论文部分内容阅读
摘 要：改革开放以来，我国在输电线路运输方面成绩斐然，此前运输线路的基础一直采用铁塔架空式，如今这种基础形式已无法跟上社会的发展速度，而占地面积小、造价更低的钢管桩基础的优势越发明显，本文基于具有代表性的拥有软土地基地区，分析比较了钢管杆基础的优点、设计及施工方面，重在为日后相关建设提供依据。
关键词：输电线路；基础；钢管桩；软土地基
中图分类号： TU4文献标识码：A 文章编号：
近年，我国经济快速发展，城乡化进程加快，以往的铁塔架空式输电线路已无法满足现代人的需求。因为铁塔架空式存在一个很大的缺点，就是其占地面积大，与城乡土地日益紧张的问题相冲突，在此种情况下，人们必然会寻求另一种连通线路的方式来取代铁塔架空式输电线路，以达到资源的有效利用。钢管桩线路作为21世纪新型线路传输方式，以其占地面积小，造价低于电缆线路的绝对优势被搬上了历史舞台。但是钢管桩线路使用年限短，技术不够成熟，在质量上稍逊于电缆线路，为了钢管杆线路能够很好的在现代生活中被使用，其基础设计就非常重要了。只有具有良好设计的钢管桩基础设计，才能淡化钢管桩的不足，增强优势，能更好的运用于人类生活。
一、举例进行技术经济方面的比较
钢管杆基础分为几类，如普通浅基础、钢管桩基础等等，本文的例子选取了拥有特殊土质的某地，对某地不同的基础形式进行了技术经济方面的比较，意在为日后钢管桩线路基础建设时遇到特殊土质的处理方式提供理论依据。
（一）基本情况介绍
某地区土质为典型的软土地质，地下水位是0.5m，该地区的钢管杆作用力以直线杆和30度转角杆为例说明具体情况：直线杆的标准弯距为1499.35kN/m,水平力（54.65Fx/kN），竖向力（96.93Fz/kN），30度转角杆的标准弯距（4118.575kN/m），水平力（150.26Fx/kN），竖向力（196.41Fz/kN）。其设计值分别为：直线杆弯距（2118.92kN/m），水平力（76.51Fx/kN），竖向力（116.32Fz/kN），30度转角杆的标准弯距（5790.18kN/m），水平力（210.37Fx/kN），竖向力（235.69Fz/kN）。各层地质情况为：素填土的地层深度（0.0～1.0/m），地层厚度1.0/m，重度（20.0kN·m-3），粘聚力5.0 c/ kPa, 摩擦角30.0φ,钻孔灌注桩极限侧阻力标准值25qp/kPa，地基土水平抗力系数4000kN·m-4。淤泥质沙土地层深度（1.0～20.0/m），地层厚度19.0/m，重度17.5kN·m-3,粘聚力10.0 c/ kPa, 摩擦角10.0φ,c承載力特征值50fak/kPa，钻孔灌注桩极限侧阻力标准值12qp/kPa，地基土水平抗力系数2500kN·m-4。淤泥质粘土地层深度（20.0～43.0/m），地层厚度23.0/m，重度17.5kN·m-3, 粘聚力12.0 c/ kPa, 摩擦角12.0φ,c承载力特征值70fak/kPa，钻孔灌注桩极限侧阻力标准值20qp/kPa，地基土水平抗力系数3500kN·m-4。
（二）技术经济方面的比较
1.直线杆基础
通过对直线杆基础的分析得出，钢管基础的占地面积最小，综合造价也最低。普通浅基础相比较之下所占土地面积最大，但是综合造价小于灌注桩基础，其他基础无论是在占地面积还是造价上都不具有优势。
2.转角杆基础
从所记录数据得出，转角杆基础中，钢管桩基础所占土地面积最小，另外综合造价方面也最低，而其他基础在在占地面积和造价方面都是无法跟钢管桩基础媲美。
3.造价比较
综合比较得知，无论是直线杆基础或是30度转角杆，钢管桩基础在占地面积上总是处于优势地位，其占地面积远小于另外几种基础的占地面积，而桩基础的占地面积仅次于钢管桩基础的占地面积，普通的浅基础的占地面积方面最大。综合造价方面，由于是软土地基，综合造价最低的是钢管桩，普通浅基础其次，桩基础的占地面积最大。
（三）对比之后侧重分析钢管桩基础
比较分析得知，钢管桩基础凭借其低廉的综合造价和最小的占地面积，优于了众多基础，有着施工周期短、方便运输与吊装的优点，完全适合工程需求，对其，下文将做重点介绍、分析。
二、钢管桩基础的设计
（一）特点
钢管桩基础的特点为：占地面积小，适用于用地面积紧张地区，比如城市；
强度大，可承载力高，安装方便，工期短；噪声污染小，对环境卫生的影响不大；用机器设备施工，减少人工预算，降低造价成本。
（二）倾覆稳定计算
为了保障工程的安全，钢管桩基础在跟上部结构连接时，使用法兰连接或者插接的连接方式，基础埋深跟实际宽度比≥3时，按电杆基础相关的理论来进行计算，钢管桩基础所能承受的主要水平载荷与比较大的弯距垂直方向的荷载都比较小，所以在实际的工程设计时，大多把倾覆稳定当做钢管桩基础控制的条件。
钢管桩基础在输电线路方面的设计都应该满足其设计理论。所以，本文所设计的极限倾覆力是依靠电杆理论来进行的，当然，对于钢管桩基础来说，除了倾覆稳定之外，还要满足强度设计要求，大多时候是按压弯构件来进行计算的。
（三）桩顶位移的计算
由于软土地质情况差，钢管杆桩顶的位移多少就成了设计时所要控制的条件之一，为了能够更好的控制位移，采取的是柱体上部浇筑混凝土块的方法，其目的在于增加基础与地面的接触面积。为了验证方法的可行性，用有限元软件来模拟基础的受力情况，实验结果表明，此方法的确有效的减小了桩顶的位移，从而验证了此前的说法。
（四）优化材料
钢管桩所使用的钢材主要是型号为Q235，Q345，Q390，在进行设计时，对材质的要求就是，在能完全保证其使用功能的基础上，尽可能的减少材料的使用，这是作为一个设计师必备的基本要求。在对以上三种材质进行比较得出，直线杆基础造价与转角杆基础造价最低的是Q345，并且从屈服强度和壁厚进行综合分析，再结合市场单价，得出Q345钢材是比较实用的一个型号。
三、施工
（一）施工方案的比较
钢管桩的施工方案有很多种，但是运用比较广泛的是机械钻孔法和静压法钻孔，一下就对这两种方法进行简单介绍：
机械钻孔法
此法就是将钻机紧贴基土钻孔，在机械钻到设计所需深度时放入钢管桩，因为桩体直径较大，为防止塌方，必须在钢管桩与地基接触内外浇筑水泥浆进行加固。此法的缺点就是噪音大，工程周期长，使用费用高，工程占地面积大；优点为局限性小，在任何土质上都可以使用。
静压法
静压法是使用静压机采取垂直静压的方法将桩体压入基土，此法的优点为产生噪音小，压制速度快，工程周期短，费用低；但是静压法由于静压机机械本身的局限性，只适用于水分高，孔隙大的软土。
（二）造价比较
对以上两种施工方案进行造价比较，机械钻孔法无论是在施工器材搬运难易程度上还是施工时间又或者是器材的技术含量上都无法与静压法相提并论，静压法具有施工成本低、时间短、机械器材科技含量高的特点，并且其适用于软土地基，在例举的具有到软土土质的某地时，使用静压法在价格上占据明显优势。
结束语
通过对某地具有代表性的软土地质的研究，将钢管杆多种基础形式进行对比，然后从占地面积、施工原理、技术经济等多方面出发，讨论得出最合理的基础形式，并阐述了钢管桩基础的优缺点、设计与施工方面的优势，显示了钢管桩基础的良好前景。
参考文献：
[1]钟维军,罗玉鹤. 钢管桩基础在软土地基110kV钢管杆输电线路中的应用[J]. 浙江电力,2012
[2]钟维军. 软土地基中110kV输电线路桩基础分析比较[J]. 浙江电力,2010
[3]潘志新,彭勇,薛凤华. 110 kV及220 kV钢管塔输电线路带电作业安全距离试验研究[J]. 华东电力,2012
关键词：输电线路；基础；钢管桩；软土地基
中图分类号： TU4文献标识码：A 文章编号：
近年，我国经济快速发展，城乡化进程加快，以往的铁塔架空式输电线路已无法满足现代人的需求。因为铁塔架空式存在一个很大的缺点，就是其占地面积大，与城乡土地日益紧张的问题相冲突，在此种情况下，人们必然会寻求另一种连通线路的方式来取代铁塔架空式输电线路，以达到资源的有效利用。钢管桩线路作为21世纪新型线路传输方式，以其占地面积小，造价低于电缆线路的绝对优势被搬上了历史舞台。但是钢管桩线路使用年限短，技术不够成熟，在质量上稍逊于电缆线路，为了钢管杆线路能够很好的在现代生活中被使用，其基础设计就非常重要了。只有具有良好设计的钢管桩基础设计，才能淡化钢管桩的不足，增强优势，能更好的运用于人类生活。
一、举例进行技术经济方面的比较
钢管杆基础分为几类，如普通浅基础、钢管桩基础等等，本文的例子选取了拥有特殊土质的某地，对某地不同的基础形式进行了技术经济方面的比较，意在为日后钢管桩线路基础建设时遇到特殊土质的处理方式提供理论依据。
（一）基本情况介绍
某地区土质为典型的软土地质，地下水位是0.5m，该地区的钢管杆作用力以直线杆和30度转角杆为例说明具体情况：直线杆的标准弯距为1499.35kN/m,水平力（54.65Fx/kN），竖向力（96.93Fz/kN），30度转角杆的标准弯距（4118.575kN/m），水平力（150.26Fx/kN），竖向力（196.41Fz/kN）。其设计值分别为：直线杆弯距（2118.92kN/m），水平力（76.51Fx/kN），竖向力（116.32Fz/kN），30度转角杆的标准弯距（5790.18kN/m），水平力（210.37Fx/kN），竖向力（235.69Fz/kN）。各层地质情况为：素填土的地层深度（0.0～1.0/m），地层厚度1.0/m，重度（20.0kN·m-3），粘聚力5.0 c/ kPa, 摩擦角30.0φ,钻孔灌注桩极限侧阻力标准值25qp/kPa，地基土水平抗力系数4000kN·m-4。淤泥质沙土地层深度（1.0～20.0/m），地层厚度19.0/m，重度17.5kN·m-3,粘聚力10.0 c/ kPa, 摩擦角10.0φ,c承載力特征值50fak/kPa，钻孔灌注桩极限侧阻力标准值12qp/kPa，地基土水平抗力系数2500kN·m-4。淤泥质粘土地层深度（20.0～43.0/m），地层厚度23.0/m，重度17.5kN·m-3, 粘聚力12.0 c/ kPa, 摩擦角12.0φ,c承载力特征值70fak/kPa，钻孔灌注桩极限侧阻力标准值20qp/kPa，地基土水平抗力系数3500kN·m-4。
（二）技术经济方面的比较
1.直线杆基础
通过对直线杆基础的分析得出，钢管基础的占地面积最小，综合造价也最低。普通浅基础相比较之下所占土地面积最大，但是综合造价小于灌注桩基础，其他基础无论是在占地面积还是造价上都不具有优势。
2.转角杆基础
从所记录数据得出，转角杆基础中，钢管桩基础所占土地面积最小，另外综合造价方面也最低，而其他基础在在占地面积和造价方面都是无法跟钢管桩基础媲美。
3.造价比较
综合比较得知，无论是直线杆基础或是30度转角杆，钢管桩基础在占地面积上总是处于优势地位，其占地面积远小于另外几种基础的占地面积，而桩基础的占地面积仅次于钢管桩基础的占地面积，普通的浅基础的占地面积方面最大。综合造价方面，由于是软土地基，综合造价最低的是钢管桩，普通浅基础其次，桩基础的占地面积最大。
（三）对比之后侧重分析钢管桩基础
比较分析得知，钢管桩基础凭借其低廉的综合造价和最小的占地面积，优于了众多基础，有着施工周期短、方便运输与吊装的优点，完全适合工程需求，对其，下文将做重点介绍、分析。
二、钢管桩基础的设计
（一）特点
钢管桩基础的特点为：占地面积小，适用于用地面积紧张地区，比如城市；
强度大，可承载力高，安装方便，工期短；噪声污染小，对环境卫生的影响不大；用机器设备施工，减少人工预算，降低造价成本。
（二）倾覆稳定计算
为了保障工程的安全，钢管桩基础在跟上部结构连接时，使用法兰连接或者插接的连接方式，基础埋深跟实际宽度比≥3时，按电杆基础相关的理论来进行计算，钢管桩基础所能承受的主要水平载荷与比较大的弯距垂直方向的荷载都比较小，所以在实际的工程设计时，大多把倾覆稳定当做钢管桩基础控制的条件。
钢管桩基础在输电线路方面的设计都应该满足其设计理论。所以，本文所设计的极限倾覆力是依靠电杆理论来进行的，当然，对于钢管桩基础来说，除了倾覆稳定之外，还要满足强度设计要求，大多时候是按压弯构件来进行计算的。
（三）桩顶位移的计算
由于软土地质情况差，钢管杆桩顶的位移多少就成了设计时所要控制的条件之一，为了能够更好的控制位移，采取的是柱体上部浇筑混凝土块的方法，其目的在于增加基础与地面的接触面积。为了验证方法的可行性，用有限元软件来模拟基础的受力情况，实验结果表明，此方法的确有效的减小了桩顶的位移，从而验证了此前的说法。
（四）优化材料
钢管桩所使用的钢材主要是型号为Q235，Q345，Q390，在进行设计时，对材质的要求就是，在能完全保证其使用功能的基础上，尽可能的减少材料的使用，这是作为一个设计师必备的基本要求。在对以上三种材质进行比较得出，直线杆基础造价与转角杆基础造价最低的是Q345，并且从屈服强度和壁厚进行综合分析，再结合市场单价，得出Q345钢材是比较实用的一个型号。
三、施工
（一）施工方案的比较
钢管桩的施工方案有很多种，但是运用比较广泛的是机械钻孔法和静压法钻孔，一下就对这两种方法进行简单介绍：
机械钻孔法
此法就是将钻机紧贴基土钻孔，在机械钻到设计所需深度时放入钢管桩，因为桩体直径较大，为防止塌方，必须在钢管桩与地基接触内外浇筑水泥浆进行加固。此法的缺点就是噪音大，工程周期长，使用费用高，工程占地面积大；优点为局限性小，在任何土质上都可以使用。
静压法
静压法是使用静压机采取垂直静压的方法将桩体压入基土，此法的优点为产生噪音小，压制速度快，工程周期短，费用低；但是静压法由于静压机机械本身的局限性，只适用于水分高，孔隙大的软土。
（二）造价比较
对以上两种施工方案进行造价比较，机械钻孔法无论是在施工器材搬运难易程度上还是施工时间又或者是器材的技术含量上都无法与静压法相提并论，静压法具有施工成本低、时间短、机械器材科技含量高的特点，并且其适用于软土地基，在例举的具有到软土土质的某地时，使用静压法在价格上占据明显优势。
结束语
通过对某地具有代表性的软土地质的研究，将钢管杆多种基础形式进行对比，然后从占地面积、施工原理、技术经济等多方面出发，讨论得出最合理的基础形式，并阐述了钢管桩基础的优缺点、设计与施工方面的优势，显示了钢管桩基础的良好前景。
参考文献：
[1]钟维军,罗玉鹤. 钢管桩基础在软土地基110kV钢管杆输电线路中的应用[J]. 浙江电力,2012
[2]钟维军. 软土地基中110kV输电线路桩基础分析比较[J]. 浙江电力,2010
[3]潘志新,彭勇,薛凤华. 110 kV及220 kV钢管塔输电线路带电作业安全距离试验研究[J]. 华东电力,2012