基础 型式 基 础 简 图 基础 组成 受 力 特 点 适 用 情 况 b直柱半掏挖基础 D Hc配筋直柱+不配筋的圆台底板 人工挖孔桩基础 配筋直柱+不配筋的扩底 质。 3）直柱全掏1）是针对大荷载作用下全掏挖基础挖基础是使的一种改进型式。当基础作用力较用最广泛的大时，全掏挖基础主要受下压强度基础型式，也控制。需要较大底板尺寸，而增大是最早使用底板就会导致立柱尺寸随之增大。的基础型式。 采用立柱部分开挖回填方式， 可以4）当下压荷通过增设台阶的方式底板尺寸加载较大时，需大。有效解决底板的正截面承载力要扩大底板，问题。 半掏挖基础2）采用半掏挖，原状土的抵抗力未解决了下压被充分利用。 荷载较大的问题，基础立柱尺寸可不受底板尺寸的限制。 5）在基础立柱加高处，为使侧向稳定1、充分利用了原状土承载力高、变满足倾覆稳形小的特性。 定性采用带2、“以土代模”，土石方开挖量小、挡板直柱掏弃土少，施工方便，节省材料。 挖基础。 3、可用于基础负荷较大，地形较差6）斜柱全掏的塔位。 挖基础综合了斜柱基础和掏挖基础的优点。是掏挖基础的最新发展方向。 HHt5 推荐基础型式的优化分析 在上文论述中，不仅对各类基础型式间的特点及适用范围做了阐述，而且结合不同地质条件分别进行了基础选型，推荐了本工程适宜采用的基础型式。本章专题中对本工程广泛采用的掏挖基础、板式基础和原状土类基础等分别进行优化分析，力求达到减少材料量和降低造价的目的。
5.1 基础优化的基本原则
基础优化属于基础设计中“计”的内容，即对既定的基础型式进行计算与布置，对原定基础数据的核实与具体化，是基础设计的深化工作。
在选定基础型式的基础上，通过对整个结构经济性、环保性、耐久性的
14
Ho
分析，基础埋深、基础尺寸（包括桩基础的桩径和桩数、板式和掏挖式基础的底板宽度、立柱断面尺寸等）、基础布置形式、与铁塔的连接方式等方面进行优化，优选出适合具体塔型及塔位的基础形式。
在基础优化时，遵循下面的原则：
（1）充分考虑各种地形、地质及水文条件，在基础埋深、基础尺寸等方面进一步深化工作；
（2）针对基础受力特点，采取有效措施（如预偏心、桩基布置形式优化等）减少水平荷载对基础产生的弯矩，改善基础受力状态；
（3）考虑到输电线路各塔位处微地形、水文地质条件的差异性和离散性，采取有效的设计优化措施，降低基础的工程量和工程投资。
5.1.1 具体优化措施 （1）改善基础受力
针对各种基础及荷载特点采取改善基础受力措施，不仅可增强基础的可靠性，而且对降低基础工程量都是非常有益的。常用的措施主要有优化基础布置（主要指多桩基础）、采用合理的铁塔与基础连接方式、底脚螺栓预偏心设置等。
（a） 立柱坡度选择
相同荷载情况下，斜柱基础与直柱基础相比，因斜柱基础立柱中心的斜率与铁塔主材坡度相同，使基础水平荷载对基础的影响降至最低。基础采用斜柱式后，与基础轴线垂直的水平力减少70％～80％，而轴向基础作用力仅增大1％～2％，从而大大改善了承台立柱、底板的受力状况，基础的侧向稳定性得到显著提高，同时也较大地降低了混凝土和钢筋用量。斜柱基础一般用于大开挖基础，工程中对合适的塔型和塔位应积极选用斜柱基础。
（b） 底脚螺栓预偏心设置
对于采用地脚螺栓与铁塔连接的直柱基础，为减少水平荷载对基础产生
15
的基底弯矩，可预先给地脚螺栓设置一定的偏心值，使下压或上拔力产生的弯矩抵消一部分水平力产生的弯矩，改善立柱及基底受力，从而降低基础混凝土量和耗钢量。
（c） 基础布置优化
对多桩承台基础，水平力的作用会使承台底产生弯矩，使得承台底各桩受力不均匀。而现有的基础设计方法和设计软件，一般都选取受力最大的桩作为埋深和配筋的依据，其余基桩均与最大桩相同。因此对多桩承台基础的设计优化，在选择经济合理的持力层后，主要通过调整承台及立柱设置，使得承台底各桩受力均匀加以解决，减少水平力产生的弯矩对桩受力的不均，达到整个桩基的均衡受力。
（2）基础尺寸优化
基础尺寸主要包括基础经济埋深、基础底板和立柱断面尺寸。 基础经济埋深主要由持力层深度、承载力、变形和稳定性要求等控制。基础设计中应结合各个塔位的施工条件及各种基础型式的临界埋深，通过控制综合造价，通过计算下压稳定、上拔稳定两个控制条件同时达到极限控制条件下，优化出最经济的埋深和底板宽度。
基础底板尺寸包括底板宽度及相应的厚度。基础底板宽度不应孤立的考虑，而是应与基础埋深综合考虑。底板厚度的取值主要考虑剪切、冲切承载力和构造要求。
立柱断面尺寸应满足强度和构造要求，在此前提下，尽量减小断面尺寸，降低基础工程量。
5.1.2 其它优化措施
杆塔基础的尺寸大小与所承受的荷载、塔位地质条件都密切相关，合理选取和分析荷载及水文地质等外部条件是塔基优化设计的前提。因此，除基础本身布置方式、尺寸大小等方面的优化设计外，也可采取针对塔基外部条
16
件的适当优化措施，以达到进一步降低基础工程量和工程投资的目的。
（1）细化转角塔基础荷载分档
转角塔一般按20?~30?转角一档计算基础作用力，使得每档塔的基础作用力（N或T）相差很大。对于每档塔中转角较小的塔，采用按照统一分档的基础作用力，设计计算的基础是不经济的。因此，转角塔基础设计时，可采用小分档转角如10?一档精确计算的基础作用力。
（2）逐腿设计基础
输电线路跨越区域广，沿线地形、地貌与水文地质条件复杂，地基土物理力学性质差异性大，对铁塔根开较大的塔位，即使同一铁塔不同塔腿微地形、地质也可能有一定差别。因此，必要时，基础设计可根据具体的地层地质条件，逐腿优化设计。
6 新型基础型式 6.1 新型基础的构想
（1）在安全、可靠的前提下，尽量采用原状土基础和岩石基础，做到经济、环保，减少施工对环境的破坏；
（2）尽可能采取合理的结构型式，减小基础所受的水平力和弯矩，改善基础受力状态。
（3）新型基础造价必须是经济的，比常规基础的造价低。 6.2 十字型基础设计研究
在山区、丘陵及垄陇岗等地区，线路为采用不等高基础与铁塔长短腿的配合使用，经常需要将基础主柱加高，在原地面直接开挖。随着基础主柱的加高，基础的侧向稳定性就成为掏挖基础的控制因素，为满足倾覆稳定性的要求，往往需增大基础埋深及主柱直径，导致混凝土量大大增加。
针对这种情况，设计研究了一种新型带挡板的掏挖基础(十字型基础)，该基型在国内线路工程中已有应用，并通过专项试验研究。
17
该基型基坑仍然采用掏挖成型的施工方法，也就保留了掏挖式基础的各项优点，并针对掏挖式基础荷载加大、主柱加高时侧向稳定不能满足倾覆稳定性的特点，设置侧向挡板，利用侧面原状土的土抗力，抵消水平力产生的倾覆弯距，从而减小了基础柱身的弯距和基础底部的偏心应力，提高了基础的侧向稳定性和承载能力。
6.2.1 设计方法
十字型基础是一种全新的基础型式，其设计方法在以往的规范中没有规定，现根据其受力机理简述如下，基础结构简图见图6.2-1。 图6.2-1 十字型基础示意图 图中：M0、H 分别为基础外力的弯矩、水平力；
hL、XA、h 分别为侧挡板、转轴O、基础底到顶面的距离； d0、D 分别为基础主柱的直径、扩底直径。 基本假设：⑴ 土压力分布按m法；
⑵ 基柱刚度相对土足够大，可以看作刚性。 即：满足 h?2.5/?m 式中变形系数：?m???md?? EI??15 m：地基系数；d：计算宽度；EI：基柱的抗弯刚度。
此时基础在外力作用下绕基柱上某点O（距地面xA处）转动一小角度ω
18
