摘要：西藏地区输电线路基础多遇草原、沼泽、淤泥等不良地质，传统基础型式设计均采用大开挖阶式基础，在基础施工过程中，基础开挖过程积水严重，施工机械已不能进入，施工进度严重受阻，且造价昂贵；随着电力投资体制改革，在保证工程质量、进度要求且降低造价的呼声越来越高，因此需要借鉴国外经验，对传统基础型式加以改进，尤其对草原、沼泽等不良地质，螺旋锚是最理想的基础型式。
关键词：螺旋锚、不良地质、传统基础型式、造价
随着工程建设的不断深入，建设路径越来越复杂，且受西藏地区地理因素影响，西藏地区各类自然保护区占自治区国土面积的34.4%，草原、沼泽、淤泥等不良地质越来越多，在此基础上，传统基础设计型式依旧老一套的大开挖阶式基础，施工中冻土融化后积水严重，基坑频繁塌方，环境破坏严重且造价昂贵，为解决西藏地区草原沼泽地输电线路基础施工的实际问题，经过多次反复试验、计算，螺旋锚是最理想的基础型式。
1、螺旋锚基础优势
使用螺旋锚基础具有诸多的技术经济优势：
（1）承载力高，对原状土破坏小，能充分发挥原状土的承载力；
（2）沉降少，在原状土中，螺旋锚群作为整体抵抗上拔、下压、水平力，沉降量小于普通基础；
（3）成本低，钢筋和混凝土用量少，节约成本，具有较强的市场竞争力；
（4）质量易控制，螺旋锚为成品构件，质量可靠；
（5）效率高，降低排水难度，减少土方工程量，施工效率高；
（6）利于环保，土方工程量少，施工占地面积小。
2、螺旋锚基础结构
2.1螺旋锚基础特点：螺旋锚基础由锚桩和承台两部分组成，每个承台下方有多根锚桩，锚桩主要承受上拔力，承台主要承受下压力，其结构特点类似于灌注桩基础，但比灌注桩基础易于施工。
2.2锚桩结构：锚桩由锚头、锚叶、锚杆、连接件组成。
2.2.1锚杆：螺旋锚锚杆总长度4000mm，锚杆采用￠108x8，材质为q345的钢管，中间用m5的砂浆灌注。
2.2.2锚叶：直径￠300mm，材质q345，双叶片间距为980mm，安装时刃口开向一致。
2.2.3组成构件：钢管、法兰、锚尖、锚叶、螺栓均为镀锌构件。
2.2.4连接方式：锚杆之间有5根8.8级螺栓连接（m20×160），带双螺帽。
为了充分保证螺旋锚基础型式能够满足输电线路工程设计的要求，保证输电线路塔基的安全、质量要求，本次主要采用螺旋锚复合型基础。
3、螺旋锚复合型基础
利用浇筑的钢筋混凝土柔性扩展基础底板承担下压和水平荷载，利用软土下卧层中的螺旋锚群锚基础抵抗上拔荷载，且软土下卧层中的螺旋锚群锚基础的约束作用也大大提高上部扩展基础抗倾覆承载能力，从而充分发挥各自优点，最大限度保证铁塔基础的安全、质量要求。
4、螺旋锚基础设计验算书
4.1杆塔信息：
正面根开： 5 m 侧面根开： 5 m
杆塔呼高： 30.00 m 基础数量： 1个
4.2载荷信息：
上拔 + 水平荷载：Tz=320kN，Tx=45kN，Ty=40kN，Mx=0，My=0
下压 + 水平荷载：Nz=368kN，Nx=48kN，Ny=42kN，Mx=0，My=0
地质参数：（土层数 = 1 桩尖支撑类型：支立于土中 高水位：3.00m 低水位：1.00m）
4.3基础尺寸：（2×2正方形低桩承台 方形承台柱）
桩设计直径： 0.20 m 基桩中心距： 1.20 m
桩设计埋深： 6.00 m 桩嵌入承台长度：50 mm
承台宽度： 1.60 m 承台高度： 1.20 m
承台底深度： 1.50 m
承台柱宽度： 0.60 m 承台柱高度： 0.60 m
4.4下压承载力计算：
单桩总极限侧阻力 Qsk = u * Σψsi * Qsik * li = 302 kN
单桩总极限端阻力 Qpk = ψp * Qpk * Ap = 5 kN
桩侧阻抗力分项系数 γs = 1.1 桩端阻抗力分项系数 γp = 1.1
承台效应系数 ηc = 0.35
基桩下压承载力 R = 278 kN（149.2）
N ≤ R （105 kN ≤ 278 kN）
Nmax ≤ 1.2R （172 kN ≤ 334 kN）（180） 下压承载力满足要求。
4.5上拔承载力计算：
非整体破坏时基桩抗拔极限承载力 Tuk = 181 kN（151.54）
整体破坏时基桩抗拔极限承载力 Tgk = 403 kN
基桩自重 Gp = 3 kN
考虑桩土的基桩自重 Ggp = 29 kN
Tmax ≤ Tuk /γs + Gp （131 kN ≤ 167 kN）（138）
T ≤ Tgk /γs + Ggp （67 kN ≤ 396 kN） 抗拔承载力满足要求。
4.6水平承载力计算：
桩身计算宽度 b0 = 0.72 m
桩侧土水平抗力系数的比例系数 m = 10000 kN/m^4
桩的水平变形系数 α = 1.265（1/m）
桩的换算深度 αh = 7.59 m ≥ 4.0 m
桩身最大弯矩系数 νm = 0.926 桩顶水平位移系数 νx = 0.940
水平承载力特征值 Rha = 36 kN 群桩效应综合系数 ηh = 3.32
Hk ≤ Rh （12 kN ≤ 119 kN） 水平承载力满足要求。
4.7桩身配筋及承载力计算：
桩身混凝土等级：C30 桩主筋等级： HRB400
桩主筋直径： 14 mm 桩主筋数量： 8 根
桩主筋净距： 20 mm 实际配筋率： 3.92 %
外箍筋直径： 8 mm 加劲箍筋直径：10 mm
4.8桩身内力及变形计算：
地面处承台（柱）最大水平位移：x0 = 0.91 mm ≤ 10.00 mm
桩身最大水平力： Hmax = 3.33 kN
桩身最大弯矩： Mmax = 1.25 kN.m
桩身最大弯矩位置（桩顶以下深度）： Y_Mmax = 0.00 m
4.9承台配筋及承载力计算：
承台混凝土等级：C30 承台主筋等级：HRB400
承台板x方向顶面钢筋直径：18 mm 钢筋数量：11 根
承台板y方向顶面钢筋直径：18 mm 钢筋数量：11 根
承台板x方向底面钢筋直径：18 mm 钢筋数量：11 根
承台板y方向底面钢筋直径：18 mm 钢筋数量：11 根
4.10受冲切计算：
承台有效高度 h0 = 1.103 m
柱冲切系数 β0 = 1.87
受冲切承载力截面高度影响系数 βhp = 0.97
Fl ≤ βhp*β0*um*ft*h0 （368kN ≤ 9335 kN） 受柱冲切承载力满足要求。
Nl ≤[β1x*（c2+a1y/2）+β1y*（c2+a1x/2）]*βhp*β0*ft*h0（160kN ≤ 1480 kN）
受角桩冲切承载力满足要求。
4.11受剪计算：
承台剪切系数 α = 1.40
受剪切承载力截面高度影响系数 βhs = 0.95
V ≤ βhs*α*ft*b0*h0（256kN ≤ 3351 kN） 斜截面受剪承载力满足要求。
为充分论证螺旋锚基础在输电线路应用的可行性，本次先后选取草原、淤泥、沼泽等多种地理条件，并从松砂石、粘土等地质情况开展螺旋锚基础的试验论证，论证中主要从下压承载力、上拔承载力、水平承载力、桩身配筋及承载力、桩身内力及变形、承台配筋及承载力、受冲切、受剪等十几个方面开展计算，论证螺旋锚基础在工程设计中的可行性，并以试验结果数据体现其满足工程设计的安全、质量要求。
下面仅列举1项，主要以沼泽地为例，以上拔、下压、水平荷载三个方面的试验数据结果；
经过多次反复试验、计算，采用螺旋锚复合型基础各项试验结果能够满足螺旋锚基础在输电线路应用的可行性，试验结果数据体现其满足工程设计的安全、质量要求。但值得一提的是，根据《架空输电线路螺旋锚基础设计技术规范》Q/GDW584-2011规定，螺旋锚基础承台埋深应大于0.5m，在季节性冻土地区，当地基具有冻胀性时应大于土壤标准冻结深度，在多年冻土地区应遵照相应规范；实验表明当土壤标准的冻结深度大于一定深度时，则会出现螺旋锚基础工程量与传统大开挖阶式基础工程量无异，无法实现工程造价的审减。
参考文献
1.郭方胜，螺旋锚上拔性能的试验研究；学位论文.武汉.武汉水利电力大学，1992
2.王钊，螺旋锚的实质和在基坑支护中的应用.土木工程学报，1993
3.架空输电线路螺旋锚基础设计技术规范.中国电力出版社，2011年7月
论文作者:朱腾超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年9期
论文发表时间:2019/8/26
标签：承载力论文; 基础论文; 螺旋论文; 系数论文; 水平论文; 钢筋论文; 直径论文; 《建筑学研究前沿》2019年9期论文;