浅析机械化施工下输电线路基础技术经济性选型曾宪凯

浅析机械化施工下输电线路基础技术经济性选型曾宪凯

曾宪凯刘新臣

四川电力设计咨询有限责任公司成都610041

摘要：本文选取四川地区输电线路设计中常见的五种地质情况和多种基础类型进行技术经济分析，根据典型技术指标进行基础造价计算，比较推荐每种地质条件下较经济的基础型式，结合工程实际，从安全、环保和经济三个方面对基础类型进行效益分析，针对各种影响因素和基础型式的特点，选择最优的基础型式。

关键词：输电线路；基础型式；技术经济

引言

随着经济社会的持续快速发展，电网建设人力资源成本大幅度提高，特别是一线施工人员缺少，工资持续增高。同时，坚强智能电网对工程建设质量和工期提出了更高要求，创新设计理念和方法，满足线路全过程机械化施工要求，降低人工投入和作业风险，有利于进一步提升工程建设质量、效率，提升经济、环境和社会效益。

1基础型式选择

1.1一般地质条件下基础选型

首先，依据不同地形、地质、荷载的技术条件，工程在各类地质条件下选取所适用的基础型式：

在平原地区，无水一般土质地基条件下，直线塔和耐张塔均推荐采用挖孔基础；对个别土质松散、不易掏挖成形的塔位，考虑采用板式扩展基础。

有水软弱土质地基条件下，直线塔和耐张塔宜采用灌注桩基础。

在山丘地区：一般土质地基条件下，荷载较小的直线塔主要采用掏挖式基础；荷载较大的耐张塔和地形陡峭区域杆塔，宜采用挖孔基础；对个别土质松散、不易掏挖成形的塔位，考虑采用板式扩展基础。

1.2不良地基土及不良地质地段基础选型

依据不良地质地段工程特点，推荐适用于不良地质地段的基础型式，采动影响区，适用防护大板基础或单独采用板式直柱基础；岩溶，根据土洞或溶洞的埋藏深度和直径大小，适用浅埋式大板基础、桩基础等基础型式；地基土液化，对于液化土层埋深较浅的塔位，推荐采用换土法，即挖去上部可液化土层，并用非液化土回填来防止液化破坏。

2基础机械化施工

2.1基础机械化施工设计原则

（1）基础机械化施工使用原则

通过对全线地形地貌、地质情况等梳理，分析现阶段输电线路施工机械的工作特性、设备的优缺点、限制因素等，对具备条件的塔位综合考虑经济性，合理建议塔位机械化施工工艺，因地制宜地采用机械化施工方案。

（2）基础机械化施工设计注意事项

采用机械化施工的基础在设计时应充分考虑施工机械对基础型式和外型尺寸的要求。

1）旋挖钻机机械：目前输电线路基础施工可用的旋挖钻机机械，土质地基的基础施工桩径为0.6～2m，级差0.2m，理论扩底可达设计桩径2倍，如1.4m可扩到2.8m，钻孔最大深度25m；岩石地基中最大桩径为1.2m，最大钻孔深度12m。土质地基及饱和单轴抗压强度小于10MPa的地基桩端可以扩底，当岩石的饱和单轴抗压强度大于10MPa，桩端不能扩底，基础设计时应充分考虑旋挖钻机对基础外型和尺寸的要求，设计中应尽量减少桩径和扩底规格。

2）轻便型锚杆钻机：适用于岩石锚杆基础，锚孔直径宜取100-120mm；

3）钻（冲、挖）孔钻机：灌注桩基础可采用的冲、钻等成孔机械设备施工，桩径不宜大于2.5m。

4）反铲挖掘机：大开挖类基础可采用反铲挖掘机施工，适用于开挖停机面以下的一至三类土，宜开挖深度不大于6m的基坑，经济合理开挖深度为1.5-3.0m，也适用于湿土、含水量较大的土及地下水位较高的土质。

2.2常用基础的分类

板式基础：普通土、坚土、松砂石地质条件下，板式基础混凝土量少、基础造价低，但在山区线路中，开挖对原始坡体的破坏面大，在雨水的冲刷下，容易造成水土流失和塌方。有时需要采用挡土墙、护坡等辅助保护措施来保证基础的稳定，工程总体造价可能增加。该基础的安全、环保和经济效益都不是最佳。

掏挖基础：该基础有较好的安全、环保和经济效益。土石方开挖费用投资所占比例很小，基础造价较低，基础型式简单，既能节省混凝土和钢筋的用量，又能减少基础土石方的开挖量，既不破坏原状土和基面植被，又减少水土流失，有利于塔基的稳定，挡土墙、护坡等辅助保护措施相对较少。

人工挖孔桩基础：同掏挖基础一样，有较好的安全、环保和经济效益，适用于地形较陡的山地。全部用人工挖掘，只做护壁，无需模板，不用回填土，保护塔基地形，减少植被受损。在岩石地质条件下，人工挖孔桩基础有明显的经济优势。

灌注桩基础：灌注桩基础除了可以有效降低基坑开挖量，减少施工弃土对表层土的破坏外，在施工过程中采用机械钻孔，减小了人工开挖的安全隐患。泥水坑地质条件下，有明显的经济优势。

3机械化施工技术经济性分析

3.1泥水地质条件下，基础型式技术经济比选

在泥水地质条件下，机械化施工直线塔基础灌注桩基础最经济，其次为直柱基础，最后为PHC管桩，随着作用力从600kN增加到3000kN以上，PHC管桩的造价逐渐凸显其经济性，其次为直柱基础，最后为灌注桩基础。

3.2普通土地质条件下，基础型式技术经济比选

在普通土地质条件下，直线塔基础中挖孔桩基础最经济，其次为斜柱/直柱基础及掏挖基础，最后为PHC管桩及装配式基础，挖孔桩基础比斜柱基础本体造价稍低，但考虑斜柱基础的水土保持费用后，体现出较大经济性。

3.3坚土地质条件下，基础型式技术经济比选

在坚土地质条件下，基础适用性方面缺少了PHC管桩类型，直线塔基础中挖孔桩基础最经济，其次为斜柱/直柱基础及掏挖基础，最后为装配式基础，挖孔桩基础比斜柱基础本体造价稍低，但考虑大开挖基础的水土保持费用后，体现出较大经济性，随着基础作用力增加，直线塔基础中挖孔桩基础依然保持其经济性，在耐张塔基础中，斜柱/直柱基础逐渐凸显经济性，比掏挖、挖孔桩更经济。

3.5松砂石地质条件下，基础型式技术经济比选

在松砂石地质条件下，直线塔基础中掏挖基础最经济，其次为斜柱/直柱基础及挖孔桩基础，最后为装配式基础，随着基础作用力的增加，挖孔桩基础体现出较大经济性，其次为斜柱/直柱基础及掏挖基础，在耐张塔基础中，斜柱/直柱基础逐渐凸显经济性，比掏挖、挖孔桩更经济。

3.2岩石地质条件下，基础型式技术经济比选

在岩石地质条件下，直线塔基础中掏挖基础最经济，其次为挖孔桩基础，最后为岩石锚杆基础，随着基础作用力的增加，挖孔桩基础体现出较大经济性，其次为掏挖基础，最后为岩石锚杆基础，在耐张塔基础中，规律与直线塔基础相同。

4结语

本文从技经经济角度出发，设定外部环境相同，同一基础作用力下，针对不同地质情况对多类常用基础（板式基础、掏挖基础、人工挖孔桩基础、灌注桩基础等）造价进行研究，我国地域辽阔，在输变电工程设计中影响基础选型的因素多、边界条件复杂，在输电线路工程设计中，基础选型多种多样，需要因地制宜进行选择。

参考文献

[1]武坤，吴晓锋，赵贞欣.输电线路全过程机械化施工模式研究[J].电力设备，2015（9）.

[2]郭青，王瑞成.输电线路全过程机械化设计和施工研究[J].现代工业经济和信息化，2015（3）.

[3]宋建虎，李杰，张毅.输电线路工程全过程机械化施工方案[J].科技与创新，2016（8）.