前言
基础作为送电线路体系的重要组成部分, 在设计、施工等方面都具有明显的行业特点, 因为输电线路基础即承受下压力又承受上拔力, 同时还有较大的水平力作用。基础设计在安全、可靠的前提下, 应尽量做到经济、环保, 减少施工对环境的破坏。近年来随着电网建设、改造力度的加大, 线路的路径走向受到城镇化建设发展的制约, 架空送电线路建设的外部空间越来越小, 路径选择难度增大。如何选择合理的基础型式对于减少工程造价、降低施工难度和保护环境有着重要的意义。
1 架空送电线路设计
1.1 勘测选线的设计
路径选择的目的, 就是要在线路起讫点间选出一条全面符合国家建设各项方针政策的线路路径。路径的选择应对线路运行安全、经济、合理、施工方便等因素进行全面考虑、综合比较。选线方案合理与否直接影响设计的质量并最终影响杆塔基础型式的选择。在选线中应做到“以线为主、线中有位”, 即在选线中要兼顾杆 (塔) 位的技术经济性和关键塔位成立的可能性。组织各专业进行方案比较, 包括:交通运输条件、施工、运行条件、地形、地质条件、大跨越、线路投资等技术经济比较。在比较中应注意把握一些基本原则: (1) 尽可能选择长度短、特殊跨越少、水文和地质条件好的路径方案; (2) 应尽可能避开森林、绿化区、果木林、公园、防护林带等, 当必须穿越时, 应尽量选取最窄处通过, 以减少砍伐树木; (3) 应尽可能少拆迁房屋及其它建筑物, 应尽量少占农田; (4) 应尽可能避开地形、地质复杂和基础施工挖方量大或排水量大以及杆塔稳定受威胁的不良地形、地质地段。
1.2 杆塔的选型与改进
在设计中, 应首先根据设计的线路工程地形、选线情况、档距大小确定几种合适杆塔, 要求尽可能地选用最经济的杆塔型式或高度, 充分利用杆塔的使用荷载条件, 尽量避免特殊设计杆塔, 对较大转角杆塔应尽量降低高度, 以减少基础工程量。对于位于规划区域内, 如沿道路绿化带布线的杆塔, 尽量选用同塔多回的钢管杆, 以减少占地和美化城市景观, 但大的转角塔若采用钢管杆, 由于结构上的原因极易造成杆顶挠度变形过大, 基础上由于基础受力方式不同, 其费用往往也比普通角钢铁塔基础增加1-2倍, 因此, 转角大的地段应尽可能采用角钢塔, 而直线塔则可采用钢管杆, 如此能够满足环境、投资和安全要求。在实际工作中, 碰到高压走廊狭窄情况时, 可选用一些紧凑型杆塔。对于跨越果木林区、规划区尽量选用较高杆塔高跨通过。合理的杆塔型式能有效的减少基础工程量, 加快工程施工进度。
1.3 排杆定位的设计
(1) 杆塔位选定原则: (1) 应尽量避免将杆塔立于水田等地段, 以减少占用耕地;避免选在陡坡处, 减少土石方量; (2) 杆塔位应尽可能避开洼地、泥塘、水库、冲沟发育地段、断层等水文、地质条件不良的处所;对于带拉线的杆塔还应考虑打拉线处的条件; (3) 应具有较好的施工[组、立杆 (塔) 和紧线]条件。 (2) 档距的配置方法: (1) 最大限度地利用杆塔强度, 并严格控制杆塔使用条件; (2) 相邻档距的大小应不十分悬殊, 以免过大地增加纵向不平衡力; (3) 当不同的杆 (塔) 型或不同的导线排列方式相邻时, 档距的大小应考虑到档中导线的接近情况, 如换位杆 (塔) 间由于导线的交叉要适当减少档距; (4) 尽量避免出现孤立档 (特别是小档距孤立档) 。合理的塔位便于基础型式的选择, 利于基础施工, 适当的档距能显著的减少基础作用力, 降低基础工程造价。
1.4 基础的设计选型
杆塔基础是关系到架空线路机械稳固和安全运行的重要构件, 它的造价、工期和劳动消耗量在整个线路工程中占很大比重。为使线路能安全、稳定运行, 杆塔基础结构设计应满足如下功能要求:能承受正常施工和正常运行时可能出现的各种工况下的荷载;在正常使用时具有良好的工作性能;正常维护下具有足够的耐久性能;在偶然事件发生及发生后, 仍能保持必须的整体的稳定。因此, 基础设计应根据沿线地质和水文状况, 按照安全可靠、技术先进、经济适用、因地制宜的原则选定杆塔基础型式。现对东莞地区新建及改造线路工程中常用的几种基础型式分析如下:
(1) 轴心直柱刚 (柔) 性基础:这类基础的中心在塔脚的垂直线上。根据抵抗上拔荷载方式的不同可分为直柱式台阶基础 (刚性基础) 和板式直柱型基础 (柔性基础) , 刚性基础主要依靠其自重平衡基础上拔作用力, 柔性基础除依靠其自重外主要利用基础底板以上回填土重量平衡基础上拔力, 这两种基础广泛应用于山区或地质条件较好的平坦路段上。这类基础型式的优点是施工简便, 基础预偏及铁塔调整就位容易。缺点是为满足抗拔稳定性, 基础尺寸大, 基底需平整, 挖方量大, 刚性基础需耗用大量混凝土, 柔性基础虽然可减少混凝土方量, 但底板配筋使钢筋用量增加, 相对而言, 这类基础不利于环保且基础造价较高。
(2) 机械钻 (冲) 孔桩基础。该类基础主要用于基础荷载加大且机械容易到达的平坦路段, 设计时根据塔位处地质条件的不同选用钻孔灌注桩或冲孔灌注桩, 一般来说, 软弱土层多采用钻孔桩基础, 如淤泥层较厚的塔位基础, 而冲孔桩多用于风化岩石地基处基础。这类基础可根据基础作用力的大小以及地基的情况, 选择合适的直径、埋深。在东莞已设计的常规输电线路中桩径可以从0.6米~2.0米, 埋深可以从几米到几十米, 还可以选择单桩、群桩, 以满足设计要求。该基础施工工艺及检验技术已经十分成熟, 在许多工程中应用效果良好。缺点是施工费用较高, 钻 (冲) 孔时会产生机械噪音, 基础成孔时由于有泥浆排放, 若不能对泥浆进行妥善处理, 将对环境造成一定的影响, 在桩长较长且地面以下存在较厚砂层时, 桩身易出现夹层甚至断桩, 一旦出现质量问题其补强修复困难且费用较高。
(3) 挖孔桩基础。挖孔桩基础适用于地质条件较好、机械不易到达的山地, 该基础全部用人工挖掘, 无需大型机械设备, 只做护壁, 无须模板, 不用回填土, 桩身主柱配筋, 基脚扩大, 按刚性设计, 基脚不配筋。它的主要优点是基础中心至保护边坡距离小、主柱允许露出基面高、开挖土石方量少等。可根据基础作用力的大小及地基情况灵活选择桩径、埋深, 但桩径不宜太小, 须满足人工掏挖时的操作空间需求, 一般不小于0.8米, 埋深大于6米时尚需配备相应的通风设备。另外, 遇至基础水平力大而主柱露出基面也很高时, 还可加设辅助桩并通过连梁与基础主柱相连的措施来解决, 该种基础能充分发挥原状土的承载性能, 且占地小, 有利环境保护。缺点是遇到风化岩石或有水的地质, 基坑成形困难, 实际施工中, 往往由于监督不到位, 施工单位麻痹大意, 不按规程设置防护措施, 也是出现人员伤亡事故最多的一种基础形式。送电线路基础型式多种多样, 实际工作中, 由于线路路径可能遇到各种地质情况, 基础选型、设计比较复杂, 需要针对不同情况, 因地制宜, 综合分析, 妥善处理。
2 结论
送电线路基础设计贯穿整条线路设计的始终, 受到勘测选线、杆塔型式、排杆定位等多方面因素的影响和制约, 基础设计的优劣直接影响线路设计的质量, 设计中应注意把握如下原则:各段基础型式的选择应结合各段地形、水文地质情况、施工条件以及杆塔型式加以确定, 并且应在满足规程、规范的前提下, 应尽可能地降低工程造价。
摘要：本文对架空送电线路基础设计选型进行了探讨, 提出了相应的几点看法。
关键词：110kV,送电线路,基础设计