基础设计的注意事项

28.6.2.1　高强地脚螺栓的应用

直流输电塔与基础的连接通常采用地脚螺栓或插入角钢两种型式。地脚螺栓连接具有施工简便、可维护性好等优点。常用地脚螺栓数量为4颗、8颗两种形式，随着杆塔上拔荷载的增大，可以通过增加地脚螺栓数量和提高地脚螺栓等级两种方式满足承载要求。

目前输电线路铁塔常用的地脚螺栓材质有以下几种：1）Q235B级地脚螺栓，螺栓规格为M24～M72，单根螺栓承载力设计值为50.77～518.1kN；2）35#地脚螺栓，螺栓规格为M30～M72，单根螺栓承载力设计值为96.65～615.25kN；3）45#地脚螺栓，螺栓规格为M30～M72，单根螺栓承载力设计值为109.37～696.2kN。

直流输电塔的最大上拔力已超过6000kN，虽然增加地脚螺栓数量可提供更高承载能力，但是12枚及16枚地脚螺栓布置形式复杂，材料用量大且安装难度较大，使用高强度地脚螺栓可避免上述问题。

42CrMo材质的高强地脚螺栓抗拉设计强度为300N/mm2，螺栓规格为M30～M72，单根螺栓承载力设计值为190.8～971.4kN。采用8M72即可满足直流塔上拔承载要求，目前在直流塔设计中已得到广泛应用。

28.6.2.2　掏挖基础与人工挖孔桩基础上拔承载力计算

掏挖式基础抗拔承载力采用剪切法[9]进行计算，该法适用于基础深宽比H/D小于4的情况，满足刚性短桩的假定。而人工挖孔桩基础一般采用《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）进行设计。两种方法区别较大，随着荷载的增大，基础埋深及相应的深宽比也越来越大，此时基础逐渐表现出弹性桩的特性。当αl＞2.5时，基础与土共同作用的极限破坏模式不能简单地套用浅基础在极限荷载作用下土体破坏的可能模式，其设计思想已朝与破坏模式和桩体工作性状相关的方向发展。

对不同深宽比情况（计算时取底径相同，埋深不同）采用Plaxis专业岩土有限元软件进行了计算，上拔荷载作用下计算结果如图28-20所示。由图示结果可知，随着深宽比的增加，土体位移的影响范围逐渐缩小，由倒圆锥台的形式逐渐变为竖直圆柱滑移面的形式，再变成局部破坏模式，临界深宽比在H/D=4附近。对深宽比H/D＞4的情况，传统刚性短桩承载力的设计方法已不能满足实际工程设计的需要。

图28-20　不同深宽比基础上拔计算比较

模型试验结果表明，在饱和（或非饱和）粉土地基中，基础埋深的增加会导致基础极限上拔承载力迅速增大。深宽比H/D=1～3时，《架空送电线路基础设计技术规定》（DL/55219-2005）推荐的计算方法是适用的；但当深宽比H/D=5时，破坏模式与《建筑桩基设计规范》（JGJ94-2008）假定的破坏模式相似，可参考桩基设计方法进行计算。(www.xing528.com)

28.6.2.3　岩石锚杆基础上拔承载力计算

输电线路采用的岩石锚杆基础多为全长粘结非预应力锚杆，具有构造简单、施工方便等优点。它可以用光圆钢筋或变形钢筋作为锚杆杆体，用强度不低于25Mpa的砂浆灌注于岩层的钻孔中，砂浆与杆体共同形成锚固体锚固于岩石内。全长粘结型锚杆承受上拔力时，破坏模式可能有四种：

1）锚杆杆体被拉断；

2）杆体与砂浆间握裹力不够，杆体被拔出；

3）锚固体与岩层间粘结摩阻力不够，被整体拔出；

4）岩石抗剪承载力不足，沿倒锥体破裂面发生破坏。

经过计算发现，通常都是第3种模式起控制作用，该破坏模式的计算涉及锚杆有效锚固深度的选取。但目前对锚杆的有效锚固深度如何取值没有统一定论，《基础规定》[3]中又无明确的参考值，这对设计造成了一定的困难。

大量的试验研究表明，岩石锚杆在15～20倍锚固体直径深度以下已基本没有锚固力分布，只有在锚杆顶部周围的岩体出现破坏后，锚固力才会向深部延伸。这种应力传递较浅现象主要是由于锚杆杆体、砂浆及岩层三者的弹性特征值不一致造成的。

当锚杆受拉后，锚固力并非沿锚固深度均匀分布，而是在靠近承台底的锚固端出现应力集中；随着应力不断增加，从靠近承台底锚固端开始，锚固体与岩层间的粘结逐渐脱开，锚固应力沿界面向深部发展；随着锚固应力降低，锚杆抗拔力并不与锚固深度成正比，而出现破坏。由此可见，一味地增加锚固深度并不能很好地起到增大锚杆抗拔力的作用。

因此，为了保证锚杆锚固的安全可靠，使理论计算的结果与锚固应力状况基本一致，并保证达到设计要求的安全度，计算采用的锚固深度不应大于15～20倍锚固体直径，当计算锚固深度超过上限值时，应采取改善锚固段岩体质量（如采用固结灌浆处理），扩大锚固体直径等技术措施来解决。同时锚固深度也不应小于下限值3.0m，以防由于岩体局部强度降低或存在不利组合结构面时，锚固深度过浅而使锚杆被拔出。