微精选

输电线路杆塔基础没有统一命名，

规程规范一个叫法、各种教材一个叫法，

各个设计院又是一种叫法，

因此给初学者一种纷繁复杂的感觉，

实际上常见的基础类型就那么几种，

且各有特点很容易区分。

……….………………………………….

今天咱们就从基础需满足的作用力开始、

首先聊聊 岩石基础 和 掏挖基础 。

……….………………………………….

……….………………………………….

咱们之前也有讲过，

铁塔的力学模型是 空间桁架结构，

桁架结构是指由几何不变的三角形

组成的刚性结构。

桁架结构把杆件受弯问题转化为拉压的问题，

杆件主要承受轴向拉压力，

结构效率很高，

是非常万能的结构体。

……….………………………………….

杆塔作用力传递到基础上，

也成了直上直下的作用力，

有些基础受拉，受上拔力，称为上拔腿，

有些基础受压，受下压力，称为下压腿。

很显然，

由于基础底部有大地支撑，

所以下压力一般容易满足，

而上拔力没有大地托底，

只能靠基础与土地的摩擦力

或基础上方的土重力，

一般难以满足，

所以上拔力一般是控制基础设计的主要因素。

当然了，

针对不同情况杆塔基础还会有

抗倾覆计算、桩顶位移计算等，

这些都不是重点，

初学者只需要牢记：

基础要满足上拔力及下压力的要求即可。

基础设计的原则是：

在满足上拔力、下压力等各种要求的情况下

尽量节省材料，降低投资，

同时要便于施工、保护环境。

因此基础设计时一般采用原状土基础，

充分利用原状土的力学特性，

其中岩石基础就是典型代表。

首先，岩石是纯天然的“钢筋混凝土”，

开局就是满级，就看你能否利用。

其次，岩石地质开挖困难，

采用其他基础型式难以施工，

因此倒逼使用岩石基础。

岩石基础可分为：

岩石锚杆基础 （直锚式、承台式） 和 

岩石嵌固基础，

几种岩石基础的区分：

岩石锚杆基础（直锚式）：

用于硬质未风化或微风化的岩土，

直接把地脚螺栓作为锚杆，

靠水泥砂浆与锚杆的粘结力来抵抗上拔力。

▲ 岩石锚杆基础（直锚式）

岩石锚杆基础（承台式）：

当杆塔作用力较大，或者岩石风化较大，

几根地脚螺栓提供的粘结力不足以抵抗上拔力，

那么可以多用几根锚杆，

再另外做个承台固定地脚螺栓，

就好比灌注桩基础中的群桩基础。

▲ 岩石锚杆基础（承台式）

岩石嵌固基础：

当岩石风化程度进一步加剧，

如强风化岩石，

或者当采用锚杆基础成孔、锚固失败后，

此时可采用嵌固基础，

即不再靠锚杆与岩石的粘结力来抵抗上拔力，

而是靠嵌固在岩石中的钢筋混凝土来抵抗上拔力。

▲ 岩石嵌固基础（嵌固式）

从上可以发现，

岩石基础确实能大幅节省材料。

但岩石基础存在的问题同样突出：

客观问题：

未风化、完整性好的岩石地质不多。

主观问题：

① 对勘察设计单位要求较高：

主要表现为：如何判断岩石的风化程度？

如何确定设计参数？

② 对施工单位要求高：

主要表现为：如何保证施工质量？

如何保证锚杆的粘结力？

施工出错了如何补救？

还有整条线路可能就几基塔能用到岩石基础，

为了这几基塔配备人工、炸药、机械是否经济合理？

这些都是客观存在的问题。

所以岩石基础的现状是：

食材是个好食材，

但对厨师要求较高，

设计单位心里没底，

施工单位没有土方量，没有利润，吃亏不讨好，

因此所以除非特别适合做岩石基础，

且只能采用岩石基础，

岩石基础的使用率不高。

掏挖基础也是原状土基础，

也是个好同志，

只可惜有心杀贼，无力回天，

态度很好，能力不行，

因为先天力学模型限制不能承受较大上拔力，

因此适用范围有限。

掏挖基础就是在土体中挖一个圆柱形孔洞，

在底下有个扩底，

然后再在里面灌入钢筋混凝土。

▲ 掏挖基础

咱们一直强调，

基础的存在主要是为了抵抗上拔力，

那么掏挖基础抵抗上拔力的原理是什么呢？

试验和实践表明，

掏挖基础的上拔破坏主要是剪切破坏，

即基础携带上方土体在剪切面出现了滑移和拔出。

因此不难分析，

基础抗拔承载力主要由三部分组成：

一、基础的自重力

二、圆弧滑动面内土体的重力

三、滑动面剪切阻力在垂直投影上的分量

冷知识

《架空送电线路基础设计技术规程》（DL/T 5219-2005）中抗拔承载力仅由基础混凝土自重和滑动面上剪切阻力的垂直分量两部分组成。《架空输电线路基础设计规程》（DL/T 5219-2014）中则把组成修改成了三部分。

由上式可知，

基础极限抗拔承载力和

土体凝聚力 和 土体重度 有关，

在上述地质参数确定后，

要想提高基础的极限抗拔承载力，

最大的途径是增加基础埋深。

但是！

是不是不断加大埋深就能不断提高基础的抗拔能力呢？

不是！

主要原因有二：

 一、无因次计算系数

上式中有几个参数 A1 A2 A3,

名为无因次计算系数，

由抗拔土体滑动面形态、内摩擦角、

和基础深径比确定。

这个计算系数对结果影响较大，

系数越大，基础抗拔能力越强，

根据查找规范附录，

发现如下规律：

1）该系数大小和土体有关，

从大到小依次是：

碎石土 ＞  砂类土  ＞黏土

2）该系数大小和内摩擦角有关，

内摩擦角越大取值越大。

3）该系数和深径比（埋深和直径的比值）有关，

深径比越大取值越小，

意思是直径不变，深度越大，系数越小。

可理解为埋深加大时效益递减。

二、临界深度

基础埋深有个临界深度 hc，

如果你的埋深ht  超出该埋深 hc，

计算模型会发生变化，

即滑移面的剪切力开始恒定，

仅仅多了（ht – hc ）范围内柱状滑动面体积的土重。

计算公式变成：

可见，

深度达到临界深度后增加效果非常有限。

最终总结：

1）掏挖基础和以下地质参数有关：

土的种类、土体凝聚力、内摩擦角、土重度

上述值都是越大越好！

2）提升掏挖基础抗拔力的主要手段是增加埋深，

但增大埋深的同时系数递减，

以及计算模型变化，

导致掏挖基础抗拔力提升有限，

因此掏挖基础只适合基础作用力较小的基础。