直柱式掏挖基礎(chǔ)在攀西地區(qū)高壓輸電線路設(shè)計(jì)施工中的推廣應(yīng)用

張國彬，譚云升

(攀枝花電業(yè)局展宏電力勘測設(shè)計(jì)有限公司，四川攀枝花617000)

0 引言

攀西地區(qū)是四川第二大用電區(qū)，除了用電量大以外，其新建高壓線路數(shù)量也排在全省前列。在高壓輸電線路鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)類型多種多樣，在攀西地區(qū)最常用的基礎(chǔ)類型是普通柔性基礎(chǔ)，大概占80%。聯(lián)合基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)和掏挖基礎(chǔ)共占20%。攀西地區(qū)主要為山地，半風(fēng)化砂巖和半風(fēng)化泥巖較多，原狀黏土多為硬塑和可塑，土層膠結(jié)性較好，有較強(qiáng)的抗剪性且地下水位較低，適合使用以天然土構(gòu)成抗拔土體的掏挖基礎(chǔ)。通過對掏挖基礎(chǔ)和普通柔性基礎(chǔ)的比較分析，以促進(jìn)掏挖基礎(chǔ)在攀西地區(qū)高壓輸電線路施工中的進(jìn)一步推廣。

1 計(jì)算方法比較

現(xiàn)以常用的TW1843掏挖基礎(chǔ)和L2633柔性基礎(chǔ)的上拔穩(wěn)定為例，比較2種基礎(chǔ)計(jì)算及結(jié)果，2種基礎(chǔ)下壓穩(wěn)定計(jì)算方法基本相同。TW1843掏挖基礎(chǔ)類型如圖1所示，L2633柔性基礎(chǔ)類型圖2所示。

設(shè)計(jì)條件:0～0.3m耕地深度，下層為一般黏性土。地基物理特性:天然容重γ=18kN/m3，無地下水，塑性指數(shù)Ip=13，天然空隙比e=0.7?；A(chǔ)設(shè)計(jì)向上作用力FT=360kN，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)向下作用力FV=420kN，設(shè)計(jì)水平力FHX=40kN，設(shè)計(jì)水平力FHY=32kN?；炷翉?qiáng)度等級選用C20型，縱向受力鋼筋選用Ⅱ級鋼筋，其余選用Ⅰ級鋼筋。

1.1 直柱式掏挖基礎(chǔ)TW1843

基本尺寸:h=4.1m，h1=2.5m，Δh=0.5m，h2=0.3m，h3=0.2m，d0=0.8m，D=1.8m，θ=45°。

基礎(chǔ)體積Vf和自重Gf

圖1 TW1843掏挖基礎(chǔ)類型

上拔穩(wěn)定計(jì)算。

(1)計(jì)算深度ht=h－h(huán)2－0.3=3.5(m)，臨界深度hc=3.0D=5.4m＞3.5m。

(3)基礎(chǔ)底面展開角θ=45°，基礎(chǔ)展開角基型系數(shù)ηθ=0.95。

(4)查表得直線塔基礎(chǔ)上拔穩(wěn)定安全系數(shù)K1=1.6，K2=1.2。

圖2 L2633柔性基礎(chǔ)類型

(5)由Ip=13，e=0.7查一般黏性土內(nèi)聚力內(nèi)摩擦角表得c=51kN/m2，φ=17°。

(6)根據(jù)ht/D=3.5/18=1.94，φ=17°。查內(nèi)摩擦角和相對深度函數(shù)(無因次系數(shù))曲線圖得A1=1.60，A2=0.31。

容許上拔力[FT]計(jì)算公式

1.2 普通柔性基礎(chǔ)L2633

基本尺寸:h=3.1m，h1=0.7m，h2=2.4m，h0=0.2m，b=0.8m，B=2.6m。

基礎(chǔ)體積Vf和自重Gf

上拔穩(wěn)定計(jì)算。

(1)計(jì)算深度ht=24m，臨界深度hc=25B=6.5m＞2.4m。

(2)根據(jù)Ip=13，e=0.7，一般黏性土為硬塑型，查計(jì)算土的上拔角表得計(jì)算上拔角α=25°。柔性基礎(chǔ)開挖后回填土計(jì)算容重取γ0=18kN/m3。

(3)抗拔土體V及V0:計(jì)算上拔角α=25°，查正方形底板土錐體體積(α=25°)表得V=34.2m3，V0=0.8×0.8×2.4=1.536(m3)。

(4)容許上拔力[FT]計(jì)算公式

從計(jì)算方法中可以看出，掏挖基礎(chǔ)采用的是剪切法，而柔性基礎(chǔ)采用的是土重法。剪切法認(rèn)為，原狀土中基礎(chǔ)受上拔力時(shí)，原狀土體破裂面上產(chǎn)生的極限抗剪力的垂直分量為基礎(chǔ)提供上拔穩(wěn)定力。土重法認(rèn)為，當(dāng)基礎(chǔ)在受上拔力作用時(shí)，基礎(chǔ)帶起一塊有上移趨勢的土，由土重力為基礎(chǔ)提供上拔穩(wěn)定力。在計(jì)算柔性基礎(chǔ)時(shí)，參數(shù)計(jì)算容重γ0和計(jì)算上拔角α是根據(jù)回填土的物理力學(xué)性質(zhì)表得出的。土力學(xué)回填土的定義為:回填土體是指開挖基坑的擾動土，是按每填300mm后虛土夯實(shí)至200mm厚的重塑土來計(jì)算的。普通柔性基礎(chǔ)施工過程中回填土體夯實(shí)多采用人工夯實(shí)，施工煩瑣，施工單位往往不按回填土夯實(shí)辦法夯實(shí)。這樣會導(dǎo)致計(jì)算容重γ0和計(jì)算上拔角α較查表結(jié)果小，對上拔穩(wěn)定影響較大。在現(xiàn)行的施工條件和監(jiān)督條件下，直柱式掏挖基礎(chǔ)的剪切法計(jì)算比柔性基礎(chǔ)的土重法計(jì)算可靠性更高。

2 經(jīng)濟(jì)性比較

根據(jù)攀西地區(qū)特殊的土質(zhì)條件，對第1章節(jié)中計(jì)算的2個常用基礎(chǔ)進(jìn)行比較，具體見表1。

表1 基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)性比較

經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，當(dāng)容許上拔力接近時(shí)，掏挖基礎(chǔ)混凝土用量是普通柔性基礎(chǔ)的56.5%。普通柔性基礎(chǔ)底板大而薄，主要靠底板雙向配筋承擔(dān)上拔力和下壓力，故鋼筋用量較大。在2個基礎(chǔ)中，柔性基礎(chǔ)鋼筋用量約為掏挖基礎(chǔ)的4倍。掏挖基礎(chǔ)需對掏挖口作護(hù)壁，加上少量塌落土，挖方量略大于混凝土用量，而普通柔性基礎(chǔ)開挖時(shí)需要大開挖，同時(shí)對基礎(chǔ)壁進(jìn)行放坡，其開挖量遠(yuǎn)大于混凝土用量。柔性基礎(chǔ)挖方量為掏挖基礎(chǔ)的5倍。雖掏挖基礎(chǔ)施工難度比柔性基礎(chǔ)大，經(jīng)過綜合造價(jià)計(jì)算和其他工程統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在攀西地區(qū)使用掏挖基礎(chǔ)比使用柔性基礎(chǔ)造價(jià)降低40%以上。

3 其他優(yōu)勢

在攀西地區(qū)使用掏挖基礎(chǔ)，不僅充分利用了土壤良好的抗剪性能，也顯示了其良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。攀西地區(qū)人口密度較小，珍稀野生動植物繁多，對環(huán)境的保護(hù)尤為重要。掏挖基礎(chǔ)開挖量小，棄土少，工作面積小，因此，對鐵塔周圍的環(huán)境影響較小。掏挖基礎(chǔ)節(jié)約材料，減少了材料運(yùn)輸路途對沿路植被的破壞。掏挖基礎(chǔ)開挖面積小，對當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的生活和耕地影響較小，方便協(xié)調(diào)，有利于線路施工的順利進(jìn)行。

4 使用掏挖基礎(chǔ)存在的問題及解決措施

攀西地區(qū)海拔較高，地下水位低，土壤含水率較小，土壤孔隙率略大，吸水性好，掏挖基礎(chǔ)混凝土澆注時(shí)易造成混凝土不能充分搗實(shí)，出現(xiàn)孔洞。澆注完成后無法進(jìn)行外觀檢查。針對這些問題的解決措施如下:

(1)選用良好級配的石子拌和混凝土。

(2)混凝土坍落度選大一級，增大混凝土和易性，適當(dāng)提高砂率和水泥用量。當(dāng)擴(kuò)大頭混凝土振實(shí)后可適當(dāng)補(bǔ)充砂漿，保證擴(kuò)底處不出現(xiàn)孔隙。

(3)宜采用機(jī)械攪拌，確?；炷僚淞习韬途鶆颉＜訌?qiáng)混凝土的振實(shí)，以提高其強(qiáng)度及密實(shí)性。

5 結(jié)束語

通過比較分析，在攀西地區(qū)使用直柱式掏挖基礎(chǔ)既安全又可靠，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。故建議在攀西地區(qū)高壓輸電線路中結(jié)合實(shí)際情況推廣和應(yīng)用直柱式掏挖基礎(chǔ)。

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