架空输电线路基本知识

输电线路杆塔地下部分除开接地装置外总体统称为基础，杆塔基础的作用是支承杆塔，承受所有上部结构部分的荷载，传递杆塔所受荷载至大地。基础一般受到下压力、上拔力、倾覆力等作用。基础的埋置深度和基础型式，关系到杆塔的稳定性，基础工程占到全线路工程量的50～60%，基础型式的确定应根据地形地质、施工条件和杆塔型式，并以节约混凝土量、降低造价为原则来综合考虑。按基础加工方式一般分为预制装配式基础、现浇钢筋混凝土基础或混凝土基础。电杆及拉线宜采用预制装配式基础。钢管杆及铁塔宜采用现浇（钢筋）混凝土基础。基础按施工开挖方式可分为原状土基础（掏挖基础、岩石嵌固基础、岩石锚杆基础、桩基础等）、扩展基础（混凝土台阶基础、钢筋混凝土板柱基础、重力式基础等）；按基础与铁塔连接方式方式分为地脚螺栓式基础与主材插入式基础；按基础抵抗力分为上拔、下压基础、抗倾覆基础；按施工特点及制作类型分为现浇基础、装配式基础；按自然条件分为等高和不等高基础等。以上分类有些基础的重叠的，常见基础主要有掏挖基础、岩石嵌固基础、岩石锚杆基础、混凝土台阶基础、钢筋混凝土板柱基础、重力式基础、整体基础、独立基础、桩基础、微型桩基础、挤扩支盘桩基础、嵌岩桩基础、预应力高强混凝土管桩基础、复合沉井基、装配式基础、预制基础、螺旋锚基础等。按习惯，下面分别以电杆及拉线的基础，钢管杆及铁塔基础分别介绍。（1）电杆及拉线基础电杆及拉线的一般采用工厂化一次性预制而成的预制基础。主要有混凝土杆的本体基础（底盘）、卡盘、拉线盘，俗称三盘。有极少的电杆基础采用（钢筋）混凝土现浇基础。本体基础既底盘，用于承受电杆本体传递的下压力。卡盘承受倾覆力，起稳定电杆的作用。拉线基础承受上拔力的作用，可分为拉盘基础、重力式拉线基础、锚杆拉线基础。（2）铁塔及钢管杆基础铁塔及钢管杆基础一般为现浇混凝土基础与预制成型的装配式基础。现浇混凝土基础是指在杆塔位处现场浇制混凝土做成的基础。现浇混凝土基础按其受力特点分为：刚性基础（混凝土量大、钢筋少、底板无钢筋）和柔性基础。主要用于地质条件较好，混凝土原材料（砂、石、水）供给方便，运输条件较好及地下水位不太高的区域。按我们习惯，铁塔及钢管杆基础一般分为：开挖回填基础、掏挖基础、岩石基础、桩基础及复合型基础等。1）开挖回填基础开挖回填基础，开挖回填类基础是在预先挖好的基坑内支模、浇筑涅凝土结构，拆模后进行土体回填并将回填土穷实。主要为现行规程的扩展基础，由底板和主柱组成的扩散上部结构荷载的开挖回填基础，通常指混凝土台阶基础、钢筋混凝土板柱基础、重力式基础等。（a）台阶基础台阶式基础是传统的基础型式，适用于各类地质、各和塔型。其特点是大开挖，采用模板浇制，成型后再同填土，利用土体与混凝土重量抗拔，基础底板刚性抗压，不配钢筋。基础底板的阶梯高宽比不小于1.0。由于台阶式些础混凝上量较大，埋置较深，易塌方，在有流沙地区难以达到设计深度，因此在此类地区应尽量少用。（b）直柱板式基础柱板式基础的主要设计特点是：底板大、埋深浅、底板较薄，底板双向配筋承担由铁塔上拔、下压和水平力引起的鸾矩和剪力，主柱计算与台阶式基础相同。与台阶式基础相比，直柱板式基础埋深浅，易开挖成型，混凝土量能适当降低，但钢筋量增加较多:与灌注桩相比，直柱板式基础在软弱地基中应用较为广泛。直柱板式基础施工方便，特别是对于软、流塑黏性土、粉土及粉细沙等基坑不易成型的塔位。设计时，对底板的高厚比应进行一定的控制（悬臂长度:底板厚小于2.5:1），不足时可在主柱下增加台阶，以减小板的长度和底板厚度。为了减少混凝土量，主柱中心与底板中心可设置偏心，抵消水平弯矩，达到减小底板及配筋的效果。直柱板式基础设计时应控制沉降及不均匀沉降，对转角塔及荷载较大的直线塔需进行地基沉降变形验算，施工时应尽量减少地基土扰动，消除开挖的全部浮土并做好垫层，必要时使用块石灌浆。（c）斜柱板式基础斜柱板式基础的主要特点是基础主柱坡度与塔腿主材坡度一致，塔腿主材角钢直接插入基础混凝土中，使基础水平力对基础底板的影响降至最低。在正常条件下，基础土体上拔稳定、下压稳定和基础强度计算可忽略水平力的影响。斜柱板式基础与直柱板式基础相比，由于偏心弯矩大大减小，下压稳定控制的基础底板尺寸可相应减小从而降低了混凝土量和底板配筋量。斜柱板式基础在平原、河网地区使用较多，其最大优点就是节省基础材料、施工较为方便。其缺点是施工精度要求高。（d）装配式基础装配式基础一般采用两个及两个以上金属或混凝土预制构件拼装组合而成。在缺水、沙石采集困难的地区，采用现场浇筑混凝土基础的方法往往较为困难，此时根据具体情况采用装配式基础显得比较经济。装配式基础能够实现基础结构工厂化预制生产，提高机械化作业程度，减少现场人工作业量和作业工序，利于人员健康，提高施工效率，有效保证施工工期。在冻士等特殊工程条件下，采用装配式基础可以有效延长施工工期，并保护冻土环境，降低对冻土的扰动，保证施工区域冻土环境的稳定。此外，装配式基础还可以应用于输电线路工程抢修。（e）联合式基础联合式基础是一种整体性很强的基础型式，它用面积较大的底板将四个基础墩连成整体结构，且各基础墩之间用横梁连接，主要适用于基础根开较小且基坑难以开挖、板式基础上拔土体重叠的软弱土塔位。其设计特点是埋深较浅，四个基础整体浇制，基础底板上面的纵、横向加劲混凝土梁承担由基础上拔力、下压力和水平力引起的弯矩，底板与纵、横向加劲肋配筋，整体性好。其缺点是基础材料用量较大，施工较为烦琐，不宜进行系列化设计。联合式基础同输电杆塔连接后，二者形成一个整体，使自立式铁塔真正实现“自立”，最大限度地降低地基沉降和变形对基础和杆塔造成的影响和破坏。2）挖孔基础挖孔基础是根据基础设计形状，利用机械或人工在天然原状岩土体中钻（挖）成孔，并在孔内放置钢筋骨架和地脚螺栓或其他锚固件，以土代模现场浇筑混凝土而形成的钢筋混凝土基础。挖孔基础以天然原状地基满足基础稳定性要求，承载力高，多数情况下采用“一腿一桩”即可满足上部结构的荷载要求。挖孔基础充分发挥了原状地基承载性能，不仅具有良好的竖向抗拔抗压性能，而且能承受较大的水平力。根据塔位地质地层条件、基础埋深、承载力设计理论及其计算模型不同，架空输电线路挖孔基础可分为掏挖基础与大直径挖孔桩，另外岩石嵌固基础也属于挖孔基础，小编将其划分为岩石基础。（a）掏挖基础挖孔基础是根据基础设计形状，利用机械或人工在天然原状岩土体中钻（挖）成孔，并在孔内放置钢筋骨架和地脚螺栓或其他锚固件，以土代模现场浇筑混凝土而形成的钢筋混凝土基础。挖孔基础以天然原状地基满足基础稳定性要求，承载力高，多数情况下采用“一腿一桩”即可满足上部结构的荷载要求。挖孔基础充分发挥了原状地基承载性能，不仅具有良好的竖向抗拔抗压性能，而且能承受较大的水平力。根据塔位地质地层条件、基础埋深、承载力设计理论及其计算模型不同，架空输电线路挖孔基础可分为掏挖基础与大直径挖孔桩，另外岩石嵌固基础也属于挖孔基础，小编将其划分为岩石基础。（b）大直径扩底桩扩底桩一般用于平地、丘陵及山地条件下基础荷载较大的输电杆塔塔位。与掏挖基础类似，扩底桩也是一种将钢筋骨架置入机械或人工挖孔成型的土胎内并将混凝土一次浇注成型的原状土挖孔基础，但其一般按照桩基础理论进行承载力计算，主要适用于黏性土、粉土、碎石土、黄土以及山区风化程度较高的岩石地基中。在土质或山区强风化岩石地基条件中，一般都采用扩底结构提高基础承载能力。扩底桩底面通常呈锅底形，扩底直径应根据承载力要求及扩底端持力层地基特征以及扩底施工方法确定。3）岩石基础利用原状岩石强度高的特点，在覆盖层较浅的基岩地区，在岩石上打孔，把钢筋和地脚螺栓浇在岩石里，凭岩石和混凝土之间、混凝土与锚桩之间的粘结力，使锚筋与岩石结成整体，将杆塔固定在锚筋上可以减少土石方开挖量和现浇混凝土量，并且节约钢材、加快施工速度。岩石基础的型式主要有岩石嵌固基础、岩石锚杆基础。挖孔基础、岩石基础等属于原状土基础。（a）岩石嵌固基础岩石嵌固基础适用于覆盖层较浅（一般小于0.5m）或无覆盖层的强风化岩石地基，其特点是底板不配筋，基坑全部掏挖，基础上拔稳定，具有较强的抗拔承载能力。岩石嵌固基础可分为圆台形基础、直柱平底形扩底基础、直柱锅底扩底基础三种。岩石嵌固基础，需要时，可将主柱的坡度设置与塔腿主材坡度相同，以减小偏心弯矩，还可省去地脚螺栓。由于该基础充分利用了岩石本身的抗剪强度，混凝土和钢筋的用量都较小，同时减少了基坑土石方量，浇制混凝土不需要模板，施工费用较低。（b）岩石锚杆基础岩石描杆基础适用于中等风化以上的整体性好的硬质岩。岩石锚杆基础是将锚筋置于机械成型的岩孔内，并灌注细石混凝土或水泥砂浆后与承台等构件组成的基础型式，岩石锚杆基础包括直锚式和承台式两类，其中直锚式岩石锚杆基础是将地脚螺栓直接锚入岩孔内形成的岩石基础岩石锚杆基础因具有较小的混凝土用量和土石方开挖量，可明显减少水泥砂石、基础钢材及弃土的运输量。此外，岩石锚杆基础机械化施工程度高，显著降低了人工开挖或爆破作业对基础周围岩石基面和植被破坏，因而具有较好的经济与环境保护效益。但岩石锚杆基础需逐基鉴定岩石的完整性。直锚式锚杆基础，主要适用于覆盖层较薄（一般小于0.3m）或者直接裸露的岩石地基且基础作用力较小的塔位，承台式群锚基础，主要适用于地表覆盖稍厚（一般为0.8~1.0m）的岩石地基，且一般用于基础作用力稍大的塔位。4）桩基础桩基础是指深入土层的柱型构件，由基桩或基桩和连接于桩顶端的承台组成的基础，桩基础分为单桩基础和群桩基础。用于地质条件较差、地下水位高、难以敞口开挖的区域。按施工方法分为打入桩（预制桩）和钻孔灌注桩。线路基础施工中，应用最广泛的是钻孔灌注桩。目前铁塔与斜柱基础的连接方式主要有两种方法：地脚螺栓和插入角钢（钢管）两种。地脚螺栓连接方式加工简便，适用于所有基