我国输电线路基础工程现状与研究新进展

赵育葳

摘 要：近十余年来，随着特高压工程的快速建设，输电线路遇到的地貌类型多、地质条件复杂，杆塔基础的荷载也越来越大，各种不良地质条件叠加，基础型式呈现多样化，基础设计与施工遇到的挑战也越来越多。基于全寿命周期下的安全稳定理念，结合规划、基建及运行维护阶段，考虑环保与水保要求，系统总结分析了输电线路基础工程现状，梳理提炼了基建阶段中勘察、设计、施工、检测等方面存在的疑虑，全面分析了输电线路基础的最新研究成果，提出了输电线路基础工程的重点研究思路及方向，为输电线路基础工程的全过程健康提供参考。

关键词：输电线路; 杆塔基础; 现状分析

1.规划、基建与运行和维护的关系

输电线路的全寿命周期涵盖规划、基建、运行和维护等阶段。规划阶段要考虑设计、施工可行性，设计阶段要充分考虑到运行便利性。输电线路全寿命周期最优就是要充分考虑各阶段实际状况，找出最优解。在规划阶段，基础工程应当开展安全风险、地质灾害分析评估，优化工程选线、选址方案。“避”是前提，要尽量避开崩塌、滑坡、泥石流、塌陷等不良地质灾害区，无法可避时才采取技术措施进行防与治。采动影响区、高寒冻土区、湿陷性黄土区要合理选择基础型式，水土流失、山洪冲刷地段要采用修筑挡土墙、截水沟等加固措施，分洪区要考虑冲刷及漂流物撞击影响，沙漠地区要采取防风固沙措施。

2..基础工程建设阶段

2.1勘察

从工程建设预算费用构成角度，理论上勘察费约占设计费的35%[14]，实际上各设计单位在分配费用时常常重设计、轻勘察，勘察费用整体不足。同时由于输电线路点线状分布，勘察工作存在线路长、地形地质复杂多变、工期短、测量点要求高等特点。另外，尽管各省级设计院都有自己的勘察队伍，但地市级设计单位普遍没有勘察能力，勘察工作常分包给其他行业的勘察队伍，导致勘察质量很难满足设计要求。经费不足、工期要求紧、勘察队伍参差不齐等很难提供高质量的勘察成果，基础施工过程中出现的质量或事故，或多或少都与勘察有一定关系。平原地区勘察时，勘察人员常存侥幸心理，认为沿线地质条件基本相同，很难做到逐基钻探、逐腿勘探，甚至提供的岩土工程勘察报告也难以满足设计要求精度，如山东试点应用螺旋锚基础中，存在分层土体定性不准、物理力学性质指标脱离实际，施工时扭矩值偏小，基础上拔承载力显著降低。山区勘察时，受地形限制，大型钻探设备无法到位，绍尔钻、背包钻的钻探深度受限、岩性及风化程度判定不准，勘察人员只能提供相对保守的地质参数，如湖南某220kV线路工程勘察人员勘察的山区岩体为强风化软质岩，设计人员选用为直径1.6m、埋深12.0m的人工挖孔桩基础，施工人员开挖时发现揭露地表1m后即为未风化至微风化的凝灰岩，受限不能爆破作业，风镐开挖3个月仍进展缓慢，不得不更改为岩石锚杆基础。因此，建设单位要首先确保费用到位，勘察人员应怀敬畏之心对待工作，勘察设备到位、现场记录准确，勘察数据处理要实事求是，不夸大、不保守，真实反映现场地形地貌、地质条件、环境水文等情况。

2.2设计

设计是“龙头”，要全方位、全要素、全过程对基础工程设计进行管理，并“把好脉”。与建筑、交通行业显著不同，基础设计有其自身特点，输电线路基础的设计控制条件是抗拔和抗倾覆稳定性。基础统一命名输电线路基础命名目前无统一术语标准，为便于在国内、国际上的技术交流，除了具有输电线路特点的少数基础型式外，原则上应与《岩土工程基本术语标准》[15]（GB50279—2014）相一致。针对此，将目前国内常用的输电线路基础名称归纳总结输电线路基础按照施工模式不同，整体上分为开挖类基础与原状类基础。原状类基础充分利用岩土体自身力学特性，是基础选型时首选的基础型式，

刚性台阶式基础高宽比受限，依靠自身重量和上拔土体提供上拔承载力，基础自身混凝土量较大，适用于基础作用力较小、基坑开挖难度较大的工程。钢筋混凝土板式基础通过底板配筋可显著扩大底板尺寸，基础设计规格较为灵活，适用范围也较广。装配式基础适用于工期要求紧急的抢修工程或材料运输不便的沙漠地区。原状类基础包含掏挖基础、岩石基础、桩基础及其它基础。掏挖基础是输电线路专有的基础型式，适用于不坍塌的黏土或風化程度高的破碎岩石，采用剪切法进行上拔承载力计算。岩石基础包括岩石锚杆基础与岩石嵌固基础，岩石性能好时采用锚杆基础，设计时岩石等代极限剪切强度取值是关键，这一重要设计参数并非岩土体自身特性，在其他行业中也无此参数取值，也是输电线路专有的地质参数，各勘察技术人员对此取值看法不一。桩基础包括干作业的挖孔桩基础（人工或机械开挖）与地下水位高的灌注桩基础（机械钻孔）。微型桩、螺旋锚、沉井及复合基础等等均有其自身适用性，只有在某些特殊地形地质条件下具有一定的优越性。

2.3杆塔与基础的连接方式

工程中杆塔与基础的连接采用插入角钢和地脚螺栓等两种连接型式。当基础主柱为直柱时，优先采用偏心地脚螺栓连接;当基础立柱为斜柱时，采用斜顶地脚螺栓或插入角钢连接。

斜柱基础、插入式角钢基础在杆塔倒塔受损后，往往有损伤，修复时比较困难，影响重新立塔工期，在重冰区、大风区等易遭受自然灾害的地区逐渐淘汰。因此，在中、重覆冰区，采空区、岩溶区、湿陷性黄土、盐渍土、软土、冻胀土等特殊地质条件的塔位不宜采用插入角钢，也不宜采用斜柱基础。

3. 未来研究方向

3.1水土保持等环保领域。随着同时设计、同时施工、同时投入运行“三同时”的实施，水土保持、环境保护等影响着基础工程的规划、设计及运行维护，目前工程技术措施仍缺乏针对性和可操作性，挡土墙、堡坎的修筑是否有利于水土保持仍有异议，工程量计量与取费仍无详细定额标准，因此应开展集预防和治理于一体的水土保持设计、施工及水土流失防治综合技术措施研究。

3.2加固修复等健康诊断领域。基础工程的健康诊断、修复加固是未来的热点工程技术，目前尚未有针对线路工程自身特点，提出成套化的基础诊断方法及修复加固技术，指导工程实施。

3.3基础自身设计技术领域。现有规范已明确规定了各类基础的设计方法，但精细化设计成为必然，而推进标准化设计又成为重中之重，我国国情及行业特点决定了不能给予技术人员太大的自主设计权，因此某些关键课题仍需深入研究、尽早解决。如桩基础应探讨箍筋加密区范围与抗拔系数、地基土水平抗力系数的比例系数等设计参数精准取值等方向，岩石基础应重点在探讨是否取消“岩石等代极限剪切强度”等方向进行攻关，机械化施工的新型螺旋锚基础应重点开展设计计算方法与施工标准化研究，沙漠加筋格栅、水泥固化等措施的长久稳定性问题。

结束语

综上所述，输电线路基础工程的建设要贯彻安全第一、施工可行，适当考虑经济性的原则，规划、基建、运行维护要协调统一，同时要考虑水土保持等环境影响。在基建阶段，基础命名要统一化、设计要精细化、施工要机械化、检测要标准化。在运行维护阶段，加强巡视及健康诊断，超前预防及治理。基础工程已取得大量的科研成果，下一步要在水土保持、健康诊断、基础精细化设计等方向深入研究，解决困扰工程建设的系列难题。

参考文献

[1]中国电力企业联合会.中国电力行业造价管理年度发展报告（2019年版）[M].北京：中国建材工业出版社，2019.

[2]鲁先龙，丁士君，杨文智，等.沙漠风积沙地基扩展基础抗拔现场试验研究[J].水利与建筑工程学报，2017，15（5）：20-25.