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[圖文版] 架空輸電線路基本知識--基礎(chǔ)
專欄:行業(yè)資訊
發(fā)布日期:2024-10-28
閱讀量:528
作者:行業(yè)資訊
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|轉(zhuǎn)至:輸配電線路

 

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輸電線路桿塔地下部分除開接地裝置外總體統(tǒng)稱為基礎(chǔ),桿塔基礎(chǔ)的作用是支承桿塔,承受所有上部結(jié)構(gòu)部分的荷載,傳遞桿塔所受荷載至大地?;A(chǔ)一般受到下壓力、上拔力、傾覆力等作用。
基礎(chǔ)的埋置深度和基礎(chǔ)型式,關(guān)系到桿塔的穩(wěn)定性,基礎(chǔ)工程占到全線路工程量的50~60%,基礎(chǔ)型式的確定應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)、施工條件和桿塔型式,并以節(jié)約混凝土量、降低造價為原則來綜合考慮。
按基礎(chǔ)加工方式一般分為預(yù)制裝配式基礎(chǔ)、現(xiàn)澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)或混凝土基礎(chǔ)。電桿及拉線宜采用預(yù)制裝配式基礎(chǔ)。鋼管桿及鐵塔宜采用現(xiàn)澆(鋼筋)混凝土基礎(chǔ)。

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基礎(chǔ)按施工開挖方式可分為原狀土基礎(chǔ)(掏挖基礎(chǔ)、巖石嵌固基礎(chǔ)、巖石錨桿基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等)、擴展基礎(chǔ)(混凝土臺階基礎(chǔ)、鋼筋混凝土板柱基礎(chǔ)、重力式基礎(chǔ)等);按基礎(chǔ)與鐵塔連接方式方式分為地腳螺栓基礎(chǔ)與主材插入式基礎(chǔ);按基礎(chǔ)抵抗力分為上拔、下壓基礎(chǔ)、抗傾覆基礎(chǔ);按施工特點及制作類型分為現(xiàn)澆基礎(chǔ)、裝配式基礎(chǔ);按自然條件分為等高不等高基礎(chǔ)等
以上分類有些基礎(chǔ)的重疊的,常見基礎(chǔ)主要有掏挖基礎(chǔ)、巖石嵌固基礎(chǔ)、巖石錨桿基礎(chǔ)、混凝土臺階基礎(chǔ)、鋼筋混凝土板柱基礎(chǔ)、重力式基礎(chǔ)、整體基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、微型樁基礎(chǔ)、擠擴支盤樁基礎(chǔ)、嵌巖樁基礎(chǔ)、預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁基礎(chǔ) 、復(fù)合沉井基、 裝配式基礎(chǔ)、預(yù)制基礎(chǔ)、螺旋錨基礎(chǔ)等。

 按習(xí)慣,下面分別以電桿及拉線的基礎(chǔ),鋼管桿及鐵塔基礎(chǔ)分別介紹。


(1)電桿及拉線基礎(chǔ)

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電桿及拉線的一般采用工廠化一次性預(yù)制而成的預(yù)制基礎(chǔ)。主要有混凝土桿的本體基礎(chǔ)(底盤)、卡盤、拉線盤,俗稱三盤。有極少的電桿基礎(chǔ)采用(鋼筋)混凝土現(xiàn)澆基礎(chǔ)。
本體基礎(chǔ)既底盤,用于承受電桿本體傳遞的下壓力。卡盤承受傾覆力,起穩(wěn)定電桿的作用。拉線基礎(chǔ)承受上拔力的作用,可分為拉盤基礎(chǔ)重力式拉線基礎(chǔ)、錨桿拉線基礎(chǔ)。


(2)鐵塔及鋼管桿基礎(chǔ)



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鐵塔及鋼管桿基礎(chǔ)一般為現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)與預(yù)制成型的裝配式基礎(chǔ)?,F(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)是指在桿塔位處現(xiàn)場澆制混凝土做成的基礎(chǔ)?,F(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)按其受力特點分為:剛性基礎(chǔ)(混凝土量大、鋼筋少、底板無鋼筋)和柔性基礎(chǔ) 。主要用于地質(zhì)條件較好,混凝土原材料(砂、石、水)供給方便,運輸條件較好及地下水位不太高的區(qū)域。

按我們習(xí)慣,鐵塔及鋼管桿基礎(chǔ)一般分為:開挖回填基礎(chǔ)、掏挖基礎(chǔ)、巖石基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)復(fù)合型基礎(chǔ)等。

1)

開挖回填基礎(chǔ)

開挖回填基礎(chǔ),開挖回填類基礎(chǔ)是在預(yù)先挖好的基坑內(nèi)支模、 澆筑涅凝土結(jié)構(gòu), 拆模后進行土體回填并將回填土窮實。主要為現(xiàn)行規(guī)程的擴展基礎(chǔ),由底板和主柱組成的擴散上部結(jié)構(gòu)荷載的開挖回填基礎(chǔ),通常指混凝土臺階基礎(chǔ)、鋼筋混凝土板柱基礎(chǔ)、重力式基礎(chǔ)等。

(a)臺階基礎(chǔ)



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臺階式基礎(chǔ)是傳統(tǒng)的基礎(chǔ)型式,適用于各類地質(zhì)、各和塔型。其特點是大開挖,采用模板澆制,成型后再同填土,利用土體與混凝土重量抗拔,基礎(chǔ)底板剛性抗壓,不配鋼筋?;A(chǔ)底板的階梯高寬比不小于 1.0。

由于臺階式些礎(chǔ)混凝上量較大,埋置較深,易塌方,在有流沙地區(qū)難以達到設(shè)計深度,因此在此類地區(qū)應(yīng)盡量少用。

(b)直柱板式基礎(chǔ)



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柱板式基礎(chǔ)的主要設(shè)計特點是:底板大、埋深淺、底板較薄,底板雙向配筋承擔(dān)由鐵塔上拔、下壓和水平力引起的鸞矩和剪力,主柱計算與臺階式基礎(chǔ)相同。與臺階式基礎(chǔ)相比,直柱板式基礎(chǔ)埋深淺,易開挖成型,混凝土量能適當(dāng)降低,但鋼筋量增加較多:與灌注樁相比,直柱板式基礎(chǔ)在軟弱地基中應(yīng)用較為廣泛。直柱板式基礎(chǔ)施工方便,特別是對于軟、流塑黏性土、粉土及粉細沙等基坑不易成型的塔位。設(shè)計時,對底板的高厚比應(yīng)進行一定的控制(懸臂長度:底板厚小于 2.5:1),不足時可在主柱下增加臺階,以減小板的長度和底板厚度。為了減少混凝土量,主柱中心與底板中心可設(shè)置偏心,抵消水平彎矩,達到減小底板 及配筋的效果。直柱板式基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)控制沉降及不均勻沉降,對轉(zhuǎn)角

塔及荷載較大的直線塔需進行地基沉降變形驗算,施工時應(yīng)盡量減少地基土擾動,消除開挖的全部浮土并做好墊層,必要時使用塊石灌漿。

(c)斜柱板式基礎(chǔ)




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斜柱板式基礎(chǔ)的主要特點是基礎(chǔ)主柱坡度與塔腿主材坡度一致,塔腿主材角鋼直接插入基礎(chǔ)混凝土中,使基礎(chǔ)水平力對基礎(chǔ)底板的影響降至最低。在正常條件下,基礎(chǔ)土體上拔穩(wěn)定、下壓穩(wěn)定和基礎(chǔ)強度計算可忽略水平力的影響。斜柱板式基礎(chǔ)與直柱板式基礎(chǔ)相比,由于偏心彎矩大大減小,下壓穩(wěn)定控制的基礎(chǔ)底板尺寸可相應(yīng)減小從而降低了混凝土量和底板配筋量。

斜柱板式基礎(chǔ)在平原、河網(wǎng)地區(qū)使用較多,其最大優(yōu)點就是節(jié)省基礎(chǔ)材料、施工較為方便。其缺點是施工精度要求高。

(d)裝配式基礎(chǔ)



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裝配式基礎(chǔ)一般采用兩個及兩個以上金屬或混凝土預(yù)制構(gòu)件拼裝組合而成。

在缺水、沙石采集困難的地區(qū),采用現(xiàn)場澆筑混凝土基礎(chǔ)的方法往往較為困難,此時根據(jù)具體情況采用裝配式基礎(chǔ)顯得比較經(jīng)濟。裝配式基礎(chǔ)能夠?qū)崿F(xiàn)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)工廠化預(yù)制生產(chǎn),提高機械化作業(yè)程度,減少現(xiàn)場人工作業(yè)量和作業(yè)工序,利于人員健康,提高施工效率,有效保證施工工期。在凍士等特殊工程條件下,采用裝配式基礎(chǔ)可以有效延長施工工期,并保護凍土環(huán)境,降低對凍土的擾動,保證施工區(qū)域凍土環(huán)境的穩(wěn)定。此外,裝配式基礎(chǔ)還可以應(yīng)用于輸電線路工程搶修。

(e)聯(lián)合式基礎(chǔ)




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聯(lián)合式基礎(chǔ)是一種整體性很強的基礎(chǔ)型式,它用面積較大的底板將四個基礎(chǔ)墩連成整體結(jié)構(gòu),且各基礎(chǔ)墩之間用橫梁連接,主要適用于基礎(chǔ)根開較小且基坑難以開挖、板式基礎(chǔ)上拔土體重疊的軟弱土塔位。其設(shè)計特點是埋深較淺,四個基礎(chǔ)整體澆制,基礎(chǔ)底板上面的縱、橫向加勁混凝土梁承擔(dān)由基礎(chǔ)上拔力、下壓力和水平力引起的彎矩,底板與縱、橫向加勁肋配筋,整體性好。其缺點是基礎(chǔ)材料用量較大,施工較為煩瑣,不宜進行系列化設(shè)計。

聯(lián)合式基礎(chǔ)同輸電桿塔連接后,二者形成一個整體,使自立式鐵塔真正實現(xiàn)“自立”,最大限度地降低地基沉降和變形對基礎(chǔ)和桿塔造成的影響和破壞。

2)

挖孔基礎(chǔ)

挖孔基礎(chǔ)是根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計形狀,利用機械或人工在天然原狀巖土體中鉆(挖)成孔,并在孔內(nèi)放置鋼筋骨架和地腳螺栓或其他錨固件,以土代模現(xiàn)場澆筑混凝土而形成的鋼筋混凝土基礎(chǔ)。
挖孔基礎(chǔ)以天然原狀地基滿足基礎(chǔ)穩(wěn)定性要求,承載力高,多數(shù)情況下采用“一腿一樁”即可滿足上部結(jié)構(gòu)的荷載要求。挖孔基礎(chǔ)充分發(fā)揮了原狀地基承載性能,不僅具有良好的豎向抗拔抗壓性能,而且能承受較大的水平力。

根據(jù)塔位地質(zhì)地層條件、基礎(chǔ)埋深、承載力設(shè)計理論及其計算模型不同,架空輸電線路挖孔基礎(chǔ)可分為掏挖基礎(chǔ)與大直徑挖孔樁,另外巖石嵌固基礎(chǔ)也屬于挖孔基礎(chǔ),小編將其劃分為巖石基礎(chǔ)。

(a)掏挖基礎(chǔ)



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挖孔基礎(chǔ)是根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計形狀,利用機械或人工在天然原狀巖土體中鉆(挖)成孔,并在孔內(nèi)放置鋼筋骨架和地腳螺栓或其他錨固件,以土代?,F(xiàn)場澆筑混凝土而形成的鋼筋混凝土基礎(chǔ)。
挖孔基礎(chǔ)以天然原狀地基滿足基礎(chǔ)穩(wěn)定性要求,承載力高,多數(shù)情況下采用“一腿一樁”即可滿足上部結(jié)構(gòu)的荷載要求。挖孔基礎(chǔ)充分發(fā)揮了原狀地基承載性能,不僅具有良好的豎向抗拔抗壓性能,而且能承受較大的水平力。

根據(jù)塔位地質(zhì)地層條件、基礎(chǔ)埋深、承載力設(shè)計理論及其計算模型不同,架空輸電線路挖孔基礎(chǔ)可分為掏挖基礎(chǔ)與大直徑挖孔樁,另外巖石嵌固基礎(chǔ)也屬于挖孔基礎(chǔ),小編將其劃分為巖石基礎(chǔ)。

(b)大直徑擴底樁




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擴底樁一般用于平地、丘陵及山地條件下基礎(chǔ)荷載較大的輸電桿塔塔位。與掏挖基礎(chǔ)類似,擴底樁也是一種將鋼筋骨架置入機械或人工挖孔成型的土胎內(nèi)并將混凝土一次澆注成型的原狀土挖孔基礎(chǔ),但其一般按照樁基礎(chǔ)理論進行承載力計算,主要適用于黏性土、粉土、碎石土、黃土以及山區(qū)風(fēng)化程度較高的巖石地基中。

在土質(zhì)或山區(qū)強風(fēng)化巖石地基條件中,一般都采用擴底結(jié)構(gòu)提高基礎(chǔ)承載能力。擴底樁底面通常呈鍋底形,擴底直徑應(yīng)根據(jù)承載力要求及擴底端持力層地基特征以及擴底施工方法確定。

3)

巖石基礎(chǔ)

利用原狀巖石強度高的特點,在覆蓋層較淺的基巖地區(qū),在巖石上打孔,把鋼筋和地腳螺栓澆在巖石里,憑巖石和混凝土之間、混凝土與錨樁之間的粘結(jié)力,使錨筋與巖石結(jié)成整體,將桿塔固定在錨筋上可以減少土石方開挖量和現(xiàn)澆混凝土量,并且節(jié)約鋼材、加快施工速度。

巖石基礎(chǔ)的型式主要有 巖石嵌固基礎(chǔ)、 巖石錨桿基礎(chǔ)。挖孔基礎(chǔ)、巖石基礎(chǔ)等屬于原狀土基礎(chǔ)。

(a)巖石嵌固基礎(chǔ)




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巖石嵌固基礎(chǔ)適用于覆蓋層較淺(一般小于0.5m)或無覆蓋層的強風(fēng)化巖石地基, 其特點是底板不配筋,基坑全部掏挖,基礎(chǔ)上拔穩(wěn)定, 具有較強的抗拔承載能力。巖石嵌固基礎(chǔ)可分為圓臺形基礎(chǔ)、直柱平底形擴底基礎(chǔ)、直柱鍋底擴底基礎(chǔ)三種。

巖石嵌固基礎(chǔ),需要時,可將主柱的坡度設(shè)置與塔腿主材坡度相同,以減小偏心彎矩,還可省去地腳螺栓。由于該基礎(chǔ)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。

(b)巖石錨桿基礎(chǔ)




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巖石描桿基礎(chǔ)適用于中等風(fēng)化以上的整體性好的硬質(zhì)巖。巖石錨桿基礎(chǔ)是將錨筋置于機械成型的巖孔內(nèi),并灌注細石混凝土或水泥砂漿后與承臺等構(gòu)件組成的基礎(chǔ)型式,巖石錨桿基礎(chǔ)包括直錨式和承臺式兩類,其中直錨式巖石錨桿基礎(chǔ)是將地腳螺栓直接錨入巖孔

內(nèi)形成的巖石基礎(chǔ)巖石錨桿基礎(chǔ)因具有較小的混凝土用量和土石方開挖量,可明顯減少水泥砂石、基礎(chǔ)鋼材及棄土的運輸量。此外,巖石錨桿基礎(chǔ)機械化施工程度高,顯著降低了人工開挖或爆破作業(yè)對基礎(chǔ)周圍巖石基面和植被破壞,因而具有較好的經(jīng)濟與環(huán)境保護效益。但巖石錨桿基礎(chǔ)需逐基鑒定巖石的完整性。

直錨式錨桿基礎(chǔ),主要適用于覆蓋層較?。ㄒ话阈∮?0.3m)或者直接裸露的巖石地基且基礎(chǔ)作用力較小的塔位,承臺式群錨基礎(chǔ),主要適用于地表覆蓋稍厚(一般為 0.8~1.0m)的巖石地基,且一般用于基礎(chǔ)作用力稍大的塔位。 

4)

樁基礎(chǔ)




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樁基礎(chǔ)是指深入土層的柱型構(gòu)件,由基樁或基樁和連接于樁頂端的承臺組成的基礎(chǔ),樁基礎(chǔ)分為單樁基礎(chǔ)和群樁基礎(chǔ)。用于地質(zhì)條件較差、地下水位高、難以敞口開挖的區(qū)域。按施工方法分為打入樁(預(yù)制樁)和鉆孔灌注樁。線路基礎(chǔ)施工中,應(yīng)用最廣泛的是鉆孔灌注樁。

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目前鐵塔與斜柱基礎(chǔ)的連接方式主要有兩種方法:地腳螺栓和插入角鋼(鋼管)兩種。地腳螺栓連接方式加工簡便,適用于所有基礎(chǔ)形式,由于塔腳板上螺栓孔直徑為 1.3~1.5倍地腳螺栓直徑,安裝時有一定的調(diào)節(jié)范圍,施工技術(shù)成熟,施工精度容易滿足。

插入角鋼(鋼管)是近年來國內(nèi)才興起的另一種連接方式,一方面由于斜插基礎(chǔ)將較大的水平力轉(zhuǎn)成沿塔身主材的軸力,減少了水平力所產(chǎn)生的彎矩,有效地減少了基礎(chǔ)尺寸和基礎(chǔ)配筋,使基礎(chǔ)工程量較直柱平板基礎(chǔ)降低工程量 10-15%。另一方面由于將塔腿角鋼(鋼管)部分插入基礎(chǔ),取消了塔腳板和地腳螺栓,大部分情況下可以節(jié)約鋼材

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