浅析白庙--邓林110kV输电线路汉江大跨越铁塔基础设计

浅析白庙--邓林110kV输电线路汉江大跨越铁塔基础设计

徐红兵

（襄阳诚智电力设计有限公司  襄阳441002）

[摘  要]铁塔基础设计的优劣，决定着整个工程的可靠性和经济性，在输电线路工程中，铁塔基础费用要占工程费用10％以上，有的甚至高达15％，重视基础设计，直接关系到整个工程的安全性及经济性.本文着重介绍了白庙—邓林110kV输电线路过江铁塔基础设计，过江铁塔跨越汉江，总宽度1930米，铁塔高75米，给基础设计带来一定难度，通过对河西、河东、江心洲地质分析，水平风力和漂流物冲撞力计算，采用直径Ф600灌注桩基，深度达到砂砾石层。采用阶梯形承台，连系梁布置，较好地满足大跨越铁塔基础受力要求。

[关健词]大跨越  过江铁塔基础  工程地分析  桩基设计

  一、概况

白庙--邓林110kV输电线路是宜城电网改造的重要工程之一，对缓解本地区用电矛盾，提高供电可靠性及宜城邓林地区工农业生产发展提供了重要保证。工程跨越汉江段总宽度1930米，采用在河东、河西及汉江中段沙洲上布置三基铁塔方案，档距分别为973米和957米,西侧采用锚塔布置形式。工程于2012年5月完成设计，2012年10月竣工投运。

二、基础选型

根据铁塔自重，导线拉力及本地区最大风速，通过结构计算分析。根据工程地质勘察报告，场区岩土层自上而下分为五大层：

第①层：耕植土及杂填土，浅黄色，松散，厚0.00-1.00m。

第②层：粉质粘土，浅黄色，湿，软塑，上部含大量的植物根，分布不稳定，仅分布于1＃、2＃孔中，厚度0.00-7.00m。

第③层：粉细砂，灰黄色，湿，松散，含云母碎片，局部含砾，主要成份为石英，厚度4.30-7.60m。

第④层：园砾，杂色，密实，主要成份为石英岩及石英砂岩组成，卵石直径多在3-6cm之间，个别大于10cm，磨园度较好，多呈浑园状，厚度2.30-7.20m。

第⑤层：卵石，杂色，湿，密实，成份主要由石英岩，石英砂岩及火成岩组成，卵石直径多在4-8cm之间，个别大于12cm，磨园度较好，多呈浑园状，厚度大于5.00m。

通过以上各土层力学分析，根据铁塔受力特点，水平风力产生的上拔力较大，第①-③层为粉细砂，结构松散，见水易流失，故天然基础不能用作铁塔基础。采用直径Ф600钻孔灌注桩较为合适。桩基设计参数见下表。

三、基础荷载

1、水平风力产生弯矩

M=20.339×7+14.029×17+10.459×25.9+18.34×33.7+19.877×48.7+（18.049+35.047+0.717）×65+（17.53+0.3588）×71+2.636 ×72+18.946×74.5=8605kN.m

2、导线及铁塔垂直荷载

N=45.472+260.631=306kN

3、对于铁塔每个脚产生的竖向力

Nmax=N/n+Myi/Σyi2=306/4+8605×4/4×42=614.3kN

Nmin=N/n-Myi/Σyi2=306/4-8605×4/4×42=-461.1kN

四、西岸铁塔桩基设计

以铁塔基础单个角计算，打入⑤层4m。

1、单桩竖向承载力为

（1）受压时Rk=π(0.6/2)2×1000+π×0.6(5.8×10+0.9×20+60×4)=878kN

          R=878/1.67=525.7kN

(2)抗拔时 Rk’=π×0.6(5.8×10+0.9×20+60×4)=595kN

Rk=595/1.67=356kN

2、承台高度

初步拟定4桩布置，承台高度为1.5+2.0=3.5m

承台重G=25×3.8×3.8×3.5=1263.5kN

3、承载力验算

（1）竖向荷载作用下，单桩承压

Nmax+G=614.3+1263.5=1877.8kN

YoN=Yo(Nmax+G)/n=1.1×1877.8/4=516.41kN

YoN=516.4kN

承压满足

（2）竖向荷载作用下，单桩抗拔

R’+(G-Nmin)/4=356+(1263.5-461.1)/4=556.6kN>0

抗拔满足要求

4、承台设计

单桩最大净反力：516.4-1263.5/4=200.5kN

承台抗冲切验算：

0.6ftA=0.6×1.1×4.1×(3.5-0.2) ×103

      =8276.4kN>200.5kN    抗冲切满足

抗剪验算：

V=2×200.5=401kN

0.07fcbho=0.07×10×3.8×103×3.5=9310kN>601.5kN

抗剪满足

承台按构造配筋双层双向Ф14@150,竖向钢筋采用8Ф20。

5、承台连系梁

铁塔基础根开8m×11m。采用基础连梁拉结增加整体性。b×h=500×800mm。上、下各配5

Ф20。

五、河中心铁塔桩基设计

以铁塔基础单个角计算，打入⑤层5M。

1、单桩竖向承载力

（1）受压时Rk=π(0.6/2)2×1000+π×0.6(20×1.9+5×60)=919.4kN

          R=919.4/1.67=550.5kN

(2)抗拔时，因承台重量远大于上拔力，不需验算。

2、承台高度

初步拟定9桩布置，承台高度为6.0m

承台尺寸详见附图。

承台重G=25（3×4.8×4.8+1.5×4.2×4.2+1.5×3.6×3.6）=2875kN

3、承载力验算

（1）竖向荷载作用下，单桩承压

Nmax+G=614.3+2875=3489.3kN

（2）漂流物的冲撞力，根据《大跨越线路设计规程》

P=m*v/T

=2000×3/1=60000N=60kN

单桩承受冲撞力

P’=P×6×1.8/6×1.82=60×6×1.8/6×1.82=33.3kN

（3）竖向荷载作用下

roN=1.1(Nmax+G)/9+P’×1.1

   =426.5+36.63=463.13kN

roNkN

（4）抗拔

因承台自重远大于上拔力，抗拔满足要求。

4、承台验算

单桩最大净反力：463.13-2875/9=143.68kN

0.6ftA=0.6×1.1×3.9×(3-0.2) ×103

      =7207.2kN>143.68kN抗冲切满足

抗剪：0.07fcbho=0.07×10×4.5×2.8×103=8820>3×113.2

=339.6kN抗剪满足

承台按构造配筋双层双向Ф14@150,竖向钢筋采用8Ф20。

5、承台连系梁

同西岸铁塔基础连梁。

六、东岸铁塔桩基设计

因东岸地质条件同西岸类似，塔型一致，故同西岸桩基设计。

七、结语

1、本工程采用直径为600mm钻孔灌注桩基础，要求桩尖进入第⑤层土4m，即自然地面下25.20m。为确保桩尖进入第⑤层土4m，施工工程中建设单位，施工单位，地质勘察单位，监理单位共同鉴别最后一斗原状土样。

2、江心洲桩基施工中严格控制泥浆浓度，一般比重为1.3-1.5为宜，粘度为20S，含砂率小于3％，粘土塑性指数不宜不于18，粒径大于0.1mm的砂粒不宜超过6％，浇筑混凝土连续施工，导管密封性好，并随时测量和记录孔内混凝土灌注标高和导管入孔深度，防止管底提离混凝土面或埋入过浅，而使导管内进水造成断桩夹泥及空洞。

3、该工程于2012年5月完成设计，2012年10月竣工投运。通过10多年时间运行使用，白庙--邓林110kV输电线路汉江大跨越铁塔基础设计选型合理，基础安全可靠，运行稳定。

作者简介:

徐红兵，大学本科，一级注册结构师，现从事土建设计工作。

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