1、輸輸電線路電線路設計設計20112011年年8 8月月4 4日日基礎設計基礎設計1、基礎分類及常用基礎形式介紹2、基礎選型的基本原則 3、基礎設計的一些基本計算項目4、佛山地區(qū)常用基礎形式探討 5、基礎設計圖紙識圖 6、基礎設計要點7、基礎設計中的環(huán)保措施8、基礎計算例題l一般情況下，鐵塔可以選用現(xiàn)澆鋼筋混凝土基礎（柔性和剛性）或混凝土基礎；l地下水埋藏較深的粘性土地區(qū)可采用掏挖基礎；l巖石地區(qū)可采用錨筋基礎或巖石嵌固基礎；l軟土地基可采用大板基礎、樁基礎或沉井基礎；l運輸或澆制混凝土有困難的地區(qū)，可采用預制裝配式基礎或金屬基礎；l電桿及拉線宜采用預制裝配式基礎。1、基礎分類及常用基礎形式介紹

2、基礎分類及常用基礎形式介紹(1)(1)受拔基礎受拔基礎轉(zhuǎn)角塔的受拔轉(zhuǎn)角塔的受拔腿腿, ,一般為外角側(cè)兩個腿一般為外角側(cè)兩個腿(2)(2)受壓基礎受壓基礎轉(zhuǎn)角塔的受壓轉(zhuǎn)角塔的受壓腿腿, ,一般為內(nèi)角側(cè)兩個腿一般為內(nèi)角側(cè)兩個腿(3)(3)受拔兼受壓基礎受拔兼受壓基礎直線塔直線塔或小轉(zhuǎn)角塔的四個腿或小轉(zhuǎn)角塔的四個腿, ,或終端或終端塔某對角線上兩個腿基礎腿號塔某對角線上兩個腿基礎腿號規(guī)定規(guī)定: :面向大號，順時針方向，面向大號，順時針方向，依次為依次為腿。腿。l按受力狀況分按受力狀況分l人工掏挖基礎人工掏挖基礎A 適用范圍 地下水埋藏較深的粘性土地區(qū)B 優(yōu)點 力學性能：由于減少了對原狀土的擾動，采用

3、“剪切法”計算上拔穩(wěn)定，充分發(fā)揮地基土的承載性能，所以可節(jié)約基礎材料； 施工：可“以土代模“，土方工程量少，減少施工費用； 環(huán)境保護：該基礎一般可就地開挖，所需施工基面小，減少了對塔位水土和植被的破壞； 應用效果：該基礎形式運行過程的基礎變形小，有較大的強度儲備。C 缺點 對地質(zhì)條件要求高，有地下水時不能采用，孔壁易塌方的沙類土不宜采用，荷載太大時經(jīng)濟指標不好。 全掏挖基礎全掏挖基礎l半掏挖基礎半掏挖基礎A 適用范圍 地下水埋藏較深的粘性土地區(qū)B 優(yōu)點 相比全掏挖基礎，半掏挖基礎基礎底板尺寸可以不受基礎主柱尺寸的限制而加寬，而同時又能保證原狀土抗拔剪切面。因此半掏挖基礎可以降低基底的平均壓應力

4、，同時增加基礎抗拔能力，基坑的土方量介于全掏挖基礎和開挖基礎之間。在工程局部地型破碎，掏挖困難的塔位適合采用半掏挖基礎。C 缺點 有地下水時不能采用；材料消耗大于全掏挖基礎。直柱半掏挖基礎直柱半掏挖基礎l混凝土板式基礎（柔性）混凝土板式基礎（柔性）A 適用范圍 除淤泥等極軟弱地基外的一般地質(zhì)條件、各種塔形均可使用。B 優(yōu)點 具有材料消耗少，設計成熟，可應用的地質(zhì)條件廣泛，能滿足各種基礎作用力要求，施工方便，是目前使用最為廣泛的輸電線路基礎型式。C 缺點 大開挖土方會導致較大環(huán)境破壞l混凝土板式基礎（柔性）混凝土板式基礎（柔性） 本類基礎又有直柱式和斜柱式兩種，由于斜柱式基礎的傳力路徑較好地適應

5、了上部結構作用力的特點，與直柱基礎相比，因斜柱基礎主柱中心的斜率與鐵塔主材坡度相同，因此與基礎軸線垂直的水平力減少50%以上，而軸向基礎作用力僅增大1%2%，結果大大改善了基礎立柱、底板的受力狀況，較大地節(jié)約了基礎材料用量。同時，由于水平力的減少，減少了基礎承壓強度，使基礎的側(cè)向傾覆穩(wěn)定性得到顯著的提高。因此斜柱式較直柱式有較明顯的優(yōu)勢，是目前國內(nèi)外應用最多的開挖類混凝土板式基礎形式。斜柱柔性板式基礎還有幾種派生形式如底板掏挖式、擴展式、肋板式等。l混凝土板式基礎（柔性）混凝土板式基礎（柔性）l混凝土板式基礎（剛性）混凝土板式基礎（剛性）A A 適用范圍適用范圍 除淤泥等極軟弱地基外的一般地質(zhì)

6、條件、各種塔形均可使用。多用于需要采用重力式或半重力式基礎的塔位B B 優(yōu)點優(yōu)點 計算理論清晰、工程經(jīng)驗豐富，施工方便。C C 缺點缺點 大開挖土方會導致較大環(huán)境破壞，混凝土耗量較大，經(jīng)濟性較差。l混凝土板式基礎（剛性）混凝土板式基礎（剛性）l巖石嵌固基礎巖石嵌固基礎 A 適用范圍 適用于交通不便，機具搬運困難的中、強風化巖石地區(qū)，特別適用于抗剪強度小于30kN/m2的巖石地基 。B 優(yōu)點 充分利用了巖石本身的抗剪強度，混凝土和鋼筋的用量都較小，同時減少了基坑土石方量，澆制混凝土不需要模板，施工費用較低 。C 缺點 對勘測深度要求較高，要求逐基鑒定巖石的穩(wěn)定性、覆蓋層厚度、巖石的堅固及風化程度

7、情況，準確落實相關設計參數(shù) 。A A 適用范圍適用范圍 適用于交通方便，機具搬運較方便的微、中風化巖石地區(qū)，要求巖石覆蓋層淺，整體性好 。B B 優(yōu)點優(yōu)點 充分利用了巖石本身的抗剪強度，混凝土和鋼筋的用量都很小，同時減少了基坑土石方量，澆制混凝土不需要模板，施工費用較低 。C C缺點缺點 對勘測深度要求較高，要求逐基鑒定巖石的穩(wěn)定性、覆蓋層厚度、巖石的堅固及風化程度情況，準確落實相關設計參數(shù)，并進行現(xiàn)場試驗以驗證設計安全性；施工機具較重，搬運不方便。l巖石錨樁基礎巖石錨樁基礎A A 適用范圍適用范圍 輸電線路灌注樁基礎主要使用在淤泥、淤泥質(zhì)土較厚的軟弱地基、有較大河流或海岸沖刷的塔基等。B B

8、 優(yōu)點優(yōu)點 承載能力高、能抵抗較大水平力，可穿透較厚的軟弱土層，易于控制地基的不均勻沉降 。C C 缺點缺點 費用高，樁身質(zhì)量控制難度較大。l巖石錨樁基礎巖石錨樁基礎l灌注樁基礎灌注樁基礎A 灌注樁基礎的類型 單樁：低單樁、高單樁 群樁樁基：低樁承臺、高樁承臺 （一般有雙樁、四樁、多樁等對稱布置） 高樁框架：剛接框架、鉸接框架B 灌注樁設計和施工注意事項（1）入土深度自設計地面起不小于6米，樁徑宜取.61.8米，樁間距不得小于2.5倍樁徑。（2）樁、承臺、連梁混凝土強度等級不小于C20。（3）樁身主筋應通常配置，不少于8X10，凈距不小于60mm.（4）灌注樁達設計深度后應立即清孔，清孔后泥漿

9、比重不應大于1.15，沉渣厚度不大于100mm，一般清孔后30分鐘以內(nèi)應澆筑混凝土，否則應再次清孔。（5）混凝土應使用導管澆筑，導管直徑200300mm，混凝土自由沉落高度不應大于3m。（6）混凝土澆筑應連續(xù)進行，中斷時間不得超過混凝土的初凝時間。（7）一般全部樁基均應采用低應變法進行成樁質(zhì)量檢查，特殊情況下可要求采用高應變法檢測。2 2、基礎選型的基本原則基礎選型的基本原則l技術合理性技術合理性 技術合理性是最重要的指標。一般只要滿足地基上拔穩(wěn)定、下壓穩(wěn)定、傾覆穩(wěn)定，變形小于允許值，基礎自身強度符合要求，就做到了技術合理性。事實上由于土力學本身是一個不斷發(fā)展的學科，對土的基本特性的認識的局限

10、性會影響到設計的合理性。l施工技術的可行性施工技術的可行性 線路基礎在全路徑內(nèi)分布，沿線交通運輸條件一般較差，尤其是山區(qū)線路，施工機械進場困難，限制了機械化施工的應用，在基礎選型時應充分考慮這一因素。l經(jīng)濟性經(jīng)濟性 技術合理、施工可行的基礎方案一般有多個方案，造價高低是多方案比較最重要的指標。l上拔穩(wěn)定計算 A 土重法：基礎的極限抗拔力由基礎的自重和基礎底板上部所切的倒截土錐體的重力組成，大開挖類基礎的上拔穩(wěn)定都采用土重法計算。3、基礎設計的一些基本計算項目基礎設計的一些基本計算項目B 剪切法：基礎的極限抗拔力剪切法：基礎的極限抗拔力由基礎的自重和土體破環(huán)面由基礎的自重和土體破環(huán)面上的剪阻力共

11、同承擔，掏挖上的剪阻力共同承擔，掏挖基礎的上拔穩(wěn)定用剪切法計基礎的上拔穩(wěn)定用剪切法計算。算。l地基下壓穩(wěn)定計算 驗算基礎底板的應力滿足地基承載力的要求。l地基變形計算 處在軟柔地基的基礎應驗算地基變形。l基礎傾覆穩(wěn)定計算 鋼桿基礎、窄基塔的基礎以及寬基鐵塔的聯(lián)合基礎需要計算基礎的傾覆穩(wěn)定。l基礎強度計算 包括主柱正截面強度計算（決定主柱配筋）、主柱斜截面強度計算（決定主柱箍筋）、底板正截面強度（決定底板配筋）和底板抗沖切計算等。l山區(qū)、丘陵地帶l魚塘、泥沼地帶l規(guī)劃公路、規(guī)劃用地區(qū)域l耕地、農(nóng)田地帶4、佛山地區(qū)常用基礎形式探討佛山地區(qū)常用基礎形式探討 5 5、基礎設計圖紙識圖基礎設計圖紙識圖l

12、基礎部分圖紙組成基礎部分圖紙組成v基礎施工說明：最重要的也是最容易被忽視的部分，包括技術施工的執(zhí)行標準、注意事項等。v基礎配置表：包括各塔基礎根開、基礎規(guī)格、出土高度、地腳螺栓規(guī)格和間距等數(shù)據(jù)。v基礎施工圖：包括基礎的平、立、剖面圖，配筋圖，基礎材料統(tǒng)計等內(nèi)容。基礎說明基礎說明基礎配置表基礎配置表樁基礎聲測管樁基礎聲測管l基礎設計圖例基礎設計圖例基礎一覽圖基礎一覽圖基礎施工圖基礎施工圖基礎施工圖基礎施工圖基礎施工圖基礎施工圖6 6、基礎設計要點基礎設計要點 (1)滿足穩(wěn)定要求基礎外形及埋深滿足上拔下壓要求 即承載力=外力*安全系數(shù) (2)滿足強度要求基礎構造(截面尺寸及配筋)滿足要 求,不會破

13、壞,即承載力=內(nèi)力*安全系數(shù) (3)穩(wěn)定設計安全系數(shù) 桿塔類型桿塔類型 上拔上拔1 上拔上拔2 傾覆傾覆 下壓下壓 土抗力有關土抗力有關 基礎自重有關基礎自重有關 直線型直線型 1.6 1.2 1.5 按地按地 直線轉(zhuǎn)角型直線轉(zhuǎn)角型 2.0 1.3 1.8 基承基承 轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角,終端終端,大跨越型大跨越型 2.5 1.5 2.2 載力載力l總體思路總體思路“因地制宜，綠色環(huán)保，經(jīng)濟適用，安全可靠因地制宜，綠色環(huán)保，經(jīng)濟適用，安全可靠”是我們輸是我們輸電線路工程力爭達到的最佳效果，這就必須將環(huán)境保護這電線路工程力爭達到的最佳效果，這就必須將環(huán)境保護這一理念貫穿于輸電線路工程的全過程中。在設計階段充

14、分一理念貫穿于輸電線路工程的全過程中。在設計階段充分考慮輸電線路工程對環(huán)境的影響，盡可能減少或避免破壞考慮輸電線路工程對環(huán)境的影響，盡可能減少或避免破壞原有自然地形地貌，達到事半功倍的效果，嚴禁出現(xiàn)先污原有自然地形地貌，達到事半功倍的效果，嚴禁出現(xiàn)先污染后治理的被動局面，良好的設計方案不僅能減少財產(chǎn)損染后治理的被動局面，良好的設計方案不僅能減少財產(chǎn)損失，并且保護了環(huán)境，節(jié)約了資金，使我們的輸電線路工失，并且保護了環(huán)境，節(jié)約了資金，使我們的輸電線路工程產(chǎn)生最大的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效應。程產(chǎn)生最大的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效應。7 7、基礎設計中的環(huán)保措施基礎設計中的環(huán)保措施l 全方位長短腿桿塔設計全方位長

15、短腿桿塔設計 輸電線路經(jīng)過的地形各色各樣，地形也千差萬別。當鐵塔輸電線路經(jīng)過的地形各色各樣，地形也千差萬別。當鐵塔位于斜坡或臺階地時，塔腿之間會形成高差，這就要用長位于斜坡或臺階地時，塔腿之間會形成高差，這就要用長短腿來平衡，長短腿在四個任意方向都可以連接。目前塔短腿來平衡，長短腿在四個任意方向都可以連接。目前塔腿級差一般設計為腿級差一般設計為1.5m1.5m，長短腿的最大差值一般設計為，長短腿的最大差值一般設計為9.0m9.0m。而地面高差是任意值，當長短腿不能完全平衡地面。而地面高差是任意值，當長短腿不能完全平衡地面高差時，一方面可將部分主柱露出地面，另一方面塔腿級高差時，一方面可將部分主

16、柱露出地面，另一方面塔腿級差可縮短為差可縮短為1.0m1.0m，長短腿的最大差值也可以擴大，力求做，長短腿的最大差值也可以擴大，力求做到不開方或少開方。設計桿塔時，應考慮在桿塔位于陡峭到不開方或少開方。設計桿塔時，應考慮在桿塔位于陡峭山頂控制鐵塔的正側(cè)面根開，減少施工基面開方量。山頂控制鐵塔的正側(cè)面根開，減少施工基面開方量。l 合理選擇基礎型式合理選擇基礎型式 目前輸電線路桿塔基礎大致可分為利用原狀土和非原狀土目前輸電線路桿塔基礎大致可分為利用原狀土和非原狀土兩大類。原狀土承載能力強；不需要回填土，消除了回填兩大類。原狀土承載能力強；不需要回填土，消除了回填土質(zhì)量不可靠帶來的安全隱患；土質(zhì)量不

17、可靠帶來的安全隱患；“以土代模以土代?！保_挖量少，開挖量少，施工方便，節(jié)省材料。鑒于山地和丘陵地區(qū)地基承載力較施工方便，節(jié)省材料。鑒于山地和丘陵地區(qū)地基承載力較高，但覆蓋層厚度各區(qū)域不盡相同，因此，基礎型式考慮高，但覆蓋層厚度各區(qū)域不盡相同，因此，基礎型式考慮盡量利用原狀土，對地基覆蓋土層較厚及非巖石地基，推盡量利用原狀土，對地基覆蓋土層較厚及非巖石地基，推薦使用掏挖式基礎、半掏挖基礎；對巖石裸露或覆蓋地很薦使用掏挖式基礎、半掏挖基礎；對巖石裸露或覆蓋地很薄的塔位可采用嵌固式巖石基礎和巖石錨筋基礎，根據(jù)山薄的塔位可采用嵌固式巖石基礎和巖石錨筋基礎，根據(jù)山區(qū)特有的地質(zhì)條件進行優(yōu)化設計，以進一步

18、節(jié)省基礎工程區(qū)特有的地質(zhì)條件進行優(yōu)化設計，以進一步節(jié)省基礎工程的投資，減少基坑的開挖和植被的破壞。的投資，減少基坑的開挖和植被的破壞。 l 長短腿桿塔配合不等高基礎長短腿桿塔配合不等高基礎 利用長短腿桿塔配合不等高基礎，可大幅減少基面開挖。利用長短腿桿塔配合不等高基礎，可大幅減少基面開挖。 早期，山區(qū)輸電線路基礎基本上都是采用直柱平板基礎，早期，山區(qū)輸電線路基礎基本上都是采用直柱平板基礎，鐵塔采用等高腿，在施工中需大幅削減邊坡形成基礎平臺，鐵塔采用等高腿，在施工中需大幅削減邊坡形成基礎平臺，由此而引發(fā)下列問題：由此而引發(fā)下列問題：1)土石方開挖量大，不僅費用高，而且后遺癥多，施工時土石方開挖量

19、大，不僅費用高，而且后遺癥多，施工時若對棄土處理不好，會形成棄土滑坡，影響塔基安全穩(wěn)定。若對棄土處理不好，會形成棄土滑坡，影響塔基安全穩(wěn)定。2)塔位處易形成高邊坡，若處理不好，極易崩塌，影響塔塔位處易形成高邊坡，若處理不好，極易崩塌，影響塔腿的長期安全運行，而線路上一般對高邊坡處理辦法不多，腿的長期安全運行，而線路上一般對高邊坡處理辦法不多，且費用高。且費用高。3)塔基土石方的大量開挖，不僅改變了塔位處的自然地形、塔基土石方的大量開挖，不僅改變了塔位處的自然地形、地貌，破壞了原有的植被，極易形成水土流失，對塔位環(huán)地貌，破壞了原有的植被，極易形成水土流失，對塔位環(huán)境造成損害而影響塔基穩(wěn)定。境造成

20、損害而影響塔基穩(wěn)定。l 基面綜合治理基面綜合治理 1）基面處理：無論是開挖類基礎還是掏挖類基礎，均應盡基面處理：無論是開挖類基礎還是掏挖類基礎，均應盡量不降或少降基面。應在盡量減少放坡。量不降或少降基面。應在盡量減少放坡?；娲罅客诜剑茐牧嗽型馏w穩(wěn)定狀態(tài)，給線路安全運行基面大量挖方，破壞了原有土體穩(wěn)定狀態(tài)，給線路安全運行帶來隱患，而且很不經(jīng)濟。因此建議在基礎施工時將對各帶來隱患，而且很不經(jīng)濟。因此建議在基礎施工時將對各個塔腿分別平基，形成四個小基面。這種小基面的設計理個塔腿分別平基，形成四個小基面。這種小基面的設計理念將對原始地貌的破壞降到最小程度，保證了山體的穩(wěn)定，念將對原始地貌的破壞降到最小程度，保證了山體的穩(wěn)定，減少了施工難度，而且增加了基礎抗拔能力。減少了施工難度，而且增加了基礎抗拔能力。隨著環(huán)保理念的不斷深入，設計對基面處理的思路為：在測隨著環(huán)保理念的不斷深入，設計對基面處理的思路為：在測出塔位及保護范圍內(nèi)帶有等高線的平面圖，綜合采用鐵塔出塔位及保護范圍內(nèi)帶有等高線的平面圖，綜合采用鐵塔的高低腿、深埋基礎，按照自然地形地面，盡量不降或少的高低腿、深埋基礎，按照自然地形地面，盡量不降或少降基面。降基面。 2）基面排水：塔位有坡度時，為防止雨水對基面的沖刷影基面排水：塔位有坡度時，為防止雨水對基面的沖刷影響，上坡側(cè)應依山勢設置環(huán)狀排