岩石锚杆浅埋台阶基础在110kV输电线路中的设计与应用

　　摘要：在220kV雄鹰变π接长望～陆川110kV线路工程中，结合了台阶基础及岩石锚杆基础优点，设计应用了岩石锚杆浅埋台阶基础。经过实践证明该类基础的安全可靠、经济适用。
　　关键词：输电线路，岩石锚杆，台阶基础，设计
　　0前言
　　铁塔基础设计历来是输电线路工程设计的重点，输电线路工程特殊性要求基础型式也具有多样性，以适应各种各样地形地质条件下立塔要求。目前输电线路铁塔基础常见形式主要有掏挖基础、板式基础、台阶基础、斜柱式基础、岩石嵌固基础、桩基础。但在实际工程中往往出现一些特殊条件使得这些常见的基础形式无法满足工程要求。本文通过220kV雄鹰变π接长望～陆川110kV线路工程中台阶基础的改良设计给予总结，论述在特殊工程条件下多种基础形式结合的可行性。
　　1工程概况及遇到问题
　　220kV雄鹰变π接长望～陆川110kV线路全长2.4km，新建铁塔9基。沿线经过地貌主要为水田，地质条件0～1m为可塑粘土，1m以下为完整微风化灰岩，地下水位0.3m左右。水田场地在有地下水时优先选用台阶基础方便施工。但本工程大部分塔基场地只有1m左右覆土，1m以下均为完整的微风化硬质灰岩，台阶基础需要采用爆破施工开挖基坑，具有施工困难、工期长、成本高、对周边环境破坏大等缺点。本工程投资小、工期紧，采用常规基础形式不能满足建设要求。
　　2基础方案分析
　　本工程塔基场地基岩均为微风化灰岩，其具有较高地基承载力，能满足铁塔基础下压力要求。塔基场地只有1米左右覆土，如不开挖基岩加大基础埋深不能满足基础抗拔要求。如何提高浅埋台阶基础抗拔力成为解决问题的关键。常规铁塔基础通过自重或抗拔土体与地基土间摩擦力提供抗拔力，受工程地质条件限制，显然这两种方式不是最佳选择。
　　分析工程地质特点，1米左右可塑粘土，1米以下为完整微风化灰岩。粘土地区通常选用板式或台阶基础，遇到完整硬质岩石开挖困难时则多选用锚筋基础。根据工程特点，采用了浅埋台阶基础加岩石锚杆结合的特殊基础形式。通过台阶基础底板和岩石锚杆分别将基础下压力和上拔力传到基岩上。采用岩石锚杆浅埋台阶基础有效结合了两种基础形式及工程地质条件的优点。
　　3设计计算
　　铁塔基础设计计算应包括有地基强度计算，上拔稳定计算及基础强度验算。根据岩石锚杆浅埋台阶基础的特点，本文只对上拔稳定计算进行分析。基础抗拔力主要由锚杆提供，因此基础上拔计算主要为锚杆计算。
　　3.1计算简图
　　图1为岩石锚杆浅埋台阶基础计算简图。
　　3.2单根上拔锚杆受力计算
　　单根锚杆受到上拔力为：
　　Ti=(T-Qf)/n+Mx*Yi/∑Yi2+My*Xi/∑Xi2
　　Mx=Px*HMy=Py*H
　　T———基础上拔力设计值（kN）；
　　Px、Py———分别作用于基础顶面X、Y方向的
　　水平力设计值（kN）；
　　Qf———基础自重（kN），有地下水时取浮
　　重度；
　　n———锚杆总根数；
　　Mx、My———Px、Py对通过群杆重心的Y轴
　　和X轴的力矩（kN.m）；
　　Xi、Yi———锚杆i至通过群杆重心的Y轴和X轴的距离（m）；
　　3.3锚杆与砂浆的粘结力计算
　　单根锚杆与砂浆的粘结力应符合下式计算要求：
　　π*d*h0*τa≥γf*Ti
　　d———锚杆直径（m）；
　　h0———锚杆有效锚固长度（m）；
　　τa———钢筋与砂浆或细石混凝土间的粘结强度，C30级取3000kPa；
　　γf———基础附加分项系数，耐张塔取1.6，直线塔取1.1。
　　3.4砂浆与岩石间的粘结力计算
　　砂浆与岩石间的粘结力应符合下式计算要求：
　　π*D*h0*τb≥γf*Ti
　　D———锚孔直径，（m）；
　　τb———砂浆与岩石的粘结强度特征值，按《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）表6.7.6取值；
　　3.5单根锚杆岩石抗剪力计算
　　单根锚杆岩石抗剪力计算应符合下式计算要求：
　　π*h0*τs*(D+h0)≥γf*Ti
　　τs———岩石等代极限剪切强度，按《架空送电线路基础设计规范技术规定》（DL/T5219-2005）表10.2.4取值。
　　3.6群锚杆岩石抗剪力计算
　　群锚杆岩石抗剪力计算应符合下式计算要求：
　　π*h0*τs*(c+h0)+Qf≥γf*T
　　(c=√2*b+D)
　　c———群锚杆外切直径，（m）。
　　4设计及施工注意事项
　　岩石锚杆除了满足计算要求外，尚应满足《架空送电线路基础设计规范技术规定》10.3条的构造要求。
　　采用岩石锚杆浅埋台阶基础对基岩要求较高，宜为完整微风化硬质岩，基础应与基岩连成整体，锚孔必须落在整块生根石上，不能落在浮石上；锚孔灌浆前应将孔壁清理或冲洗干净，开孔至浇灌的间隙时间应尽量缩短。锚筋另一端与基础主筋用铁线绑扎固定，并插入主筋笼内。
　　5结语
　　岩石锚杆浅埋台阶基础成功应用在220kV雄鹰变π接长望～陆川110kV线路工程中，该工程已经竣工投产，目前运行情况良好。岩石锚杆浅埋台阶基础混凝土及钢材用量均小于台阶基础的用量，且施工时不需大开挖基岩，大大缩短了施工工期。此外，该类型基础不需要大型机械进场施工，大大减轻了对塔基周边环境的影响，保护了农田。岩石锚杆浅埋台阶基础在本工程应用取得了良好的经济及社会效益，值得在类似工程借鉴应用。
　　参考文献：
　　（1） 郑卫锋，鲁先龙，程永锋，丁士君，输电线路岩石嵌固基础抗拔试验研究，
　　岩土力学与工程学报，2009.1（1）
　　（2） 唐其练，罗斌，新型岩石锚固基础在500kV线路中的设计与应用[J],江西电力，2000.（3）
　　（3） 《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002），2002

《岩石锚杆浅埋台阶基础在110kV输电线路中的设计与应用》

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