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【摘 要】 针对沿海地区配电网基础抗倾覆能力不足的普遍问题，分析了现有10kV架空线路砼杆套筒现浇式基础的缺陷，通过研究分析、计算校核及比对，创新提出套筒预制式混凝土基础的方案，用最佳的经济成本效益在短时间内提高电杆的抗倾覆能力。
【关键词】 配电网;套筒混凝土基础;模块化组装;内力校核
1 前言
广东沿海地区海岸线较长，易受台风、雷暴等极端天气影响。目前，配网架空电线杆的基础主要有自然土、卡盘和大石基础等，抗倾覆能力差。在台风多发的沿海地区，每逢台风季节，由于雨水冲泡泥土，造成砼杆基础松动，配网线路常有砼杆倾斜或者倒下的事故发生，威胁供电安全，因此十分有必要加固该区域的砼杆基础，提高线路线杆的防风能力。而由于在沿海地区的土质多为冲积层淤泥，土质差，通常内陆使用的自然土基础和卡盘等方法无法为砼杆基础提供足够的抗倾覆弯矩。
广东沿海地区现有10kV架空线路结构薄弱，抗风能力较低，随着社会的发展，社会对电网安全供电的可靠性要求越来越高，配网抗风加固任务十分繁重。针对沿海地区配电网电杆占比重比较大、档距较大、电杆埋深不够、自然土基础占比重比较大的现状，在基础的设计上探索解决措施。考虑到配电网面广量大、点多零散的特点，在短时间内提高配电网抗风能力必须进行经济成本分析，同时还得保证其抗风能力得到较大的提升。
过去为了增强电线杆的防风能力，往往是为砼杆加装防风拉线，但装设拉线的占地面积大，如在田间妨碍耕作，在城镇则妨碍交通，所以不是所有现场均具备装设拉线条件。
因此，针对沿海地区配电网基础抗倾覆能力不足的普遍问题，有必要开展专题研究，用最佳的经济成本效益在短时间内提高电杆的抗倾覆能力。
2 现有10kV架空线路的基础
针对以上情况，我们台山地区10kV线路水泥杆现普遍使用的是砼方套筒现浇式基础。砼方套筒基础见下图一：
图一
2.1砼杆套筒现浇式基础简介
砼杆套筒基础，包括砼杆以及埋设于地面的砼杆基础，砼杆基础部分位于地面上。砼杆基础包括外套筒和内套筒，外套筒和内套筒之间为混凝土层，砼杆放置在内套筒中，砼杆与内套筒之间在地面以下的空隙为级配细砂层，砼杆与内套筒之间在地面以上的空隙为细石混凝土层。
2.2砼杆套筒现浇式基础的优点及缺陷
1、砼杆套筒现浇式基础的优点
砼杆套筒现浇式基础的优点很明显，跟自然土、底盘式等传统旧基础相比，基础承载力及抗倾覆能力要强，可以大大提高10kV线路的抗风及抗震能力。同时砼杆基础由内、外套筒组成，可防止基础开挖时淤泥塌方，同时也有利于保持混凝土原状，提高砼杆的抗倾覆弯矩。
2、砼杆套筒现浇式基础的缺陷
砼杆套筒现浇式基础的缺陷也很明显，主要包括以下几方面：
（1）施工不便利
砼杆套筒现浇式基础需运输材料及机械到达现场才能施工，耗费大量的人力物力以及材料运输的时间;
（2）混凝土养护期较长
砼杆套筒现浇式基础通常需要14天的养护期，之后才能立杆及架线，从而大大增加施工的周期;
（3）造价较高
根据地质情况的不同，砼杆套筒现浇式基础的造价在4000元左右一基，与传统的线路基础相比，造价较高。
3 套筒混凝土预制式基础
针对砼杆套筒现浇式基础的缺陷，我们通过研究分析、计算校核及比对，创新提出套筒预制式混凝土基础的方案。套筒预制式混凝土基础见以下各图二、图三、图四：
3.1砼杆套筒预制式基础各部分功能简介
砼杆套筒预制式基础主要分为预制式底盘、预制式套筒及4根直径16的圆钢，下面对三者的功能进行简要介绍。
1、预制式底盘
预制式底盘参照典型设计进行了改良，通过预埋4根直径50PVC管，管在底盘中的长度50mm，以便直径16圆钢的伸入锚固。预制式底盘的作用是提高电杆的基础承载力及抗倾覆力矩。
2、预制式套筒
预制式套筒每节长度250mm，外径700mm，内径400mm，同样预埋4根直径50PVC管。预制式套筒的作用一是防止基础开挖时淤泥塌方，同时也有利于保持混凝土原状;二是保护电杆，可以有效地避免杆身的倾斜。
3、直径16的圆钢
直径16的圆钢的长度，对于15米电杆是2900mm，对于12米电杆是2400mm。在基础内配置圆钢的目的是防止预制式套筒的侧向移动，有效地避免杆身的倾斜。
3.2砼杆套筒预制式基础与砼杆套筒现浇式基础的比较
砼杆套筒预制式基础与砼杆套筒现浇式基础相比，具有如下的优点：
1、施工方便
砼杆套筒预制式基础可以在仓库内预制好，再运输往现场，基础开挖的同时一节一节地套装，大大减少了基础施工的时间;同时基础本身的重量不高，底盘的重量约为380kg，套筒的重量约为150kg，施工现场完全可以人力操作;
2、不存在基础养护期的问题
砼杆套筒预制式基础是先预制好，本身有足够的养护期时间，因此在基础施工时就不存在基础养护期的问题。基础一旦施工完成就可以立杆架线，这样就大大减少了施工的周期;
3、减少造价
砼杆套筒现浇式基础的造价在4000元左右一基，而砼杆套筒预制式基础的造价在2300元左右一基，较前者减少40%;
4、抗倾覆能力
砼杆套筒预制式基础与砼杆套筒现浇式基础相比，自身重量减轻的同时，可以达到一样的抗倾覆能力。
3.3砼杆套筒预制式基础的施工技术要点
砼杆套筒预制式基础的施工技术要点如下： 1、基础开挖时如遇淤泥、流砂质土层必须做好基础防塌方措施;
2、基坑必须清理平整，基础底盘必须采用轻摆轻放的形式，不得随意任意摆置;
3、底盘跟套筒的孔洞必须校核准确，整齐合一;
4、回填土时必须分层回填，不得一次性回填，防止基础因受力不均而偏斜;
5、施工完成后必须进行场地清理。
3.4砼杆套筒预制式基础的应用前景
砼杆套筒预制式基础作为一种新型的基础形式，必须按设计要求做好模型，按规范要求检查检验其承压及抗倾覆能力，在小范围线路内作应用，检验其实际抗风效果。砼杆套筒预制式基础由于是在传统底盘式基础上作了改良，其抗倾覆能力要比传统底盘式基础要高;同时在造价及工期减少的情况下，达到砼杆套筒现浇式基础同样的承压及抗倾覆能力。其应用前景广泛而明朗。
4 套筒混凝土预制式基础内力校核
4.1架设绝缘导线时的内力校核
1、以双回10kV线路12米直线杆，耐张段长度500米，档距为65米，地质情况为水田，设计风速40米/秒，架设JKLGYJ-240为例。经计算，杆顶水平力为9.53KN，杆根部弯矩设计值为111.03KN.m，基础垂直压力93.5KN，计算纵向钢筋截面积和Asz为3.83C㎡。而本基础极限倾覆力矩为122KN.m，允许下压力为99.6KN，纵筋配筋面积为8.04C㎡，均大于之上数值。本基础可以满足设计的要求。
2、以双回10kV线路12米直线杆，耐张段长度500米，档距为80米，地质情况为水田，设计风速40米/秒，架设JKLGYJ-150为例。经计算，杆顶水平力为10KN，杆根部弯矩设计值为116.8KN.m，基础垂直压力93.5KN，计算纵向钢筋截面积和Asz为4.01C㎡。而本基础极限倾覆力矩为122KN.m，允许下压力为99.6KN，纵筋配筋面积为8.04C㎡，均大于之上数值。本基础可以满足设计的要求。
3、以单回10kV线路12米直线杆，耐张段长度500米，档距为100米，地质情况为水田，设计风速40米/秒，架设JKLGYJ-240为例。经计算，杆顶水平力为7.67KN，杆根部弯矩设计值为87.4KN.m，基础垂直压力93.5KN，计算纵向钢筋截面积和Asz为3.08C㎡。而本基础极限倾覆力矩为122KN.m，允许下压力为99.6KN，纵筋配筋面积为8.04C㎡，均大于之上数值。本基础可以满足设计的要求。
4.2架设裸导线时的内力校核
1、以双回10kV线路12米直线杆，耐张段长度500米，档距为80米，地质情况为水田，设计风速40米/秒，架设LGJ-240为例。经计算，杆顶水平力为9.47KN，杆根部弯矩设计值为110.2KN.m，基础垂直压力93.5KN，计算纵向钢筋截面积和Asz为3.8C㎡。而本基础极限倾覆力矩为122KN.m，允许下压力为99.6KN，纵筋配筋面积为8.04C㎡，均大于之上数值。本基础可以满足设计的要求。
2、以双回10kV线路12米直线杆，耐张段长度500米，档距为100米，地质情况为水田，设计风速40米/秒，架设LGJ-150为例。经计算，杆顶水平力为9.9KN，杆根部弯矩设计值为115.7KN.m，基础垂直压力93.5KN，计算纵向钢筋截面积和Asz为3.98C㎡。而本基础极限倾覆力矩为122KN.m，允许下压力为99.6KN，纵筋配筋面积为8.04C㎡，均大于之上数值。本基础可以满足设计的要求。
4.3套筒混凝土预制式基础内力校核汇总
综合以上数据，设计条件为10kV线路直线杆，耐张段长度500米，地质情况为水田，设计风速40米/秒，套筒混凝土预制式基础适用档距见以下表一：
表一 套筒混凝土预制式基础适用档距
5 复核原则和依据
1、《35KV及以下架空电力线路施工及验收规范》GB50173-92.
2、《电力工程高压送电线路设计手册》.
3、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）.
4、《送电线路基础设计技术规定》DL.T5219-2005.
5、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）.
【关键词】 配电网;套筒混凝土基础;模块化组装;内力校核
1 前言
广东沿海地区海岸线较长，易受台风、雷暴等极端天气影响。目前，配网架空电线杆的基础主要有自然土、卡盘和大石基础等，抗倾覆能力差。在台风多发的沿海地区，每逢台风季节，由于雨水冲泡泥土，造成砼杆基础松动，配网线路常有砼杆倾斜或者倒下的事故发生，威胁供电安全，因此十分有必要加固该区域的砼杆基础，提高线路线杆的防风能力。而由于在沿海地区的土质多为冲积层淤泥，土质差，通常内陆使用的自然土基础和卡盘等方法无法为砼杆基础提供足够的抗倾覆弯矩。
广东沿海地区现有10kV架空线路结构薄弱，抗风能力较低，随着社会的发展，社会对电网安全供电的可靠性要求越来越高，配网抗风加固任务十分繁重。针对沿海地区配电网电杆占比重比较大、档距较大、电杆埋深不够、自然土基础占比重比较大的现状，在基础的设计上探索解决措施。考虑到配电网面广量大、点多零散的特点，在短时间内提高配电网抗风能力必须进行经济成本分析，同时还得保证其抗风能力得到较大的提升。
过去为了增强电线杆的防风能力，往往是为砼杆加装防风拉线，但装设拉线的占地面积大，如在田间妨碍耕作，在城镇则妨碍交通，所以不是所有现场均具备装设拉线条件。
因此，针对沿海地区配电网基础抗倾覆能力不足的普遍问题，有必要开展专题研究，用最佳的经济成本效益在短时间内提高电杆的抗倾覆能力。
2 现有10kV架空线路的基础
针对以上情况，我们台山地区10kV线路水泥杆现普遍使用的是砼方套筒现浇式基础。砼方套筒基础见下图一：
图一
2.1砼杆套筒现浇式基础简介
砼杆套筒基础，包括砼杆以及埋设于地面的砼杆基础，砼杆基础部分位于地面上。砼杆基础包括外套筒和内套筒，外套筒和内套筒之间为混凝土层，砼杆放置在内套筒中，砼杆与内套筒之间在地面以下的空隙为级配细砂层，砼杆与内套筒之间在地面以上的空隙为细石混凝土层。
2.2砼杆套筒现浇式基础的优点及缺陷
1、砼杆套筒现浇式基础的优点
砼杆套筒现浇式基础的优点很明显，跟自然土、底盘式等传统旧基础相比，基础承载力及抗倾覆能力要强，可以大大提高10kV线路的抗风及抗震能力。同时砼杆基础由内、外套筒组成，可防止基础开挖时淤泥塌方，同时也有利于保持混凝土原状，提高砼杆的抗倾覆弯矩。
2、砼杆套筒现浇式基础的缺陷
砼杆套筒现浇式基础的缺陷也很明显，主要包括以下几方面：
（1）施工不便利
砼杆套筒现浇式基础需运输材料及机械到达现场才能施工，耗费大量的人力物力以及材料运输的时间;
（2）混凝土养护期较长
砼杆套筒现浇式基础通常需要14天的养护期，之后才能立杆及架线，从而大大增加施工的周期;
（3）造价较高
根据地质情况的不同，砼杆套筒现浇式基础的造价在4000元左右一基，与传统的线路基础相比，造价较高。
3 套筒混凝土预制式基础
针对砼杆套筒现浇式基础的缺陷，我们通过研究分析、计算校核及比对，创新提出套筒预制式混凝土基础的方案。套筒预制式混凝土基础见以下各图二、图三、图四：
3.1砼杆套筒预制式基础各部分功能简介
砼杆套筒预制式基础主要分为预制式底盘、预制式套筒及4根直径16的圆钢，下面对三者的功能进行简要介绍。
1、预制式底盘
预制式底盘参照典型设计进行了改良，通过预埋4根直径50PVC管，管在底盘中的长度50mm，以便直径16圆钢的伸入锚固。预制式底盘的作用是提高电杆的基础承载力及抗倾覆力矩。
2、预制式套筒
预制式套筒每节长度250mm，外径700mm，内径400mm，同样预埋4根直径50PVC管。预制式套筒的作用一是防止基础开挖时淤泥塌方，同时也有利于保持混凝土原状;二是保护电杆，可以有效地避免杆身的倾斜。
3、直径16的圆钢
直径16的圆钢的长度，对于15米电杆是2900mm，对于12米电杆是2400mm。在基础内配置圆钢的目的是防止预制式套筒的侧向移动，有效地避免杆身的倾斜。
3.2砼杆套筒预制式基础与砼杆套筒现浇式基础的比较
砼杆套筒预制式基础与砼杆套筒现浇式基础相比，具有如下的优点：
1、施工方便
砼杆套筒预制式基础可以在仓库内预制好，再运输往现场，基础开挖的同时一节一节地套装，大大减少了基础施工的时间;同时基础本身的重量不高，底盘的重量约为380kg，套筒的重量约为150kg，施工现场完全可以人力操作;
2、不存在基础养护期的问题
砼杆套筒预制式基础是先预制好，本身有足够的养护期时间，因此在基础施工时就不存在基础养护期的问题。基础一旦施工完成就可以立杆架线，这样就大大减少了施工的周期;
3、减少造价
砼杆套筒现浇式基础的造价在4000元左右一基，而砼杆套筒预制式基础的造价在2300元左右一基，较前者减少40%;
4、抗倾覆能力
砼杆套筒预制式基础与砼杆套筒现浇式基础相比，自身重量减轻的同时，可以达到一样的抗倾覆能力。
3.3砼杆套筒预制式基础的施工技术要点
砼杆套筒预制式基础的施工技术要点如下： 1、基础开挖时如遇淤泥、流砂质土层必须做好基础防塌方措施;
2、基坑必须清理平整，基础底盘必须采用轻摆轻放的形式，不得随意任意摆置;
3、底盘跟套筒的孔洞必须校核准确，整齐合一;
4、回填土时必须分层回填，不得一次性回填，防止基础因受力不均而偏斜;
5、施工完成后必须进行场地清理。
3.4砼杆套筒预制式基础的应用前景
砼杆套筒预制式基础作为一种新型的基础形式，必须按设计要求做好模型，按规范要求检查检验其承压及抗倾覆能力，在小范围线路内作应用，检验其实际抗风效果。砼杆套筒预制式基础由于是在传统底盘式基础上作了改良，其抗倾覆能力要比传统底盘式基础要高;同时在造价及工期减少的情况下，达到砼杆套筒现浇式基础同样的承压及抗倾覆能力。其应用前景广泛而明朗。
4 套筒混凝土预制式基础内力校核
4.1架设绝缘导线时的内力校核
1、以双回10kV线路12米直线杆，耐张段长度500米，档距为65米，地质情况为水田，设计风速40米/秒，架设JKLGYJ-240为例。经计算，杆顶水平力为9.53KN，杆根部弯矩设计值为111.03KN.m，基础垂直压力93.5KN，计算纵向钢筋截面积和Asz为3.83C㎡。而本基础极限倾覆力矩为122KN.m，允许下压力为99.6KN，纵筋配筋面积为8.04C㎡，均大于之上数值。本基础可以满足设计的要求。
2、以双回10kV线路12米直线杆，耐张段长度500米，档距为80米，地质情况为水田，设计风速40米/秒，架设JKLGYJ-150为例。经计算，杆顶水平力为10KN，杆根部弯矩设计值为116.8KN.m，基础垂直压力93.5KN，计算纵向钢筋截面积和Asz为4.01C㎡。而本基础极限倾覆力矩为122KN.m，允许下压力为99.6KN，纵筋配筋面积为8.04C㎡，均大于之上数值。本基础可以满足设计的要求。
3、以单回10kV线路12米直线杆，耐张段长度500米，档距为100米，地质情况为水田，设计风速40米/秒，架设JKLGYJ-240为例。经计算，杆顶水平力为7.67KN，杆根部弯矩设计值为87.4KN.m，基础垂直压力93.5KN，计算纵向钢筋截面积和Asz为3.08C㎡。而本基础极限倾覆力矩为122KN.m，允许下压力为99.6KN，纵筋配筋面积为8.04C㎡，均大于之上数值。本基础可以满足设计的要求。
4.2架设裸导线时的内力校核
1、以双回10kV线路12米直线杆，耐张段长度500米，档距为80米，地质情况为水田，设计风速40米/秒，架设LGJ-240为例。经计算，杆顶水平力为9.47KN，杆根部弯矩设计值为110.2KN.m，基础垂直压力93.5KN，计算纵向钢筋截面积和Asz为3.8C㎡。而本基础极限倾覆力矩为122KN.m，允许下压力为99.6KN，纵筋配筋面积为8.04C㎡，均大于之上数值。本基础可以满足设计的要求。
2、以双回10kV线路12米直线杆，耐张段长度500米，档距为100米，地质情况为水田，设计风速40米/秒，架设LGJ-150为例。经计算，杆顶水平力为9.9KN，杆根部弯矩设计值为115.7KN.m，基础垂直压力93.5KN，计算纵向钢筋截面积和Asz为3.98C㎡。而本基础极限倾覆力矩为122KN.m，允许下压力为99.6KN，纵筋配筋面积为8.04C㎡，均大于之上数值。本基础可以满足设计的要求。
4.3套筒混凝土预制式基础内力校核汇总
综合以上数据，设计条件为10kV线路直线杆，耐张段长度500米，地质情况为水田，设计风速40米/秒，套筒混凝土预制式基础适用档距见以下表一：
表一 套筒混凝土预制式基础适用档距
5 复核原则和依据
1、《35KV及以下架空电力线路施工及验收规范》GB50173-92.
2、《电力工程高压送电线路设计手册》.
3、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）.
4、《送电线路基础设计技术规定》DL.T5219-2005.
5、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）.