基于机械化施工的线路基础的经济技术比选及应用.pdf

46 建筑工程 Architectural Engineering1 引言架空输电线路机械化水平是现代化电力建设的重要标志。近几年，随着国内装备制造水平的提高，各类基建工程施工效率、施工质量、现场安全等都有了明显改善。按照“先进性、专业化、标准化、系列化”的总体要求，设计要从施工装备方面综合考虑确定相应的设计原则，优化比选适合项目工程的基础型式，全面实现输电线路工程施工机械化，有利于实现“资源节约、环境友好”的建设目标；能够进一步降低了电网线路施工人员作业安全风险及其劳动强度；提高了工程建设效率，节约施工成本，较快实现工程社会效益与价值。2 基础型式的比选原则2.1 比选范围基础作用力范围：从100kN3000kN范围进行取值共分为45个荷载模块。地质条件：本论文选用安徽平地段，一般地区的地基土质。地基土类别为可塑（0.5IL0.75）状黏性土，上层耕填土1.0m，地下水位-1.0m。2.2 比选目标在特定的条件下，机械化施工各种基础型式综合指标比较，得出基础型式适用的荷载范围，达到基础选型最合理。2.3 比选方法通过进行基础计算，计算出其工程量，从环境、机械、工期、安全、经济等综合比较，得出本课题的结论。2.4 比选程序基于机械化施工的线路基础的经济技术比选程序详见图1。图1 基于机械化施工的线路基础的经济技术比选程序3 基础型式比选的技术研究3.1 荷载划分通过对国家电网有限公司35750kV 输变电工程通用设计、通用设备应用目录（2023年版）及35kV750kV 线路杆塔通用设计优化技术导则，统计分析其中基础作用力大小的分布规律，将基础作用力从100kN3000kN范围进行取值共分为45个荷载模块，其中直线塔系列（25个荷载模块）和转角塔系列（20个荷载模块），基础作用力汇总参数见表1。3.2 地质条件及地质参数地基地质类别为了便于经济性比较，结合两种基础型式的特点，钢筋混凝土基础为大开挖基础，土体回填扰动，钻孔灌注桩基础为原状土基础，无需回填扰动，综合以上因素考虑，地基土类别为可塑（0.5IL0.75）状黏性土，主要地质参数：岩土类别，黏性土，重度16kN/m3，上拔角为20，内摩擦角为7.5，地基承载力150kPa，基于机械化施工的线路基础的经济技术比选及应用井兰花1 孔不凡2 张文斌1 刘成1（1.安徽顺安电网建设有限公司，安徽 合肥 2 3 2 0 0 0；2.安徽宏源电力设计咨询有限责任公司，安徽 合肥 2 3 2 0 0 0）摘 要：根据1 0 0%平地及1 0 0%普土的条件下进行钢筋混凝土板式和钻孔灌注桩两种基础型式优化比选适合项目工程的基础型式，从设计源头出发，全面实现输电线路工程施工机械化，降低了电网线路施工人员作业安全风险及其劳动强度；提高了工程建设效率，节约施工成本，较快实现工程社会效益与价值。关键词：钢筋混凝土板式；钻孔灌注桩；机械化施工；优化基础型式 作者简介 井兰花（1982-），女，安徽宿州人，本科，工程师。47 现代物业Modern Property Management水平抗力系数的比例类别m=250000kN/m4，qsik=60kPa，qpk=600kPa，凝聚力m=35kN/m2，考虑有地下水，水位为-1.0m。3.3 本方案采用基础型式调研及研究3.3.1 钢筋混凝土板式基础钢筋混凝土板式基础，主要特点是适用的地质范围较广，底板大、埋深浅、底板较薄，靠底板双向配筋承担由铁塔上拔、下压和水平力引起的弯矩和剪力。钢筋混凝土板式基础具有施工简便的特点，是目前线路中应用广泛的基础型式。3.3.2 钻孔灌注桩基础钻孔灌注桩基础是一种深基础型式，主要靠桩周与土的摩擦力和桩端的承载力承担基础的上拔力和下压力。桩基础单桩承载力很高，是一种非挤土桩，成桩质量比较容易控制和保证。采用灌注桩基础，具有机具设备简单，施工操作方便，占用施工场地小，施工质量可靠等优点。3.3.3 基础材料钢筋混凝土板式基础采用C25混凝土，钻孔灌注桩基础采用C30混凝土，基础主筋均采用强度等级400MPa的HRB400热轧钢筋。3.3.4 基础露高基础露高结合可虑施工弃土的堆放。为防止水土流失，对开挖过程中的土、石方不允许就地倾倒。对回填后的余土，需妥善处理。据此基础露高统一按500mm计算。3.4 基础计算方法计算基础时，首先以上拔稳定条件确定基础外形，再进行地基和基础的强度计算，且根据以往的实践经验，在满足上拔稳定的条件下，地基和基础的强度富裕较多。3.4.1 钢筋混凝土板式基础的上拔稳定计算自立式铁塔基础上拔稳定，按下式计算（土重法）：fTEEs1(Vt-Vt-V0)+Gf式中：1基础底板上平面坡角影响系数，当坡角 145时，取1=1.0；当坡角145时，取 1=0.8；Vtht深度内土和基础的体积（m3）；Vt相邻基础影响的微体积；V0ht深度内的基础体积（m3）。3.4.2 钻孔灌注桩基础的上拔稳定计算单桩及桩基中基桩的上拔承载力计算应符合下述极限状态计算表达式。荷载效应基本组合:单桩：fTkTuk/K+Gp桩基中的基桩同时应满足下列要求：fTkmaxTuk/K+GpfTkTgk/K+Ggp式 中：Tk按荷载效应标准组合计算的单桩或基桩上拔力；Tgk群桩呈整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值；Tuk单桩或群桩呈非整体破坏时的基桩的抗拔极限承载力标准值；Ggp群桩基础所包围体积的桩土总自重除以总桩数，地下水位以下取浮重度；Gp单桩自重设计值，地下水位以下取浮重度；K安全系数。3.5 基础施工机械分析基础主要材料有钢筋、地脚螺栓、商品混凝土等。商品混凝土可通过罐式运输车运输，再结合至塔位的道路情况，直接运输至塔位或泵送至塔位。钢筋混凝土板式基础基坑开挖选用履带式挖掘机，灌注桩基础开挖选用轮胎式旋挖钻机钻孔，基础钢材进场选用轻型卡车，钢筋笼下放选用轮胎式起重机，运输商品混凝土进场选表1 基础作用力（kN）杆塔型式编号基础作用力代号TTxTyNNxNy直线塔1100-1200-110055014281428130260183618362250-1550-12505503577357732571546100461003600-11000-155010008414084140780130010918210918241200-12000-1120020001682801682801560260021836421836452100-13000-12100300030842030842028603900400546400546转角塔6300-2550-2300550571055710539071574136741367600-2900-2600900114171114171780117014822214822281000-21800-2100018001903421903421300234024744524744592000-22800-22000280038053238053226003640494692494692 48 建筑工程 Architectural Engineering用罐式运输车，临时道路要求路宽不小于3.5m，均采用铺设钢板方式。3.6 基础计算的工程量统计表与造价指标比较分析根据设计条件和地质条件，将两种基础型式分别计算，将基础工程量与造价指标比较见表2。4 结论通过对国网电网公司输变电工程设计通用设计中的基础作用力进行统计分析，最终选取从100kN3000kN基础作用力范围共45个荷载模块作为比选对象；地质条件选用安徽平地段，一般地区的地基土质。在特定的条件下，进行可机械化施工的两种基础型式（钢筋混凝土板式和钻孔灌注桩）基础计算，分别计算出其工程量，从环境、机械、工期、安全、经济等综合比较分析，最后得出钢筋混凝土板式和钻孔灌注桩两种基础型式比选的结论如下：（1）直线塔系列中基础作用力在200kN及以下采用钢筋混凝土板式基础性价比较高；（2）直线塔系列中基础作用力在200kN-3000kN采用钻孔灌注桩基础性价比较高；（3）转角塔系列中基础作用力在300kN-900kN（含900kN）采用钻孔灌注桩基础性价比较高；（4）转角塔系列中基础作用力在900kN-2800kN（不含900kN）采用钢筋混凝土板式基础性价比较高。在性价比高的基础上，在综合考虑施工难度、施工风险及安全、工期及对环境的影响等多个方面，最终达到基础选型最优。5 展望由于时间原因仅基于100%平地及100%普土的条件下进行钢筋混凝土板式和钻孔灌注桩两种基础型式的综合比较研究，对设计院在今后的可研、初设提资有重要意义并对设计人员的基础施工图有一定指导作用。今后，将继续针对这一课题的其他地形地质条件进行研究，完善相关内容，指导设计工作。参考文献：1王永华,王玉红,刘辉,华东,查传明.输电线路铁塔基础选型分析J.河北电力技术,2022,41(02):57-61.2朱宁.输电线路铁塔基础选型设计及其优化对策研究J.中国设备工程,2022(2):130-131.3顾鹏.架空输电线路铁塔结构与基础设计J.现代工业经济和信息化,2020,10(12)：53-54+58.4黄少坤,孔不凡,胡益明,井兰花.输电线路工程基础优化设计研究J.建筑工程技术与设计,2019(9):222.5杨星.输电线路铁塔基础设计与优化研究J.华东科技,2017(10):144-145.表2 基础工程量统计与造价指标比较分析表序号基础作用力代号灌 注 桩 基 础 参 数板 式 基 础 参 数桩与板式基础造价对比（万元）“+”为大，“-”为小经济分析结果基础型式基础单腿工程量基础型式基础单腿工程量C30混凝土量(m3)钢筋(kg)C25混凝土量(m3)钢筋(kg)垫层C15(m3)灌注桩费用板式费用差价1100-1200-1GZZ07030GZZ70351.441.63161.32181.28R2017R25221.883.33150.72238.460.480.7322.31.322.250.680.05板式优2250-13000-1GZZ07045GZZ141751.8229.97201.214353R2821R76444.2256.78337.394793.530.96.082.5929.842.8735.12-0.28-5.28 灌注桩优3300-2900-2GZZ07055GZZ091202.48.14264.941173.1R3226R46415.5414.968423.431388.571.162.33.4910.323.7410.86-0.25-0.54 灌注桩优41000-22800-2GZZ10130GZZ1528010.8751.251386.439527.28R4842R784616.25260.081532.054943.682.56.412.3755.52 11.8737.04 0.5018.48板式优