川东北地区线路铁塔岩石嵌固式基础应用浅析

摘要:四川盆地东北部地区,地形按地貌单元划分:主要为丘陵、低山～低中山。区内地层主要有第四系耕地层、残坡积粉质粘土层、冲洪积层(Q)、侏罗系(J)、白垩系(K)、三叠系(T)等砂岩～泥岩、灰岩,而以砂岩～泥岩、灰岩为主。线路铁塔岩石嵌固式基础在该区域内的大量应用,有不错的经济、环境、社会效益,同时,也是“资源节约型”、“环境友好型”―“两型三新”输电线路在工程实践中的具体应用。

Abstract:Sichuan basin is in northeast Sichuan. The terrain could be classified into upland, low hill and middle low hill. According to the characteristic of the landscape, basis application of line towers' build-in rock has significant social, environmental and economic benefits. Simultaneously, the application of Power transmission line principle of "conservation-oriented""environment-friendly" "two types and three news" in construction practice are given.

关键词:送电线路;铁塔嵌固式基础;应用

Key words:Power Transmission Line; Base of Line Tower's Build-In Rock;Application

中图分类号:TM7 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)01-0197-02

0引言

川东北是四川省(四川盆地)东北部的简称,它一般是指南充、遂宁、达州、广安、巴中、广元六市。狭义的川东北不包括遂宁,广义的川东北还包括重庆市的以万州为中心的三峡地区及四川省的盐亭县等。主要地形为丘陵和山区。

该地区属中国西部经济欠发达地区,电力电网建设相对落后,区域内110kV及以上电压等级的输、变电线路、设备相对经济发达地区来说相当落后。所以,随着该地区经济的发展,电网建设还会有大量的投入。而作为输电线路铁塔基础部分所占的比重亦相当可观,在推广国网公司系统的典型化杆塔时,铁塔选定的情况下,铁塔基础设计的优劣程度直接影响到工程的优劣。

1该区域内的岩土设计计算指标

除少量粉质粘土层、冲洪积层外,该区域内80%以上为砂岩、泥岩、灰岩。根据线路终勘的地质资料(由相应资质地勘单位提供),几种主要岩石的设计计算指标如表1:

从表1中指标分析,以及对比其他型式基础,具备设计岩石嵌固时基础的条件。

2该区域内线路铁塔基础设计应用现状

该区域内线路铁塔基础,约60%～70%为斜插式,作用力较小时,有部分刚性台阶基础和直柱式柔性基础,比例在5%～10%,其余为掏挖式基础。

岩石基础中的锚杆基础基本没有应用,岩石嵌固式基础应用非常有限,一般少于5%。应用少的主要原因:①岩石等代极限剪切强度(τs)无试验资料,如果针对每条线路的每一塔基都进行勘探而获取相关的数据,其费用是非常昂贵的,而且在有的地方勘探施工操作也会相当困难。②《架空送电线路基础设计技术规定》(DL/T 5219-2005)中表10.2.4提供的数据在实际设计中选用时设计人员往往不好把握,因此,线路结构设计人员在应用岩石嵌固式基础时都非常慎重。③由于在该地区的应用较少,有关建设单位的领导及相关人员对岩石基础是否安全可靠承在疑虑。④输电线路基础方面受过专门训练的人才偏少,对较少使用过的基础形式的推广也有一定制约。

3岩石嵌固式基础的设计应用

岩石嵌固式基础的设计计算,主要是按照《架空送电线路基础设计技术规定》(DL/T 5219-2005)地10.2.4条第2款的规定:

γfTE≤πh0τs(D+h0)+Qf

计算按45°剪切破裂计算线形成的倒锥体表面的等代极限剪切应力τs的垂直分量是否能抵抗塔腿的上拔力,以确定基础的尺寸。其最关键的就是确定岩石的等代极限剪切强度τs。

τs的准确值最终还得由地质勘察单位提供,这就需要有关单位在预算线路地质勘察费用时,有针对性地给予考虑,才有利于勘察单位按规范要求提供可靠的原始资料。其次,建议将规范中的岩石的分类划分的更具操作性。

另一个必须考虑的是基础在使用过程中的耐久性问题,虽然按规范要求作有防风化层,但塔基周围的环境千差万别,在设计时必须加以考虑。

3.1 粉砂质泥岩。设计岩石嵌固式基础需特别注意周围环境,是否有雨水、山洪的冲刷是重点。由于泥岩一般都是强风化的,分析长期的风化影响也应足够重视。

3.2 灰岩。虽然岩质坚硬,承载力高,抗剪强度大,但易与水发生反应,溶于水。所以同样应注意是否有雨水、山洪的冲刷,以及地下水的侵蚀。

3.3 细砂岩。除极个别特殊塔位,都可以设计岩石嵌固式基础。

4岩石嵌固式基础的综合优势

在地质条件许可的情况下,采用岩石嵌固式铁塔基础,具有相当可观的经济、环境和社会效益。

4.1 对周围环境影响、破坏小。岩石嵌固式基础的开挖量很小,一般一基塔只有几个立方,大的也就十多立方,对岩石的整体性破坏小;上部开口窄,一般在1m～1.5m,对表面破坏小;余土量很小,所以弃土对周围的影响也很小,如果结合铁塔长、短腿和高低基础的配合使用,能更进一步减小对塔基周围的影响。对实现“环境友好型”线路建设目标,采用岩石嵌固式基础是值得推广的一种基础型式。

4.2 降低送电线路的造价。一方面是基础材料(包括钢筋、砼)节约;另一方面是土方开挖量减少,余土处理量也相应减少;第三是材料的运送量减少;第四是施工浇注混凝土时,不需要模板。所以采用岩石嵌固式基础,对降低送电线路的造价具有很明显的优势。对实现“资源节约型”线路建设目标,采用岩石嵌固式基础也非常值得推广。

4.3 缩短施工工期。由于工程量的减少,同时不需要支模,所以对施工工期缩短很有效,特别在交通条件非常困难的塔位,缩短工期更明显。

5岩石嵌固式基础设计时需要注意的事项

5.1 采用岩石基础的铁塔,地质需要逐基鉴定,其风化程度、完整性、稳定性对是否采用岩石基础具有决定性,其中任何一项达不到要求,都不能采用岩石基础。

5.2 作用力较小的铁塔,是否采用岩石基础,需要综合比较才能确定,有可能采用斜插或柔性基础还节约一些,所以需要仔细计算、比较才决定采用何种基础。

5.3结构设计人员必须到现场了解实地情况,塔基断面图有时不能准确表达现场的实际地形,作出的基础有可能不满足要求。因此,现场踏看是必须的。

5.4 基坑开挖后,必须经结构设计人员和地质勘察人员现场验槽,达到设计要求的,才允许浇注混凝土,否则,需经验算或改变基础型式才可以继续施工。这一关是基础浇注前,设计人员能把握的最后一关,此关把握好,就能保证岩石基础在地质方面不出问题。否则,发现问题也可以解决在混凝土浇注之前,不会造成浪费、延误工期,也不会给送电线路运行留下隐患。

6小结

综上所述,在川东北地区,地质条件允许线路铁塔使用部分岩石嵌固式基础。因此,线路结构设计人员在尽可能的情况下,采用岩石嵌固式基础,为建设“两型三新”线路建设目标尽一份职责。