山区架空送电线路基础选型浅谈

山区架空送电线路基础选型浅谈

于三晋

于三晋（河北能源工程设计有限公司）

摘要：本文分析了几种山区送电线路基础的适用条件，并结合实际的工程实践经验，总结了山区架空送电线路的基础选型原则。

关键词：送电线路山区基础选型

随着电力建设的发展，山区送电线路的建设项目逐渐增加。相对于平原地区的架空送电线路，山区架空线路的基础有其自身的特点，应在设计中给予充分的重视。

山区架空送电线路基础设计首先面临选择基础结构形式的问题。目前常用的基础形式有3种，分别为主柱配筋的刚性台阶式基础、掏挖基础及岩石基础。实际工程中要根据地质情况并结合当地工程经验选择。

在对基础进行选型之前首先要分析地质报告，对各种土体的力学性质给予充分的认识。按照工程分类标准，土体分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。下面分别简述各个类型。

岩石是颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。按坚固性分为硬质和软质；按风化程度分为微风化、中等风化和强风化。

碎石土是粒径d＞2mm的颗粒含量超过全重50％的土。砂石土可分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。按密实程度可分为密实、中密和稍密。

砂土是粒径d＞2mm的颗粒含量不超过全重50％，粒径＞0.075mm的颗粒超过全重50％的土。砂土可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。砂土的密实度可分为松散、稍密、中密和密实。

粘性土是塑性指数Ip＞10的土。粘性土可分为粘土和粉质粘土。粘性土的状态可分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑。

红粘土为碳酸岩系的岩石经红土化作用形成的高塑性粘土。其液限一般大于50，经再搬运后仍保留红粘土的基本特征。液限大于45的土为次生红粘土。

淤泥是在静水或缓慢流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，其天然含水量大于液限，天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土。天然孔隙比小于1.5但大于等于1.0的土为淤泥质土。

粉土是塑性指数小于或等于10的土。其性质介于砂土和粘性土之间。

人工填土根据其组成和成因可分为素填土、杂填土和冲填土。素填土为由碎石土、砂土、粉土、粘性土等组成的填土；杂填土为含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土；冲填土为由水力冲填泥砂形成的填土。

根据送电线路地基土承受荷载的特点，在基础选型和基础设计中必须掌握以上各种土地的一些物理特征。例如土的容重、土颗粒的比重、土的天然含水量、土的天然孔隙比、土的饱和度、土的浮容重、塑性指数、液性指数、砂土的相对密度等。这些指标均在地质报告中会明确的提供，应注意判断和使用。

除了掌握土的物理特征，还需要理解杆塔设计中涉及到的土的力学特征，主要用到的力学特征有土的压缩系数、压缩模量和抗剪强度。下面分别介绍一下。

压缩系数α1-2和压缩模量Es是表示土在附加荷载作用下压缩性的指标。根据压缩系数和压缩模量可将土分为三种不同的压缩程度，用以评价土的工程性质。①当α1-2＞0.5MPa-1或Es＜4MPa时，属高压性；②当0.1MPa-1≤α1-2≤0.5MPa-1或4MPa≤Es≤15MPa时，属中压性；③当α1-2＜0.1MPa-1或Es＞15MPa时，属低压性。

土的抗剪强度一般以土的凝聚力c和土的内摩擦角φ二项力学特征指标来反映。该二项指标应通过实验确定，可在地质报告中查得。我们在初估土的力学特征时也可根据下面的表一和表二进行估算。

回填土是一种比较特殊的土体，系指开挖基坑的扰动土按照每填300mm厚虚土夯实至200mm厚的重塑土。其主要物理力学特征包括土的计算容重γ0、计算上拔角α和计算内摩擦角β。回填土的物理力学特征与扰动前的天然土体尚未建立可靠的关系。为了设计上的需要，根据工程实验数据和工程经验，规范规定了各种回填土的计算容重γ0、计算上拔角α，供设计人员工程设计时使用。具体数值可在下面表三中查询。

山区线路的地质条件一般较好，对于那些基岩裸露于地表或基岩覆盖较浅的塔位可优先考虑使用嵌固式岩石基础。这种基础施工时用机械或人工在岩石上钻凿岩孔，然后将细石混凝土和锚筋浇筑在岩孔中。由于充分发挥了岩石的力学性能，从而大量的降低了基础材料量。但是岩石基础的地质勘测比较复杂，且对设计的影响较大。《架空送电线路基础设计技术规定》（DL/T5219-2005）对岩石基础的使用条件要求较严格，该规范10.1.1条规定“采用岩石基础必须逐基鉴定岩体的稳定性、覆盖层厚度、岩石的坚固性及岩石风化程度等情况。”这就要求结构人员在外业工作中会同地质勘测人员仔细观察塔位的地质情况，对于初步认定可使用岩石基础的塔位应及时同地质勘测人员商讨，由地质勘测人员进行相关勘测工作，并在地质报告中逐基明确指明是否可使用岩石基础及岩石基础设计所需的地质参数。地质参数中尤其要注意τs（岩石等代极限剪切强度）的取值，此参数是岩石基础上拔计算的重要控制参数，也体现了岩石基础与其他基础上拔受力的原理性区别。

山区送电线路中的会遇到一些基岩埋藏较深、覆盖层厚度较厚的塔位，这种情况下应优先考虑使用掏挖基础。这种基础施工时用机械或者人工掏挖土胎，然后将钢筋、锚栓和混凝土浇筑于土胎内，以天然土构成的抗拔土体保持基础的上拔稳定。掏挖基础因掏挖成型及充分发挥原状土的特征，故具有节省材料，降低开方量，减少部分工序（模版工序和回填土工序）等优点。掏挖基础设计应着重注意地下水的问题。若基础底面位于地下水位以下，由于山区施工条件恶劣，降水措施难以实施，基础掏挖作业将无法进行，此时应选择其他基础形式。同时设计时应注意到山区地下水位随季节变化一般较大，有些情况下若选择枯水期施工，地下水位会位于基础底面以下，此时就可以采用掏挖基础，但基础计算时应对地下水位的变化给予充分的考虑。

主柱配筋的刚性台阶式基础是线路工程中最常用的基础形式，山区架空线路中若基础负荷较大，以上介绍的两种基础不能满足要求时应采用该种基础。就这类基础的抗拔性而言，由于其采用回填土作为抗拔土体，且施工过程中施工基面开挖较大，理论上不是优秀的基础形式，但是由于其施工简便，仍是目前最常用的基础形式。

近年来环境保护问题日益突出，基础选型和设计时应尽量减少对山体和植被的破坏，防止出现水土流失。岩石基础和掏挖基础由于施工基面小，开方量小，同时使用高低基础配合高低腿铁塔可有效的保护环境，设计时应优先选择。大开挖基础对山体和植被的破坏性较大，设计时慎重选用，同时应考虑施工后期的山体和植被恢复工作。

山区基础选型工作做得好，可以使线路达到经济、安全的效果。是线路结构工作的重中之重，希望本文能对设计人员有所帮助。

参考文献：

[1]架空送电线路基础设计技术规定.DL/T5219-2005.中国电力出版社.

[2]电力工程高压送电线路设计手册.第二版.中国电力出版社.

[3]建筑地基基础设计规范.GB50007-2002.中国建筑工业出版社.

[4]110～500kV架空送电线路设计技术规程.DL/T5092-1999.中国电力出版社.