線，以傳統(tǒng)的地腳螺栓連接方式的斜柱基礎(chǔ)替代插入式角鋼的斜柱基礎(chǔ)型式，這個(gè)問題已涉及設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、工程造價(jià)等多個(gè)方面，值得我們?cè)诠こ淘O(shè)計(jì)中給予足夠的重視。幾個(gè)值得注意的問題10

我們可從一位網(wǎng)友的帖子中看一個(gè)很有代表性的觀點(diǎn)：

優(yōu)秀的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案不僅要科學(xué)合理、材料節(jié)約、型式環(huán)保，而且還應(yīng)考慮施工安全性、施工工藝性和施工成本等方面的問題。主角鋼插入式基礎(chǔ)，以其結(jié)構(gòu)科學(xué)合理、節(jié)省材料的優(yōu)點(diǎn)而被廣范應(yīng)用于各種電壓等級(jí)的輸電線路工程中，但因其插腿找正工藝復(fù)雜、幾何尺寸控制點(diǎn)多、工藝標(biāo)準(zhǔn)較高等特點(diǎn)，也給施工帶來(lái)了一定困難。特別是高懸式主角鋼插入式基礎(chǔ)，插腿的固定找正尤為困難。地腳螺栓式基礎(chǔ)是傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)型式，具有型式簡(jiǎn)單、支模找正方便、幾何受控點(diǎn)少、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)較低等優(yōu)點(diǎn)。另外，通過2008年初我國(guó)南方電網(wǎng)的冰凍災(zāi)害可知，地腳螺栓式基礎(chǔ)較插腿式基礎(chǔ)受損率較低且便于修復(fù)，說明了地腳螺栓式基礎(chǔ)比主角鋼插入式基礎(chǔ)的抗災(zāi)能力強(qiáng)。斜插式地腳螺栓基礎(chǔ)綜合了主角鋼插入式基礎(chǔ)和地腳螺栓式基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)，是一種可以推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)型式。至于基坑型式，本人認(rèn)為斜掏式基坑對(duì)地質(zhì)條件要求較高，開挖過程存在著很大的安全隱患，且基坑斜度又難以控制，幾何尺寸不易達(dá)到設(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，因此還是以直柱挖掏型式為宜。附：照片1：斜插式地腳螺栓基礎(chǔ)（來(lái)源：在建云廣±800kV直流線路工程）照片2：普通地腳螺栓基礎(chǔ)（來(lái)源：在建寶德±500kV直流線路工程）照片3：災(zāi)后修復(fù)主角鋼插入式基礎(chǔ)（來(lái)源：雙甌500kV線路災(zāi)后重建工程）我們可從一位網(wǎng)友的帖子中看一個(gè)很有代表性的觀點(diǎn)：11照片1：斜插式地腳螺栓基礎(chǔ)（來(lái)源：在建云廣±800kV直流線路工程）照片1：斜插式地腳螺栓基礎(chǔ)（來(lái)源：在建云廣±800kV直流線12照片2：普通地腳螺栓基礎(chǔ)（來(lái)源：在建寶德±500kV直流線路工程）照片2：普通地腳螺栓基礎(chǔ)（來(lái)源：在建寶德±500kV直流線路13照片3：災(zāi)后修復(fù)主角鋼插入式基礎(chǔ)（來(lái)源：雙甌500kV線路災(zāi)后重建工程）照片3：災(zāi)后修復(fù)主角鋼插入式基礎(chǔ)（來(lái)源：雙甌500kV線路災(zāi)142濕陷性黃土地基處理方法

鐵塔基礎(chǔ)的地基處理不同于其它建筑物地基的處理，鐵塔地基處理主要是全部或部分消除其濕陷性。對(duì)自重濕陷性黃土地基，由于地基的濕陷量和濕陷變形與自重濕陷性土層的厚度、浸水面積有關(guān)，而與壓層厚度無(wú)關(guān)，所以必須處理基礎(chǔ)地面以下的全部自重濕陷性黃土層。

在非自重濕陷性黃土地基上:對(duì)Ⅰ級(jí)濕陷性黃土一般不需要地基處理。對(duì)于Ⅱ級(jí)處理厚度為1．0～1．5m，如處理厚度小于1．0m時(shí)，濕陷性仍要危及鐵塔的安全。對(duì)于Ⅲ級(jí)濕陷性黃土，處理厚度為1．0～2．0m，Ⅳ級(jí)應(yīng)為2.0～3.0m。濕陷性黃土層的鐵塔基礎(chǔ)地基處理方法很多，常用的方法有灰土墊層法。各種處理方法都有它的適用范圍，局限性和優(yōu)缺點(diǎn)。在確定鐵塔地基處理方案時(shí)，往往可根據(jù)工程的具體情況對(duì)幾種處理方法進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及施工進(jìn)度等方面的比較?；彝翂|層具有強(qiáng)度有保障、水穩(wěn)定性和抗?jié)B性好，施工工藝簡(jiǎn)單，取材容易，費(fèi)用較低的特點(diǎn)被廣泛的使用。2濕陷性黃土地基處理方法153凍漲土基礎(chǔ)

土壤的凍結(jié)會(huì)對(duì)架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)產(chǎn)生不同程度的影響。我國(guó)東北地區(qū)《高寒及沼澤地區(qū)桿塔基礎(chǔ)凍脹問題調(diào)查報(bào)告》統(tǒng)計(jì)資料表明，東北地區(qū)110-220kV就有因地基土凍脹，桿塔基礎(chǔ)失穩(wěn)而倒桿或倒塔的災(zāi)害事故發(fā)生。不由得人們不對(duì)這一問題引起重視。因此,架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)的防凍在設(shè)計(jì)中應(yīng)給予充分的考慮就勢(shì)所必然了。架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)的防凍取決于對(duì)基礎(chǔ)周圍土層情況、土壤凍結(jié)深度、凍脹性類別的判別或處于積水中的基礎(chǔ)的水深、結(jié)冰的情況以及基礎(chǔ)形式的選擇等多種因素的影響。這首先應(yīng)從作用于基礎(chǔ)上的凍脹力的作用機(jī)理進(jìn)行分析，針對(duì)本工程具體情況繼而采取對(duì)策措施。3凍漲土基礎(chǔ)161）凍脹力的作用機(jī)理土體凍結(jié)時(shí)，土體內(nèi)的自由水相將變成冰，使土體澎脹而產(chǎn)生向周圍擴(kuò)張的張力。當(dāng)這個(gè)張力受到基礎(chǔ)的制約，就要對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生力的作用，我們稱這種力為土的凍脹力。為了在工程設(shè)計(jì)中，易于對(duì)這種凍脹力的作用機(jī)理進(jìn)行分析，依其與基礎(chǔ)的相互作用關(guān)系將其分為三類：水平凍脹力：垂直于基礎(chǔ)側(cè)面的凍脹力切向凍脹力：沿著基礎(chǔ)側(cè)面向上作用的凍脹力法向凍脹力：垂直于基礎(chǔ)底面凍脹力1）凍脹力的作用機(jī)理17

水平凍脹力是土體凍結(jié)時(shí)，土體橫向澎脹擴(kuò)張傳遞到基礎(chǔ)側(cè)面上的脹力。這時(shí)對(duì)基礎(chǔ)的穩(wěn)定狀態(tài)而言，作用在基礎(chǔ)周圍的水平凍脹力均呈對(duì)稱性，對(duì)稱等值荷載的作用效果等于零，所以對(duì)稱性的水平凍脹力對(duì)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性不產(chǎn)生任何影響。但它將增大凍土與基礎(chǔ)間的凍結(jié)強(qiáng)度，間接地使作用于基礎(chǔ)上的切向凍脹力增大。切向凍脹力是土與基礎(chǔ)側(cè)表面凍結(jié)在一起，并具有一定凍結(jié)強(qiáng)度時(shí)，土體向上澎脹運(yùn)動(dòng)的作用力以剪力形式傳遞給基礎(chǔ)的一種剪力。這也是凍土地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要內(nèi)容。世界各國(guó)的業(yè)內(nèi)人員對(duì)此都十分關(guān)注，并盡力研究減少切向凍脹力的有效措施。水平凍脹力是土體凍結(jié)時(shí)，土體橫向澎脹擴(kuò)張傳遞18

我國(guó)的電力專家對(duì)這一克服切向凍脹力問題進(jìn)行了深入的研究和探討，深入的分析了非飽和粘性土最大切向凍脹力一般出現(xiàn)在70%最大凍深時(shí)，和飽和粘性土及沙類土出現(xiàn)在80%最大凍深時(shí)而后隨凍深逐漸降低的凍脹特性，對(duì)比JGJ118-89《凍土地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《鋼筋混凝土橋樁切向凍脹力研究》成果，提出了適用于承受上拔荷載的受拉基礎(chǔ)或拉、壓可變的輸電線路桿塔基礎(chǔ)的各種土壤、各凍脹類別計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度切向凍脹力極限設(shè)計(jì)值，及其計(jì)算模式，為輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)考慮凍脹的影響找到了一個(gè)科學(xué)、適用的方法。我國(guó)的電力專家對(duì)這一克服切向凍脹19

法向凍脹力是土體凍結(jié)時(shí)，土體澎脹在垂直方向擴(kuò)張的垂直脹力。在日、美、丹麥、加拿大等國(guó)地基設(shè)計(jì)規(guī)范中，規(guī)定了基礎(chǔ)的埋深一律不小于凍深，這一規(guī)定和我國(guó)目前的輸電線路桿塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)埋深也不小于凍深的處理方法一致，其目的就是要消除基底法向凍脹力。而前蘇聯(lián)和我國(guó)GBJ7-89《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》目前還采用基底允許有殘留凍土層、僅適用于承受下壓荷載的永久受壓基礎(chǔ)，不適用于承受上拔荷載的受拉基礎(chǔ)或拉、壓可變的輸電線路桿塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)理念。法向凍脹力是土體凍結(jié)時(shí)，土體澎脹202）克服凍脹力的方法適用于架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)克服凍脹力的基礎(chǔ)形式有：棱臺(tái)形主柱臺(tái)階式基礎(chǔ)：當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)凍深與基礎(chǔ)埋深相近時(shí)，除將基礎(chǔ)底盤埋置在標(biāo)準(zhǔn)凍深線以下外，尚宜將基礎(chǔ)主柱設(shè)計(jì)成棱臺(tái)形。據(jù)國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)研究結(jié)果，當(dāng)棱臺(tái)坡度（單側(cè)）≥15%時(shí)，就可以有效地使切向凍脹力得以釋放，以克服切向凍脹力的影響，這是一個(gè)較為簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)、方便的方法之一。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)凍深較淺，基礎(chǔ)埋深較深，兩者相差較大時(shí)，經(jīng)計(jì)算凍深線以下的抗力，大于標(biāo)準(zhǔn)凍深切向凍脹力極限設(shè)計(jì)值乘以基側(cè)周圍凍結(jié)面積，即切向凍脹力以及相應(yīng)設(shè)計(jì)條件組合的基礎(chǔ)上拔作用力之和時(shí)，則可采用常規(guī)形式的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。灌注樁或打入樁基礎(chǔ)：當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)凍深較深的多年凍土地基，或軟弱強(qiáng)凍脹地基，則適用灌注樁或打入樁這種深型基礎(chǔ)。它的抗力則取樁與不凍土產(chǎn)生的摩阻力、上部結(jié)構(gòu)的自重力、基礎(chǔ)的自重力三者之和。自然，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)凍深較淺，地基土雖軟弱但非強(qiáng)凍脹時(shí)，就沒有必要使用費(fèi)用高的樁基礎(chǔ)了。另：對(duì)埋置于土中的基礎(chǔ)，克服作用于基礎(chǔ)上的凍脹力的方法，還可用部分置換回填土的辦法。即在基礎(chǔ)周圍一定泛圍內(nèi)，使用非凍脹性材料，置換掉原開挖出的土體（如圖4），使凍脹力作用到非凍脹性材料時(shí)就大部被釋放，避免凍脹力直接作用到基礎(chǔ)上。這種方法在東北220kV工程中已采用，至今未發(fā)現(xiàn)問題。2）克服凍脹力的方法21

4基礎(chǔ)防腐問題

近期工程中基礎(chǔ)防腐問題已成又一個(gè)人們關(guān)注的熱點(diǎn)。隨著國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)防腐蝕要求的提高，使得輸電行業(yè)基礎(chǔ)防腐面臨著一個(gè)難以逾越陡坎。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)防腐蝕要求的基本措施，落腳于提高混凝土標(biāo)號(hào)。對(duì)于建筑行業(yè)來(lái)說，大都建于城鎮(zhèn)，集中于點(diǎn)，可使用商品混凝土，是一個(gè)不難解決的問題。而對(duì)于輸電行業(yè)動(dòng)徹幾百上千公里，地形復(fù)雜，有的地段荒無(wú)人煙，采購(gòu)商品混凝土談何容易。工程招標(biāo)中哪家投標(biāo)商也不敢不承諾使用采購(gòu)商品混凝土，一但中標(biāo)，就憑這么多年積累的工程經(jīng)驗(yàn)，攪拌澆灌C30混凝土已是極點(diǎn)，對(duì)澆制C40混凝土的要求多露難色。因而設(shè)計(jì)在確定選擇混凝土標(biāo)號(hào)時(shí)就應(yīng)權(quán)衡自己行業(yè)的特點(diǎn)和工程經(jīng)驗(yàn)，審慎的對(duì)待這一問題。如只知簡(jiǎn)單的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，不做多方面的分析，采取適當(dāng)可行的對(duì)策，就無(wú)法正常的搞好工程建設(shè)。4基礎(chǔ)防腐問題225基