拉盘式基础在输电线路中应用分析

张文涛

（东北电力设计院，长春 130021）

在输电线路工程中，铁塔基础基本上采用以下几种形式：现浇台阶式钢筋混凝土基础、掏挖基础、岩石基础、桩基础（等径灌注桩及掏挖桩）、预制钢筋混凝土装配式基础、爆扩桩基础和金属基础。其中预制钢筋混凝土装配式基础、爆扩桩基础和金属基础属于特殊基础，只有在特定地质条件下，才能考虑采用。爆扩桩基础尚未解决施工后质检方法问题，近年来几乎很少采用。现浇台阶式钢筋混凝土基础、掏挖基础、岩石基础及桩基础是目前普遍采用的基础。在一般输电线路中应用较多的还是现浇台阶式钢筋混凝土基础。

现浇台阶式钢筋混凝土基础、掏挖基础及桩基础，存在着用料多、体积大、工地运输量大、野外浇制环境差、受气候影响、质量不易保证等缺点，加之送电线路多经由偏僻山区，使上述缺点更加突出，从而亟待推出一种新型基础，克服现有基础的不利因素，发挥其应有的功能。

1 对现行基础抗上拔土体积的计算分析

铁塔基础承受下压力、上拔力及相应水平力，对于输电线路铁塔基础，除了大转角铁塔转角内侧受压基础纯受下压力及相应水平力外，绝大多数基础的埋深、强度、几何尺寸都是由上拔力及相应水平力控制的。在现行架空送电线路基础设计技术规定中［1］，除重力式基础外，现浇台阶式钢筋混凝土基础抗上拔力的能力大部分是由于上拔土体承担的，当ht≤hc时（ht为基础的上拔深度，hc为基础的上拔临界深度），方形底板基础底板上的倒截椎体计算公式为：

式中：Vt为ht深度内抗上拔土体积；B为基础底面宽度；α为土体计算上拔角［1］。

由于土体抗上拔角的存在，利用图1的图形，通过定性和定量的分析，便可从中找出规律。

图1 基础底板及拆分示意图

图1表示的图形为面积相等的2个基础底板平面图，图1b所示底板实际上是将图1a底板分成4份拉开单元间隔ex距离。下面分析一下2种情况下抗上拔土体积的大小：上拔深度ht、土体计算上拔角α和单元间隔ex（ex≤2httanα）3个参数中，取任意2个参数不变，其中一个参数变大时，图1b比图1a抗上拔土体积增大差值也相应增加。抗上拔土体积随ht而增加的增大差值当ht等于极限埋深时，随ex而增加的土体体积增大差值ex＝2httanα达极大值。总之，由于土体上拔角α的影响，在基础底板面积相等情况下，分若干单元拉开一定距离的单元体比做成整块底板的抗上拔士体积大，分成的单元越多、抗上拔土体积越大，在ex≤2httanα范围内，ex、α、ht越大，抗上拔土体积增加越多。

将定量的数值代入公式（1）中，其结果就可以更清楚地看出图1两种情况抗上拔土体积差别之悬殊。图l中a和b比较，设B＝3.6m、ht＝3.0m、α＝25°，则图1中，α的抗上拔土体体积Vta＝76.9m3；b的抗上拔土体积Vtb＝130.6m3；Vtb／Vta＝1.7。

由此可见，采用土重法计算的普通台阶式钢筋混凝土基础，由于土体计算上拔角的存在，基础底板做成大面积整体形式是不合算的，做成多单元有一定间隔的形式对提高土的抗拔力是有很大益处的。目前应用的板条装配式基础就是其中的一例（见图2）。

图2 板条装配式基础示意图

这种基础不可能把每条板条的间隔拉的太大，达到ex＝2httanα 程度（铁塔根开限制），即使能将每条板条的间隔ex拉得很大，从整个基础来看也是不允许的，因为板条之间的刚性连接不再经济合理了，如果将上述几个单元底板连成一体并升出地面与塔脚相连接，即可找出一种理想的基础形式。

2 拉盘式基础分析

根据现行的基础模型，基础承受上拔力和下压力的功能是由同一结构承担的。对于一般地质来说，基础承受下压力容易满足，其主要控制条件是抵抗上拔力而需要加大基础底盘或埋深，以保证有足够的上拔力土体来满足抗上拔的要求。由此可见，一般地质条件下，同一基础同时满足拉压及相应的水平力是造成基础用料多、造价高的最根本原因，因此，经过多年的探索，将铁塔基础组合成一种拉压分开的组合型系统——拉盘式基础（见图3）。

图3 拉盘式基础示意图

拉盘式基础由一个独立的承压基础和4个承拉的拉盘组成拉压系统，拉盘深埋，由其承受拉力和基础处于受拉及受压状态下的水平力，承压基础浅埋由此承受压力。由于下压时的水平力由拉盘承担，受压基础基本上是中心受压，这样基本上避免了基础构件承受弯距和偏心受压的不利状态。20 世纪80年代类似预制装配式基础曾在110kV 新安等个别输电线路上应用过，反应良好，但此种基础型式仍属于预制装配式基础，照搬应用于高电压等级的线路上是无法满足要求的。图3所示拉盘式基础是将受压基础现场浇制、拉盘采用预制的方法完成，在克服预制基础造价高和变形大的缺点方面有了很大提高。拉盘式基础拉压系统基本互不兼顾，但对一般粉质粘土及以上地质条件下浅埋的承压系统部分，混凝土用量大大减少，而承拉系统采用4个单元的拉盘和拉棒系统结构，使整个基础用料明显减少并降低造价。承拉系统变形问题可采取如下措施加以控制：承拉系统采用可调式，在基础组装过程中进行预拉紧；利用原状土的施工方法。在采取以上措施，精心施工，承拉系统的变形可控制在与现浇基础相当的变形范围内。

拉盘式基础与功能相同的现浇台阶式钢筋混凝土基础相比较其特点如下：

a.混凝土用量小，减小土方开挖量及工地运输量；

b.可部分预制、装配，施工方便，野外工作量小；

c.节省投资；

d.整个拉压部分均可利用原状土，极大地保护了生态环境。

3 结论

拉盘式基础改变了受压部分的基础形式和浇制方法，组成了一种新型拉压分开的组合型基础。受压部分为现浇台阶基础，受拉部分为预制拉盘，此类型基础形式以完全预制装配式方式已经在110kV线路中应用，积累了成熟的设计、加工、安装及运行经验，但由于下压力增大后受压部分预制件较大，限制了该基础在高电压等级线路中的推广应用。拉盘式基础与常用的现浇混凝土基础比，大大减少了混凝土用量，便于施工，节省投资，运行安全可靠。拉盘式基础在未来高电压等级的输电线路工程中应用，将会取得良好的经济效益和社会效益。

［1］DL／T 5219—2005，架空送电线路基础设计技术规定［S］.