钢管杆输电线路中钢管桩基础的应用钢管杆输电线路中钢管桩基础的应用输变电工程设计百家号一、引言输电线路工程设计中经常会用到钢管杆结构形式，钢管基础的形式应根据线路沿线的地形、地质、材料来源、施工条件和杆塔形式等因素综合确定。钢管杆较常用的基础形式有种: 台阶式基础、钻孔灌注桩基础和预制桩基础（点击蓝字查看输电线路几种常规基础型式简介）。台阶式基础用于开挖比较容易的地区。选用这种基础时, 一般在现场附近应具有砂、石、水的地区, 并可根据节约混凝土用量, 降低造价的原则合理选定混凝土或普通钢筋混凝土基础。钻孔灌注桩基础适用地质条件较差的地基,它是一种深基础的型式，这类基础系指用专门的机具钻（冲）成较深孔，以水头或水压力和泥浆护壁，放入钢筋骨架浇注混凝土的桩基。如杆塔位于跨河地段的淤泥、泥沙等软弱地基而且在技术经济上使用浅基础不合理时, 可考虑使用。预制桩基础包括钢桩及混凝土桩, 适用于钻孔、掏挖均难以成型且承载力很低的地基情况。钢管桩基础大直径钢管桩，这类基础埋置于原装土土体内，依靠桩侧土压力能承受较大倾覆力矩。具有较大的承载力、相对简单方便的沉桩工艺与良好的抗弯能力。对于新建线路,要根据工程实际情况，对不同的基础形式进行了技术经济方面的比较后，确定基础形式。对于许多处于城区的线路改造来说, 老线路由于多年的负荷发展和地理位置限制, 线路改变路径及改变杆位相当困难, 并且由于保障供电, 要求改造停电时间尽量短,若采用现浇钢筋混凝土基础,在施工过程中需要大面积开挖,基础浇铸完毕后还要满足长时间的保养期要求;而现在城市的各种地下管道越来越多,很难找到合适的塔位,长时间的大面积开挖不能符合城建要求,也会影响整个工程的进度。 此时宜采用钢桩基础。二、钢桩构造、型式及规格钢桩由钢管、企口榫槽、企口榫销构成，钢管直径的左端管壁上竖向连接企口槽，企口槽的横断面为一边开口的方框形，在企口槽的侧面设有加强筋，钢管直径的右端管壁上且偏半径位置竖向连接有企口销，企口销的槽断面为工字形的一种桩基。钢桩的管材，一般用普通碳素钢，抗拉强度为402MPa，屈服强度235.2MPa，或按设计要求选用。按加工工艺区分，有螺旋缝钢管和直缝钢管两种，由于螺旋缝钢管刚度大，工程上使用较多。为便于运输和受桩架高度所限，钢桩常分别由一根上节桩，一根下节桩和若干根中节桩组合而成。钢桩的下口有开口和闭口之分。钢桩的直径自φ406.4~φ2032.0mm，壁厚自6~25mm不等，应根据工程地质、荷载、基础平面、上部荷载以及施工条件综合考虑后加以选择。钢管杆与钢管桩采用插入式锚固或法兰连接两种方法。钢管桩截面形式由于输电线路工程所用钢管桩一般直径较大，考虑加工制造便利以及与上部钢管杆套接时相匹配的因素，钢管桩的截面宜选用与钢管杆相同的多边形形式。钢管桩壁厚选择钢管桩的壁厚需考虑工程寿命周期内的腐蚀量。三、钢管桩基础的适用条件及优点根据工程实践，在软土地基，尤其是较厚的淤泥质黏土地基中，采用钢管桩基的造价会低于灌注桩基础。同时钢管桩基础在施工周期、施工便捷性、桩基质量控制等方面均优于灌注桩基础。由于受钢管桩沉桩施工工艺的限制，钢管桩基础型式目前还只能应用在沼泽地、松散的粘土等地质较好的条件下。钢管桩基础的优点：1、钢管桩能承受强大的冲击力。由于能承受强大的冲击力，因此其穿透和贯入性能优越。可能根据设计需要贯入到坚实支承层中。2、承载能力大。由于钢材屈服强度高，所以只要将桩沉设到坚实支承层上，便可获得很大的承载力。3、水平阻力大，抗横向力强。由于钢管桩的断面刚度大，对抵抗弯矩作用的抵抗矩也大，所以能承受很大的水平力。4、设计灵活性大。可以根据需要，变更钢管桩的每根单管的壁厚；还可以根据需要，选定适用设计承载要求的外径。5、桩长容易调节。当作为桩尖支承层的层面起伏不平时，已准备好的桩会出现或长或短的情况。由于钢管桩可以自由地焊接接长或气割切短，所以很容易设计桩的长度。6、与上部结构容易结合。通过将钢筋预先焊于桩上部，钢管桩很容易与上部的承台混凝土结合。也可以直接同上部结构相焊接，因而保证上下共同工作。7、搬运、堆放操作容易。8、通过在桩顶部套入承台，抵抗桩顶水平位移，有效减小钢管桩的直径。套入承台不配筋，施工方便快捷。9、节省工程费用、缩短工期。钢管桩是最适合快速施工的基础，节省工程费用，因此其综合经济效益高。四、钢管桩基础的受力分析根据桩基的分类，钢管杆用的钢管桩基础属大直径桩、摩擦型桩、部分挤土桩、敞口型钢管桩基。针对钢管杆的荷载特点，钢管桩基要具有足够的水平承载力、抗倾覆能力以及下压承载力。其承载力主要取决于钢管桩基的三个尺寸参数：桩入土深度h、桩径d、桩壁厚t以及持力层内土的力学参数。4.1、钢管桩下压承载力因为是摩擦型桩，其下压承载力主要是由桩周的原状土提供的桩侧阻力。其大小取决于桩的入土深度和桩径。一般因桩径较大（需大于钢管杆的根径）、桩入土较深，下压承载力不成为控制条件。4.2、钢管桩抗倾覆承载力由于上部钢管杆与底部钢管桩基是插接连接或法兰连接的，属刚性连接。其整体的倾覆稳定可参考电杆基础倾覆稳定计算的模型。该模型认为极限倾覆力矩是假定桩侧的土壤达到土压力极限平衡状态时提供的承载力。在软土地基中，土压力参数较低，故抗倾覆承载力一般成为，钢管桩基础的主要控制条件。4.3、钢管桩水平承载力水平作用力下引起的桩基内力和变位达到正常使用极限状态时，即为桩的水平承载力。根据桩基的特点。影响单桩水平承载力的因素很多，包括桩的截面刚度、材料强度、桩侧土质条件、桩的人土深度以及桩顶约束情况等。特别是钢管杆属于高耸结构，对水平位移有控制要求。故水平承载力引起的基础桩顶位移量也是钢管桩基础的主要控制条件。钢管桩水平承载力主要受以下几个方面影响：4.3.1、桩身强度和刚度对于抗弯性能较强的钢管桩，其单桩承载水平力主要是由位移控制的。在水平荷载作用下，桩身虽然未断裂，但当桩侧土体显著隆起，或桩顶水平位移大大超过上部结构的允许值时，也应该认为桩已达到水平承载力的极限状态。桩身强度控制和桩顶水平位移均控制两种工况，均受桩侧土水平抗力系数的比例系数ｍ的影响。4.3.2、桩侧土质条件，桩侧土质愈好，其水平抗力愈大，或地基上水平抗力系数愈大，桩的水平承载能力就愈高，尤其是桩侧表层土（３～４倍桩径范围内）的承载能力极大地影响桩身的水平承载力。因此，当表层土较差时，可采取回填碎石夯实等改良加固表层土的方案进行处理，可较大地提高桩身的水平承载力。4.3.3、桩顶约束条件地基土的水平抗力系数随桩身水平位移的增大呈指数衰减。因此，对桩顶水平位移的约束愈好，则桩侧土的水平抗力愈大。在其他条件都相同的情况下，桩顶约束时的水平位移要比桩顶自由时减少了60％左右。4.3.4、桩的入土深度随着桩的入土深度增大，桩侧土将获得足够的嵌固作用，使地面位移趋于最小。当桩的入土深度较小时，桩侧土嵌固作用不足，地面位移很可能大到为上部结构所不容许，同时桩底也有相当大的力矩和位移，而要求桩底土对其有足够的嵌固能力。但当桩的人土深度达到一定值时，再增加桩的入土深度，对桩的水平承载力不再起作用。因此，在工程中无限地利用增加桩的入土深度来提高基桩的水平承载力是不可取的。五、钢管桩基础的设计方法5.1、确定桩径根据上部钢管杆的根径确定钢桩的适宜直径．在满足与钢管杆插接或法兰连接的要求下应尽量小，因为桩径对钢桩的总重影响较大。5.2、倾覆稳定计算根据DL/T《架空送电线路基础设计技术规定》中的6.1条，按电杆基础倾覆稳定计算，确定所需的桩入土深度ｈ。5.3、桩内力和变位计算根据桩的几何参数和桩侧土参数计算出桩的水平变形系数α（参见DL/T《架空送电线路基础设计技术规定》中的9.6条,公式9.6.2），如果αh＜2.5，则桩应视为刚性桩；如果αh＞2.5，则桩应视为弹性桩。刚性桩应按《架空送电线路基础设计技术规定》中的附录G“原状土基础刚性基柱考虑土抗力时侧向弯矩的近似计算”进行内力和变位计算；而弹性桩则应按附录J“水平荷载作用下桩的内力、位移计算”进行内力和变位计算。5.4、桩身及土稳定校验根据上述计算得到的内力和变位进行桩顶位移、桩侧土压力稳定、桩底土承载力、桩身强度、桩壁厚等各项校验。六、钢管桩基础的优化措施6.1、增加桩基刚度尤其是上部的刚度具体做法为在桩内填充回填土并在头部内浇注20cm的混凝土，以增大桩的刚度。同时在桩头部的最大弯矩发生处，浇制混凝土卡盘，以增大抗倾覆作用。6.2、改善桩上部土质在卡盘的开挖基坑部分采用回填土或碎石夯实，以替换原来的软土，达到改善桩侧土质、提高ｍ值的目的。6.3、增加桩顶约束如果桩基位于公路绿化带内，绿化带两侧的道路硬化路面可对桩顶形成很好的约束作用。尤其是利用卡盘和两侧公路的嵌固作用后，可大大增强了顶部约束作用。通过上述措施，可使桩顶位移量低于理论计算值。因为理论计算值是建立在桩顶自由的条件下的，故在对钢管桩选型计算时水平位移量的限制适当放宽，从而减少钢桩的人土深度，降低桩的耗钢量。七、施工方法钢管桩的施工方案有很多种，但是运用比较广泛的是机械钻孔法和静压法钻孔，以下就对这两种方法进行简单介绍：机械钻孔法：此法就是将钻机紧贴基土钻孔，在机械钻到设计所需深度时放入钢管桩，因为桩体直径较大，为防止塌方，必须在钢管桩与地基接触内外浇筑水泥浆进行加固。此法的缺点就是噪音大，工程周期长，使用费用高，工程占地面积大；优点为局限性小，在任何土质上都可以使用。静压法：此法是使用静压机采取垂直静压的方法将桩体压入基土，此法的优点为产生噪音小，压制速度快，工程周期短，费用低；但是静压法由于静压机机械本身的局限性，只适用于水分高，孔隙大的软土。本文仅代表作者观点，不代表百度立场。系作者授权百家号发表，未经许可不得转载。输变电工程设计百家号最近更新：简介:技术互补，经验分享。作者最新文章相关文章10KV架空线路钢管杆组装图和基础施工图
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电力工程在敷设电缆时，由于施工路由、工期等客观因素，经常采取“拉管”、“顶管”等技术进行地下管线施工。钢管杆基础又该如何施工呢？
从实际效果看，采用非开挖技术有不影响交通、施工周期短等优点，但由于非开挖技术对于电力企业乃至全国各管线施工部门仍属于新兴技术，没有统一的施工标准和技术规范，加上各区域地理位置不同，地下管线系统错综复杂，因此非开挖施工在安全性和施工管理上存在一些问题。为便于电力部门规范非开挖施工管理，以电缆转入正常运行后便于维护管理为原则，参照各地电力公司的相关技术文件并征求电力运行部门的意见，撰写了以下管理规定以供参考选用：
1、供电单位工程管理部门（以下简称供电部门）在指定供电方案时，电缆敷设如非特殊情况，原则上尽量避免采用非开挖施工。
2、如经现场勘察，确实不能采取明挖施工的（如铁路、河流、繁华路段或其他障碍物等），需要采用非开挖技术，应在供电方案中明确标明（路径及长度）。
设计、施工前期
从事管线非开挖施工的单位，必须具备相应的设计资质和施工资质，应当严格按照建设工程规划许可证的要求进行设计和施工，否则供电部门不予验收送点；供电部门应提前向客户明确说明，并负责对施工单位资质进行审验。
1、施工单位应向供电部门提供本单位非开挖施工规范或技术标准，并听取供电部门意见，共同确定施工方案。
2、外部工程电力电缆施工前，供电单位工程管理人员应督促客户提前与供电所联系，由供电所组织召集客户、施工单位（委托施工公司）召开电缆敷设非开挖施工协调会议、
3、施工单位在召开初步设计、施工图设计审核会之前，应提前一周向供电部门提供工程范围内的相关材料，包括：施工说明书或施工大纲；施工平面图，施工剖面图；各类地下管线资料；地质探测报告；管线工程规划许可证等。并明确工程项目负责人。
4、供电部门有权对施工设计进行审核和否决。
5、施工单位应对施工质量做出明确承诺，并形成协议性文字，主要包括：施工质量保修期限，因施工质量造成电力故障时应承担的法律责任，保修期内缺陷处理承诺及违诺责任等。
伸缩缝及施工缝设置及防水处理
（1） 伸缩缝及竖向施工缝应根据电缆沟的长度、结构型式等情况进行设置；若条件许可，宜合并设置。
（2） 在底板平面上方不小于300mm处设置水平施工缝。
（3） 在伸缩缝、施工缝处应采取适当的防水措施。
（4） 浇筑伸缩缝用混凝土级别应高于原结构混凝土等级。
（1）变形缝处混凝土厚度不应小于300mm。
（2）变形缝的宽度宜为20—30mm。
（3）根据开挖方式、防水等级说明变形缝的防水措施。
（1）浇筑伸缩缝或竖向施工缝前，应凿除结合部的松动混凝土或石子。
（2）浇筑伸缩缝或竖向施工缝前清除钢筋表面锈蚀部分。
（3）在伸缩缝处可采用止水橡胶等材料或采取其他适当的防水措施。
（1）施工缝应采用高压风进行吹扫，清除尘土和垃圾。浇水冲洗湿润。施工缝应做成凹槽并采取防水措施。
（2）首先应检查止水条的型号规格是否满足设计要求。止水条必须经过见证取样并合格。止水条应厂家粘贴成环。禁止现场粘贴。
（1）止水条中心线应与变形缝中心线重合，不得穿孔或用铁钉固定。损坏处应及时修补。
止水条外观检查包括：尺寸公差、开裂、缺胶、中心孔偏心、凹痕、杂质、明疤等。试验项目包括拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度。
电缆沟盖板制作&
（1） 盖板为钢筋混凝土预制件，其尺寸应严格配合电缆沟尺寸。
（2） 表面应平整，四周宜设置预埋的护口件。
（3） 一定数量的盖板上应设置供搬运、安装用的拉环。
（4） 拉环宜能伸缩。
（5） 电缆沟盖板间的缝隙应在5mm左右。
（1）盖板尺寸应根据电缆沟尺寸确定。
（2）沟沿铺设盖板的位置应设置护口件。
（1）盖板宜按照图纸要求进行工厂化预制。
（2）预埋的护口件宜采用热镀锌角钢。
（3）混凝土和钢筋应满足相关的强度等级要求和布置要求。
（4）盖板敷设后应保证踩踏时无响声，表面无积水。
（5）电缆沟盖板下应设置橡胶垫片。盖板四周槽钢一般涂两层红丹底漆，两层黑色面漆。
（1）盖板表面应平整，护口件应采用镀锌处理。
（2）电缆购盖板应设置橡胶垫片。
（3）保证安装后牢固、踩踏时无声响，表面无积水。
（4）钢筋混凝土盖板混凝土抗压强度和混凝土抗渗强度应符合设计要求，厚度允许偏差±5mm，宽度允许偏差0～10mm，长度允许偏差±10mm，外露面平整度允许偏差≤5mm，麻面允许偏差≤1％。
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