专题6
基础型式选择和设计优化
内 容 提 要
1 工程概况
本专题以基础适应本工程沿线的地形、地质、水文条件为选型依据，根据基础受力特点并考虑沿线部分有地下水的情况，以优化基础型式和尺寸、降低造价、保护环境、方便施工、安全运行为目的开展基础的选型、优化和新基础型式的研究及特殊地基处理。
专题以基础适应本标段沿线的地形、地质、水文条件为选型依据，根据基础受力特点并考虑沿线采空区及溶岩塌陷区等不良地质条件，以降低造价、保护环境、方便施工、安全运行为目的开展基础的选型、优化和新基础型式的研究及特殊地基处理。
2 本工程地形、地质条件和水文概述
拟建线路低山丘陵（岗地）段，地形呈波状起伏局部起伏较大，山间冲沟地形平坦。低山丘陵（岗地）地下水主要为上层滞水局部为基岩裂隙水，地下水位埋藏较深，一般大于5.0米；山间冲沟地下水主要为上层滞水局部为潜水，地下水位埋深一般在1.00～2.00米之间。
冲积平原、河漫滩段，地形平坦，地势较低，河网水系较发育。地下水主要为潜水，地下水位埋深一般在1.00～2.00米之间。
拟建线路沿线未见明显污染源，地下水对混凝土结构有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。
3 基础选型原则及推荐基础型式
综合考虑造价、施工、运行和环保的要求，考虑基础受力的特点，优先采用原状土类基础，针对本工程实际地质条件，以环境适应性最佳和抵御不良地质作用为原则，主要采用板式基础、掏挖基础、钻孔灌注桩基础、人工挖孔桩基础。推荐基础型式、适用塔型及适用地形地质条件见表1。
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表1 推荐基础型式、适用塔型及适用地形地质条件表
基础形式 适用的地质、地形条件 适用塔型 基础示意图 掏挖基础 丘陵区、覆盖层厚的岩石山区 小档距直线塔 直柱板式 基础 掏挖难以成型，地下水较浅，无法采用原状土基础的丘陵及平地 直线塔与耐张塔 当基础位于泥沼且地质条件钻孔灌注桩 较差、淤泥层较深且基础作基础 用力较大时，常采用灌注桩基础。 直线塔与耐张塔 4 基础优化原则及优化分析 以基础设计和选用最合理为优化目标和造价最低为原则，积极采用新工艺、新技术，增加基础设计的适用性。
表2 基础优化项目及结果一览表
基础型式 优 化 项 目 地脚螺栓中心与偏心布置对比分析 直掏斜插式基础 原状土类基础 斜掏挖斜插基础 基础埋深及主柱直径优化 掏挖基础与挖孔桩基础分析比较 直柱与斜柱基础对比分析 主柱中心与偏心布置对比分析 开挖类基础 台阶宽高比的优化分析 斜柱斜面基础的应用
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优 化 分 析 采用地脚螺栓偏心布置可减小基础水平力产生的弯矩作用 改变基础受力状态，减少基底的偏心作用 改变基础受力状态，减少基底的偏心作用 结合地基的承载能力，使埋深与基础直径相匹配，造价低 大档距直线塔与耐张塔采用挖孔桩更加经济，采用土重法标准值进行上拔验算，合理安全 采用斜柱基础可减小主柱和底板底面弯矩，改善基础受力状态。 采用主柱偏心布置可减小主柱和底板底面弯矩 当最大台阶宽高比超过2.5，采取斜柱扩展基础可有效降低材料量。 减小主柱和底板底面弯矩，基础具有节省混凝土量、基础施工不受插入式角钢加工周期制约等优点。
5 新型基础方案研究
针对本工程丘陵较多，较适宜原状土基础型式，通过优化分析，推荐十字型基础为本工程的新基础型式。
在基础露头较小的情况下，十字型基础与掏挖式基础材料用量相当，综合造价相差不多。随着基础露头的加高，十字型基础的混凝土量显著减少，具有较好的经济性，此时，侧向挡板的使用，不仅改善了基础的倾覆稳定性，同时也降低了基础的综合造价。
针对该基础型式的特点，本次设计竞赛将根据现场具体情况，在基础作用力较大、主柱露头较高时采用十字型基础。 图3 十字型基础 6 环保措施分析 （1）勘测阶段主要从加强勘测工作的管理和优选路径及塔位这两个方面落实环境保护和水土保持。
（2）设计阶段
1）山区采用铁塔全方位长短腿与不等高基础配合设计，减少基面开方，保护原始地貌，减少水土流失。
2）因地制宜的选用基础形式，优先采用掏挖基础和直柱板式基础，结合不同地形特点选用其他基础型式。岩石基础能发挥岩石的整体性不仅能保证基础的安全，减少本工程的材料用量，而且还能有效的保护环境。
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3）基础配置采用“一基一表”，明示各塔位的土石方开挖、水土保持措施等，把环保思想落实到施工中去。
4）基面和边坡的治理主要采用植被恢复和固坡、三维植被网和浆砌骨架植草护坡等生态治理的措施；同时做好排水沟设计，做好水土保持。
（3）施工阶段
从施工道路、基面开挖、弃渣处理、牵张场地、居民拆迁安置等方面采取措施保护环境。同时，对自然因素或人为施工等活动造成沿线水土流失，采取控制填方与挖方工程量、优化基面排水、施工中注意地表植被的保护、保护沿线周围的水环境并避免水土流失。
（4）运行阶段
主要从设计产品的保护和定期检查记录等方面做好环保措施。
IV
