(中国电建集团青海省电力设计院有限公司青海西宁810008)
摘要:对于电力系统来讲,高压输电线是电力的重要组成部分。然而由于高压输电线路都运行于自然环境恶劣、地理位置偏远而复杂的条件下,为了确保高压输电线路能够安全可靠的运行,对高压输电线路的杆塔基础的稳定性提出了特殊的要求。文章从介绍杆塔基础的选型原则入手,综合分析杆塔基础的类型及稳定性特点,并提出了有利于提高杆塔基础稳定性的施工方法。
关键词:高压;架空线路;杆塔基础;施工方法;稳定性
引言
一般来说,高压输电线路杆的所处环境位置都较为复杂、恶劣和偏远,因此,要保证线路能够正常、安全运行,则必须提高对其杆塔基础的急定性要求。因而必须切实掌握杆塔基础选型与稳定性的关系,切实采取增强杆塔基础稳定性的有效施工方法,以此提高杆塔基础的稳定性。基于此,笔者结合自身工作实践,就高压输电线路杆塔基础的稳定性做出分析。
1杆塔基础的选型原则
1.1杆塔基础选型的基本原则与要求
高压线路杆塔基础选择时要遵循以下基本原则:其一,要按照高线输电线路的基本情况以及所在地域的地理、地质条件选用合理的基础结构形式,以达到改善基础受力状况的目的。其二,要尽可能利用原有地基自身的承载特性,因地制宜采用原状土基础,在达到稳定性要求的基础上有效降低成本。其三,要注重环境保护以及可持续发展战略的要求,根据实际情况选择全方位高低主柱基础和铁塔长短腿配合使用的杆塔基础方案。
1.2基础优化设计原则
高压输电线路杆塔基础优化设计的最终目标是要兼顾工程施工的经济效益和基础的基本性能要求即确保其稳定性达到要求,而这一目标实现的关键在于要按照塔位所在的实际地质条件和输电线路对杆塔形成的作用力情况进行综合考虑和合理规划,同时考虑混凝土和钢材消耗量等因素进行杆塔基础优选和施工方法优化,使这些基本指标达到最优化的保证。
2高压的输电线路杆塔基础的选型
2.1掏挖式基础
掏挖式基础适用于无地下水的硬、可塑粘性地基,也可用于强风化泥岩地质。在施工可成型的情况下,开挖基坑时不扰动原状土,避免大量开挖土方。基础承受上拔荷载时,原状土的内摩擦角和凝聚力得以充分利用。这种基础型式混凝土用量相对较少,混凝土浇制不需制模,可减少人工、材料费,对自然环境的破坏影响也较小,主柱加高施工也较易做到。由于该类型基础采用人工掏挖,因此在施工中,须采取可靠的人身安全保护措施,而且要有严格的成形质量检验,以满足设计要求。
2.2岩石基础
(1)岩石嵌固基础。这类的杆塔基础型式主要应用于无覆盖层或者覆盖层比较浅的强风化岩石地基上,它的特点是不用在底部配筋,并且需要把基坑全部的掏挖,有着较强的抗拔承载力,还可以把主柱的坡度与塔腿主材的坡度设置成一样的,这样可以把偏心弯矩降低,并且减少了地脚螺栓的使用。这样型式的基础充分的利用了岩石自身的力学性能,能有效减少钢筋以及混凝土的用量,降低工程造价。(2)岩石锚杆基础。这类的基础型式适合应用于整体性较好并且中等风化程度以下的硬质岩层。它充分的利用了岩石的强度特点,使得锚杆可以与岩石紧密粘接,对混凝土和钢材的需求也比较少,工程造价也比较低。但是,因为这类基础型式对地质有着比较高的要求,需要充分的鉴定基础岩石的稳定性以及完整性,不能实现大规模的推广应用。
2.3柔性板式基础
柔性板式基础适用于各类地质条件的地基。基础施工采用大开挖形式,基础主柱、底板配筋。相对于刚性台阶式基础而言,其混凝土量较少,但钢筋用量较多。当自立式铁塔塔位的交通不便或运距较远时,宜选用此类基础,以便减少水泥、砂石料及水的运输量,有利于降低工程造价。
3杆塔基础选型与稳定性的关系
3.1掏挖类基础的稳定性
掏挖式基础是高压输电线路建设中应用较为广泛的杆塔基础型式之一,它主要分为大开挖基础类、掏挖扩底基础类和爆挖桩基础类三种型式。大开挖基础是指将杆塔埋置于预先挖好的基坑之内,然后把挖出的土方进行回填、夯实而形成的基础类型。这种基础的稳定性主要依靠回填土构成的土体结构来保证,由于扰动之后的回填土虽然经过夯实处理,但是不可能能够恢复到原状土的基本性能,因此其稳定性并不理想,在施工中为了使其稳定性提高往往会采取加大开挖尺寸的方法,这必然会增大土方开挖量。但由于这种基础施工较为简便在实际工程中仍较为广泛的应用;掏挖扩底基础是指利用混凝土将钢筋骨架固定于预先开挖好的土胎内而形成的基础。该基础型式的上拔稳定性主要依靠原状土构成的抗拔体来保证,因此其抗拔性能和横向承载能力有所提升,且该形式具有节省材料、工序简单等优点,其缺点是浇筑过程中容易出现漏浆现象;爆挖桩基础指利用混凝土将钢筋骨架浇筑在爆扩成型的土胎内的扩大端而形成的短桩基础。该型式在可爆扩成型的粘土中使用较为适宜,其抗拔体的抗拔强度和天然土的强度相近,具有较好的抗拔性能,而且其下压承载能力也较一般的平面地板有所提高。
3.2不等高基础的稳定性
不等高基础又称为高低腿基础,该基础是对因地制宜原则的最好应用,它充分的利用了山区陡峭的斜坡地形,将基础主柱加高后形成具有高低差的基础,如图2为不等高基础的基本形式。这种基础在确保杆塔基础的稳定性的同时充分利用杆塔周围的自然地貌,大大减少了土石方开挖量,对塔位周围的植被也减少了破坏,使其在保护林木、植被等生态环境的同时降低了工程费用花费。
3.3复合式沉井基础的稳定性
复合式沉井基础在地下水位较高或容易产生流砂的软土地质条件下使用较多,在实践中,该基础型式具有埋深大、整体性好、稳定性高等优点,其较大的承载面积可以承受来自多个方向的复杂载荷的作用,而且沉井在提高基础的抗拔性能的同时,还具有挡土、挡水的功能。在深基础或地下结构中有较为广泛的应用。
3.4预制基础的稳定性
混凝土预制基础是指在工厂中预制好基础并运输到施工塔位后,将其安装在预先挖好的基坑内而形成的基础。由于该基础将塔腿主材直接锚入到基础之中,省去了踏脚板和底脚螺栓的使用,减少了材料使用、降低了工程造价。从已经施工的预制基础项目来看,这种基础的稳定性可以得到保证,但是该基础对施工精度的要求较高,施工工期也会比其它的基础类型要长。
3.5岩石基础的稳定性
岩石基础是采用水泥砂浆或细石混凝土将锚筋灌注固定于预先钻凿成型的岩孔内而形成的杆塔基础,该基础充分利用了岩石、砂浆和锚筋之间形成的强有力的粘结力,因此具有良好的抗拔稳定性。这种基础主要适用于山区岩石覆盖层较浅的塔位,并以浅层的岩石结构的整体性和坚固性代替混凝土,大大减少了基础材料的使用量和岩石开挖量,特别是在地处偏远的山区采用这种基础型式具有显著的经济效益。
结语
因此,提高对高压输电线路杆塔基础稳定性的学习和研究,是保障高压输电线路的平稳运行以及电力系统的供电安全的重要措施。为此,我们在设计杆塔基础型式的时候,应该坚持严谨的态度,因地制宜,充分结合杆塔塔位的水文地质条件,选择最为科学、适用的基础,切实的保护好自然环境。
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