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不良地质地段输电线路铁塔基础的合理选型设计

中图分类号:S611文献标识码:A

一。输电线路杆塔基础的主要类型及分布

的地域广阔,不同的地域土地条件不同,使得输电线路杆塔基础的类型不一致。的土地条件主要分为软土。黄土。冻土和岩石地基。其中软土地基主要采用的是论文网处理费用相对比较高的锚杆式。插入式。嵌固式和掏挖式等基础设计。在软土地基基础设计时要将输电线路杆塔基础的总承载考虑进去,要充分的考虑到软土地基的特点,注意防止塔基础的沉降和倾斜。黄土地基的输电线路杆塔基础建设则主要是采用刚性台阶式和插入式基础,主要采用强夯。灰土桩等方法进行处理,对于部分的软弱地基则是采用钻孔灌注桩基础。一般软土地基主要分布在天津和华东地区,而黄土地基则是分布在西北和黄河沿岸地区。对于冻土地基的输电线路杆塔基础建设则主要是采用插入式和掏挖式基础。由于冻土易冻胀和融沉,所以我们在建设塔基础的时候会适当的采取措施,如在建设时将基础的位置抬高一点。在建设基础时埋设保温层和通风管等。冻土地基一般是分布在东北及高纬度地区。在西南和其他山区地带主要的土地条件是岩石地基,这些地区的输电线路杆塔基础建设主要是采用岩石锚桩。斜插式和嵌固式方法,至于一些其他的影响因素则有待研究。

二。铁塔基础受力规律

为了将铁塔基础的受力规律分析出来,可采用有限元法对其受力规律进行模拟,其材料参数定义为:混凝土的密度为2700ρ/(kg/m3),弹性模量为2。5×107E/kPa,泊松比为0。16μ;而土体的密度为2000ρ/(kg/m3),弹性模量为1。0×104E/kPa,泊松比为0。45μ;黏聚力为10C/kPa,内摩擦角为30Φ/°。

采用有限元计算程序进行计算,从计算模拟图中能分析出联合式铁塔基础在竖向荷载的影响下,其最大的垂直压应力会出现在基础的最底部,而最大拉应力应出现在基础和地基土之间的接触点上。由于基础底部。台阶与土层基础都存在应力集中现象,因此需要加大这些部位的配筋率,以避免出现混凝土开裂现象。而土体的最大位移同样处于基础底部,但随着与底部中心土层的距离越远,且沉降位移量就越小,应力在土中并不会由于土层的深入而消失。当铁塔线路必须要经过软弱土层时,必须要准确计算出其土层的承载力,并确定合理的基础底面尺寸。若遇到较硬土质,铁塔基础的受力就会发生改变,容易产生下部受压破坏情况,因此必须做好铁塔基础所处地质的勘察,以避免铁塔出现受压破坏的情况。

三。输电线路铁塔基础的合理选型设计

当选好铁塔形式后,就可以确定出基础荷载,而铁塔基础所处的地质条件是基础的形式及尺寸。可见,基础受力土层的参数特性就是进行基础形式与尺寸选定的主要因素。其中,目标函数确定为:

其中,fa表示已经修正的地基承载力特征值;fak代表地基承载力标准值;ηb表示宽度修正系数;耷d代表深度修正系数;γ表示下土重度;b代表基础宽度;γm表示土的加权平均重度;d代表基础埋深;Pk表示基础的自重力。

分析目标函数不难发现,必须要加大对铁塔基础所处地质的勘察,以合理确定基础持力层,采用选择合理的铁塔基础形式。根据铁塔基础的受力特点与目标函数,对输电线路铁塔基础的选型为联合式基础。同时根据铁塔基础的土层特性,将第二层作为基础持力层。该输电线路铁塔基础选型为联合式,以满足淤泥地段的要求,相当于其他的铁塔基础形式,联合式基础的受力性能更突出,且便于复杂地质条件下的施工。在进行联合式铁塔基础设计过程中,应合理控制地基承载力在设计值的80百分号以内。在淤泥地段的联合式铁塔基础最好的浅埋,不仅有利于排水,还能对地基的原状土硬壳层进行充分利用。由于铁塔基础在长期的使用中,在荷载作用下,往往会出现沉降量积累的情况,因此必须要防止残余变形的叠加,以防由于沉降不均匀而导致局部开裂。铁塔基础在第一次使用时,必须要先计算好地基变形量,合理控制最大压力侧的变形幅度在20mm以内。

四。对输电线路铁塔基础选型设计的建议

(一)输电线路杆塔基础优化设计的基础加固

输电线路杆塔基础加固是用土将塔周围进行夯实,或者是在塔基础上灌注混凝土外壳。对输电线路杆塔基础加固一般采用的方法有振冲法。高压喷射灌浆法。地锚锚固法等。其中振冲法的工作原理是想办法在地基中形成密实桩体来与原地基构成复合的地基结构来提高地基的稳定性,并增强地基的承载能力。对塔基础进行加固的设计方法具有操作简单。设备要求简便。施工效率高。耗资少等优点。施工中形成的碎石桩具有良好的透水性,对塔基础的结固有较好的促进作用。利用高压喷射灌浆的方法是先将高压水泥液打入到土层中的喷浆管,再通过特殊的装置进行高速的喷射。其工作原理是利用高压射流来破坏土体结构,将土体也浆液强制混合形成圆柱体从而达到塔基础的目的。地锚锚固法是先将地锚用水泥浆包裹,然后再将地锚埋入到原塔基础的地方并与之连接,从而达到具有抵抗外力的作用。

(二)输电线路杆塔基础优化设计的整体移位

输电线路杆塔基础的整体移位方法具有思路简单。成本低。工期短。降低停电损耗等优点。输电线路杆塔基础的传统移位方法是在就塔的旁边组建一个新塔来代替旧塔,这种方法耗费的劳动强度大。花费的费用太高。对正常用电影响大。而通过整体移位的方法则能够在不拆除旧塔的基础上直接将整体平移并安装到新浇筑的基础上去。这种方法利用的原理是塔的重心不容易改变,使得对塔移动的时候能够安全可靠的进行。输电线路杆塔基础的整体移位要注意在移位之前要能够精确的测算到安全距离,从而避免弧垂变化影响到塔位移安全距离。

(三)输电线路杆塔基础优化设计的基础纠偏

输电线路杆塔基础的纠偏主要是针对一些倾斜的塔基础,通过一定的手段来对这些倾斜的塔基础纠偏加固。塔基础的纠偏加固技术一般采用顶升法来将塔基础倾斜幅度较大的一侧采用托梁柱或者注入膨胀剂等措施来使塔基础恢复正常。另外一种常用的塔基础纠偏技术是迫降法。所谓迫降法是在塔基础沉降幅度小的一侧采用一定的手段使得塔基础下沉从而恢复正常水平。当前一般采用的塔基础纠偏的具体做法是结合锚杆静压桩托换加固和顶升法纠偏。这种结合方案能够使得原塔基础不受损害,并且该方案也具有振动小。纠偏过程安全可靠。能够在纠偏的过程中不影响正常用电等优点。

结语

铁塔基础设计形式的选择及前期选址对基础设计影响较大,控制铁塔投资成本除应控制铁塔及基础设计外,还应加强场地前期选址工作。同时,尽可能选择地形平坦。地质条件较好的地段,避开断层等土质不好的地方。在选择基础时,要对场地周围的地质条件进行前期的勘察和判别,另外,前期勘察选址也影响基础的施工,对缩短工期。控制投资成本有着重要的作用。

不良地质地段输电线路铁塔基础的合理选型设计