電網通用設計（輸電線路桿塔基礎）2016年7月主要內容1.0

基礎通用設計的意義、總體原則2.0

裝配式基礎通用設計3.0

基礎通用設計1.0

目的、意義和總體原則為固化國家電網公司機械化施工管理與技術成果，遵循“先進性，專業化、標準化、

系列化”的原則，深入推廣“標準化設計、機械化施工、流水式作業”的建設模式，基

建部開展基礎通用設計，創新設計理念與方法，有效支撐機械化施工建設模式的推廣應

用，提升輸電線路工程建設的綜合效益。1.0

目的及意義目前，輸

電線路設計單位多，對規范程度不一，執行標準和把握尺寸參差不齊，往往將開挖類基礎作為優先采用的基礎型式，直接影響工程設計的經濟合理性；另外，線路全過程機械

化施工試點建設工作穩步開展，機械化施工推廣應用勢在必行。因此，為提升工程建設

標準化水平，引導與推廣環保型基礎的應用，有必要針對掏挖基礎、挖孔樁基礎、巖石

錨桿基礎等開展基礎通用設計工作。基礎通用設計將有利于實現線路基礎機械化施工，減少施工現場人力投入，提高施工機械化程度；有利于掏挖基礎、巖石錨桿基礎等環保型基礎的推廣應用，提升工程建設經濟、環保效益，對電網標準化建設具有重要意義。2.0

裝配式基礎通用設計總體原則相關研究設計條件與模塊劃主要設計原則與方法加工及施工要求通用設計使用說明綜合效益及工程應用實例2.1

總體原則輸電線路裝配式基礎根據輸電線路全過程機械化施工技術體系的指導原則，以全壽命周期的理論和方法為指導，統籌考慮采購加工、材料運輸、現場施工、物資儲備等工程建設各環節的主要特點，做到安全可靠、快速高效、規格通用、方便施工。2.1

總體原則安全可靠：采用合理的基礎選型和設計方案，保證基礎施工和工程運行安全可靠?？焖俑咝В簝炦x基礎型式，有利于結構工廠化預制、標準化批量Th產，現場快速拼裝施工，縮短工程建設時間。2.1

總體原則規格通用：簡化不同基礎結構中構件和連接件的規格，便于基礎儲備、加工和施工。方便施工：優化基礎結構，減少現場構件焊接，有利于施工工藝標準化，提高施工質量和效率。2.2

相關研究選型(a)

全金屬材料(b)預制混凝土塊材料(c)混凝土板條與型鋼組合材料(d)偏心的混凝土板條與型鋼組合材料裝配式基礎成套技術施工設計模板加工、安裝鋼筋制作與安裝預留孔、預埋件安裝固定混凝土澆筑、養護模板拆除質量檢驗成品存放加工準備原材料質量檢驗2.2

主要研究內容輸電線路裝配式桿塔基礎應用情況調研輸電線路裝配式桿塔基礎下壓受力特性及計算方法研究輸電線路裝配式桿塔基礎防腐蝕研究輸電線路偏心裝配式基礎試驗研究2013年，為全面了解近年來輸電線路裝配式基礎的應用情況，公司基建部開展了系統內調研。2.2.1裝配式桿塔基礎應用情況調研2.2.1裝配式桿塔基礎應用情況調研為了合理確定輸電線路裝配式基礎通用設計的技術條件，使得基礎通用設計具有良好的適應性和先進性，工作組先后開展了鐵路系統及其他行業調研、網省公司應用情況書面調研、裝配式基礎在輸電線路災后搶修工作中應用情況調研、以往真型試驗調研，主要結論如下：輸電線路裝配式基礎在省公司應用的比例較低，多用在單回路、低電壓等級的直線塔輸電線路中；裝配式基礎主要用在粘性土、砂質土、凍土等地質條件下方便運輸的輸電線路工程中；應用裝配式基礎的輸電線路基本無腐蝕性，在腐蝕地區采用環氧瀝青涂層、涂刷防腐漆或柔性玻璃鋼等防腐措施；應用裝配式基礎的類型主要為混凝土板條型鋼組合裝配式基礎、預制混凝土基礎、型鋼裝配式基礎；裝配式基礎構件間連接方式為普通螺栓連接，基礎通過地腳螺栓與上部桿塔結構連接；裝配式基礎的工程應用制約因素在于輸電線路工程復雜裝配式基礎應用范圍有限，且存在運輸吊裝困難，設計方法不成熟，施工工藝復雜等不利因素。為了合理確定輸電線路裝配式基礎通用設計的技術條件，使得基礎通用設計具有良好的適應性和先進性，工作組先后開展了鐵路系統及其他行業調研、網省公司應用情況書面調研、裝配式基礎在輸電線路災后搶修工作中應用情況調研、以往真型試驗調研，主要結論如下：2.2.2 基礎下壓受力特性及計算方法研究p

fa/

rfrfamaxp

1.2

f /

pmin

0A Wy Wxp

F

GG

Mx

M

ymax露高砼板條砼橫梁角鋼支架F

G M M

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x

A Wy WxaP

N

fA板條底板面積A：?底板投影面積n*b*L?底板包圍的整體面積B*L（1）

理論研究45°+φ/245°-φ/2o普朗特爾公式的滑動面形狀裝配式基礎的極限承載能力分析模型3.2.2試

驗裝配式基礎的地基淺層潛在滑動面形狀地基土極限承載力理論表明，板條下塑性區擴展及相鄰板條間應力相互疊加，存在土拱效應，近似等效為剛性體，共同抵抗上部荷載。（2） 數值模擬（3)

計算云圖位移云圖應力云圖無墊層有墊層無墊層有墊層有墊層時，淺層土體受力基本均勻。（4）

現場試驗3.2.2試

驗混凝土板條試驗（安徽績溪）金屬板條試驗（北京房山）金屬板條試驗（北京房山）混凝土板條試驗（安徽績溪）1002002001005010050100501005010050

100850100100150150

100150100100 15010015013503003001001002001002001002001002001002001600100100

100100100100100100100100

1001100225225375375450450a)板條間距50mmb)板條間距100mmc)板條間距150mmd)板條間距200mm450450不同間距條件下的金屬板條、混凝土板條的下壓試驗。監測不同深度、不同位置處的土壓力變化規律。1002002003003001001001001001001001001001001001001100埋深較淺時（-100mm），板條空隙處的土壓力值均顯著小于板條下土壓力值；隨著埋深逐漸增加(-300mm)，差值逐漸減小；深較深時（-500mm），土壓力值基本相等。3.2.2試

驗1）理論研究：相鄰板條間存在土拱效應，可近似將淺層土體等效為剛性體。2）數值模擬：有墊層條件下，板條下與中空處的位移或應力基本一樣。3）現場試驗：底板板條土壓力盒埋深達到混凝土板條寬度的2.5~3倍時，各點處的壓力分布相對比較均勻；特別是埋深達到5倍板條寬度時，壓力分布的差別可忽略不計。裝配式基礎底板為型鋼板條或混凝土板條時，下壓計算應按照底板板條包圍的整體面積B*L進行計算。2.2.3

裝配式基礎防腐研3.2.究3

防

腐腐蝕技術材料選擇連接件施工工藝與質量控制工程模擬條件：砂埋、浸水、干濕循環檢測方法：試塊在60d、120d、180d、270d、360d的力學性能與耐久性。土工布＋瀝青高氯化聚乙烯噴涂聚脲環氧樹脂405060d120d0.50.70.6（1）混凝土防腐：環氧樹脂0103020抗壓強度

/MPa180d270d360d0.40.30.20.10抗滲壓力

/MPa60d120d180d270d360d度比圖抗壓強對抗滲壓力對比圖（2）

鋼材防腐普通鋼（1）工程模擬條件：浸水、砂埋、浸水+砂埋循環和浸水干濕循環；（2）檢測方法：研究其腐蝕后形貌特征及力學性能。耐候鋼鍍鋅鋼鍍鋅耐候鋼(a)普通角鋼 (b)耐候角鋼 (a)普通角鋼 (b)耐候角鋼角鋼防腐：鍍鋅((e)鍍鋅普通角鋼+環氧煤瀝青(f)鍍鋅耐候角鋼+環氧煤瀝青(g)普通角鋼+聚脲(h)鍍鋅普通角鋼+聚脲c)鍍鋅普通角鋼

(d)鍍鋅耐候角鋼

(c)鍍鋅普通角鋼

(d)鍍鋅耐候角鋼(e)鍍鋅普通角鋼+環氧煤瀝青(f)鍍鋅耐候角鋼+環氧煤瀝青(g)普通角鋼+聚脲(h)鍍鋅普通角鋼+聚脲角鋼樣品腐蝕條件屈服強度（MPa）斷裂伸長率（%）普通角鋼鹽溶液長期浸泡46932普通角鋼鹽沙層長期埋置49926普通角鋼鹽溶液+干濕循環47529普通角鋼鹽沙層+干濕循環41826耐候角鋼鹽溶液長期浸泡47928耐候角鋼鹽沙層長期埋置50826耐候角鋼鹽溶液+干濕循環45934耐候角鋼鹽沙層+干濕循環44225裝配式基礎連接件包括：與鐵塔相連的地腳螺栓、連接各構件間的螺栓與螺母等。地腳螺栓一般不做熱鍍鋅防腐處理要求。如在腐蝕嚴重的地區或者沿海地區使用，可進行鍍鋅。螺栓與螺母等連接件采用熱浸鍍鋅層防腐。防腐措施序號腐蝕等級防腐蝕措施1強采用熱浸鍍鋅角鋼，外涂聚脲涂層，表面滲鋅螺栓。2中采用熱浸鍍鋅角鋼，外涂環氧煤瀝青，熱浸鍍鋅螺栓。3弱、微采用熱浸鍍鋅角鋼，普通螺栓。序號腐蝕等級防腐蝕措施1強預制構件采用三摻C40混凝土；墊層混凝土最低強度等級C25，最小厚度100mm。2中預制構件采用三摻C35混凝土；墊層混凝土最低強度等級C25，最小厚度100mm。3弱預制構件采用三摻C30混凝土；墊層混凝土最低強度等級C20，最小厚度100mm。4微可不考慮防腐措施，按照常規設計。（1）鋼構件采用熱鍍鋅鋼材。（2）連接螺栓：弱腐蝕環境條件下采用普通鍍鋅螺栓；中等腐蝕環境條件下采用不銹鋼螺栓。（3）混凝土板條：根據不同腐蝕環境參考《工業建筑防腐蝕設計規范》選擇相應的水泥品種和外加劑。（4）基礎角鋼支架、連接螺栓及混凝土板條外表面均涂刷環氧涂料，弱腐蝕環境條件下涂刷厚度≥300μm，中等腐蝕環境條件下涂刷厚度≥500μm。（5）微腐蝕地區基礎下鋪設100mm厚碎石墊層，弱腐蝕地區基礎下鋪設100mm厚C20素混凝土墊層，中腐蝕地區鋪設100mm厚瀝青混凝土墊層。2.2.4

偏心裝配式基礎實驗研究在結構型式上，型鋼支架傾斜設置，支架頂點在基底的投影點與基底中心不重合；在連接方式上，型鋼支架與上部塔腿間采用類似插入式連接，通過十字焊接板和螺栓將塔腿主斜材與基礎支架支腿連接，連接方式簡潔，省去了塔腳板及支架頂部的連接鋼板。底板3.12m×3.12m，埋深3.13m3.2.2試

驗試驗研究內容十字焊接板性能？進行真型試驗驗證偏心支架裝配式基礎的受力性能？施工流程a）基坑開挖a）基坑開挖b）澆筑墊層b）澆筑墊層c）組裝底板與橫梁c）組裝底板與橫梁d）組裝支架d）組裝支架e）回填夯實e）回填夯實與塔材角度一致的上拔試驗試驗加載工況與桿塔受荷狀態及方向一致，分別在主材、正面斜材、側面斜材等3個方向施加。與塔材角度一致的下壓試驗試驗加載工況與桿塔受荷狀態及方向一致，分別在主材、正面斜材、側面斜材等3個方向施加。3.2.2試

驗豎向上拔+水平工況試驗上拔試驗與塔材角度一致的上拔試驗豎向上拔+水平工況試驗與塔材角度一致的下壓試驗31002792應力圖型鋼支架應力較小，處于彈性狀態，自身未出現破壞；短腿型鋼支架的頂端與底端應力較大，長腿型鋼支架的中部應力較大，設計時需加強。5000380017°2485(地表裂縫平均半徑)3000.2試

驗基礎變形圖3120(a)地表裂縫圖 (b)地表裂縫分布 (c)基礎上拔角先出現地表隆起現象，逐漸形成以基礎為中心的環向裂縫，但塔腿受拉方向的裂縫寬度（5m）顯著大于另一側的裂縫寬度（3.8m）。根據地表裂縫位置經反算得到基礎上拔角α為17度。十字焊接板受壓試驗當荷載達到1512kN時，出現12根8.8級M20螺栓剪切斷裂。根據DL/T5154，12根8.8級M20承剪承載力計算值為1206kN。QS曲線呈線性構件處于彈性狀態試驗結論（1）基礎真型試驗：滿足設計荷載要求。（2）十字焊接板試驗：十字焊接板構件始終處于彈性工作狀態。（3）在工程應用時要增加連接螺栓數量或提高連接螺栓強度。斜置角錐支架的偏心裝配式基礎通過支架布置型式與連接方式上的優化，基礎受力更加合理、有效節約鋼材用量，通過試驗驗證，可在線路工程中推廣應用。2.3

設計條件與模塊劃分設計條件地質、地形條件基礎作用力模塊劃分（1）結構型式(2)

模塊劃分2.3.1

設計條件設計條件包含電壓等級、地形條件、地基土類別及力學參數及基礎作用力。（1）

電壓等級及地形條件電壓等級110kV220kV330kV500kV750kV地形條件不受地下水影響的平地、丘陵腐蝕環境不得在強腐蝕地區使用（2）

地基土類別及力學參數地基土組別地基土類別承載力特征值土容重上拔角寬度修正系數深度修正系數臨界深度/底板寬fak(kPa)γ(kN/m3)αηbηdhc/B1黏土及粉質黏土、粉土12016200.31.522砂石土200172534.43（3）

地形、地質條件地質條件：除巖石外的其他土體。地形條件：平地或丘陵等。地下水要求：基底以上無地下水。（4）基礎作用力基礎作用力涵蓋了國家電網公司輸電線路通用設計110kV單雙回路、220kV單雙回路、330kV單雙回路、500kV單雙回路與750kV單回路直線桿塔的基礎作用力。根據國家電網公司輸電線路通用設計桿塔基礎作用力進行分組設計，國家電網輸電線路通用設計桿塔基礎作用力范圍見表5.1-3。電壓等級塔型T/kNN/kN110kV單雙回路直線塔101-677126-777220kV單雙回路直線塔136-921184-1116330kV單雙回路直線塔189-1781251-2213500kV單雙回路直線塔356-2705444-3445750kV單回路直線塔532-2383736-28082.3.2

模塊劃分國外輸電線路（1）

結構型式加拿大某輸電線路采用的鋼格構裝配式基礎老撾某115kV輸電線路工程中全金屬鋼結構裝配式基礎在國外低電壓等級的輸電線路工程中，裝配式基礎結構型式簡單，組裝便利，施工便捷。美國電力公司試驗裝配式基礎結構美國電力公司先后在粗粒土中開展了27個現場試驗，并應用到了IEEE規范中。國內鐵路行業（1）

結構型式國內通信塔基建筑塔吊基礎全金屬裝配式基礎220千伏早廣線（1975年投運、2013年線路改造，應用1基）220千伏金丹1、2號線接入長灣變線路（2006年投運，應用1基）混凝土板條與角鋼組合的裝配式基礎220kV塔中-且末輸電線路工程，220kV臺遠-塔中輸電線路工程預制混凝土基礎青藏±400kV直流聯網工程（青海段）、格爾木~拉薩±400kV直流輸電線路工程

國內常用裝配式基礎型式

(a)直柱固結型

(b)直柱膠結型

(c)底腳直埋型

(d)主材直插型

裝配式基礎類型（從連接方式分類）裝配式基礎類型（從材料角度分類）(a)

全金屬材料(b)預制混凝土塊材料(c)混凝土板條與型鋼組合材料(d)偏心的混凝土板條與型鋼組合材料基礎型式基礎型式：全金屬裝配式基礎、混凝土板條與角鋼支架組合的裝配式基礎(a)金屬基礎(b)混凝土板條基礎(c)偏心混凝土板式基礎（2）

模塊劃分根據電壓等級、基礎型式、地基土類別等參數確定裝配式基礎通用設計模塊，基礎模塊命名原則?；A埋深，單位分米基礎底板寬度，單位分米地基土類別，1、2、3基礎型式，A、B電壓等級，1、2、3、5、7模塊劃分命名原則模塊從左到右字符選取原則，首字符取電壓等級首個數字（1、2、3、5、7）表示電壓等級；第二個字符取基礎型式，A代表金屬技術，B代表混凝土板條基礎；第三個字符取地基土類別，1代表黏土及粉質黏土、粉土，2代表砂土，3代表碎石土；第四個字符取基礎埋深，兩位數，單位為分米；第五個字符取基礎底板寬度，兩位數，單位為分米。裝配式基礎通用設計包括7個模塊、21個子模塊、262種基礎型式，其中1A、1B、2A、2B等4個模塊由浙江院設計，3B模塊四川咨詢公司和浙江院聯合設計、5B、7B等2個模塊由四川咨詢公司設計，模塊劃分見表5.2-1。裝配式基礎通用設計模塊劃分模塊號子模塊號 電壓等級（kV） 基礎型式地基土類別適用地形適用塔型1A1A1110金屬基礎黏土及粉質黏土、粉土不受地下水影響的平地、丘陵直線塔1A2砂土1A3碎石土1B1B1110混凝土板條基礎黏土及粉質黏土、粉土不受地下水影響的平地、丘陵直線塔1B2砂土1B3碎石土2A2A1220金屬基礎黏土及粉質黏土、粉土不受地下水影響的平地、丘陵直線塔2A2砂土2A3碎石土2B2B1220混凝土板條基礎黏土及粉質黏土、粉土不受地下水影響的平地、丘陵直線塔2B2砂土2B3碎石土3B3B1330kV混凝土板條基礎黏土及粉質黏土、粉土不受地下水影響的平地、丘陵直線塔3B2砂土3B3碎石土5B5B1500混凝土板條基礎黏土及粉質黏土、粉土不受地下水影響的平地、丘陵直線塔5B2砂土5B3碎石土7B7B1750混凝土板條基礎黏土及粉質黏土、粉土不受地下水影響的平地、丘陵直線塔7B2砂土7B3碎石土模塊劃分結果匯總110kV直線塔，設計6個子模塊、64種基礎；220kV直線塔，設計6個子模塊、76種基礎；330kV直線塔，設計3個子模塊、42種基礎；500kV直線塔，設計3個子模塊、43種基礎；750kV直線塔，設計3個子模塊、37種基礎。2.4 主要設計原則與方法結構型式設計原則基礎穩定計算原則基礎上拔穩定按土重法計算，水平力折減系數按現澆基礎考慮。基礎下壓計算時，假定基底反力呈線性分布，按底板整體面積進行計算。2.4.1.2

構件設計計算原則鋼結構計算：角鋼支架按桁架結構進行受力計算，金屬基礎底板槽鋼主次梁按受彎梁計算，槽鋼構件截面保持平面假定?；炷涟鍡l計算：基礎混凝土梁構件和槽鋼構件截面應變保持平面假定，設計中不考慮混凝土受拉情況抗拉承載力，混凝土梁構件正截面承載力按平截面假定基礎上的極限平衡法計算。2.4.2

設計方法基礎設計采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法，用可靠度指標度量基礎與地基的可靠度，在規定的各種荷載組合作用下或各種變形的限值條件下，滿足線路安全運行的要求。2.4.3

材料選用角鋼采用Q235B碳素結構鋼和Q345B低合金高強度結構鋼及Q420-B級高強角鋼，槽鋼采用Q345B低合金高強度結構鋼；混凝土強度等級不小于C35；普通螺栓采用6.8級和8.8級熱浸鍍鋅螺栓和螺母；地腳螺栓采用Q345優質碳素鋼、35號優質碳素鋼和42CrMo合金結構鋼；鋼筋采用HPB300和HRB400級鋼筋。2.5

加工、施工技術要求2.5.1

技術標準鋼構件加工應參照《輸電線路鐵塔制造技術條件》（GBT

2694）執行；混凝土構件加工應參照《預制混凝土構件質量檢驗評定標準》（GBJ

321）執行。（3）基礎施工應遵照《110～750kV架空送電線路施工及驗收規范》（GB

50233）執行，采用吊車等大型設備施工尚應遵守《建筑施工起重吊裝工程安全技術規范》（JGJ

276）的相關規定。2.5.2

一般要求一般材質鋼構件加工廠應具有110kV及以上角鋼塔加工資質，高強鋼材質鋼構件加工廠應具有220kV及以上角鋼塔加工資質。混凝土構件根據加工地點的不同分為現場預制和工廠預制。一般工程宜采用工廠預制，并優先采用模具制造。現場預制應征得業主單位同意，并采用具有足夠剛度的鋼模板。構件加工企業應具備相應的資質等級要求，并建立完善的預制構件Th產質量管理體系，具有必備的放樣、加工Th產、試驗檢測能力。2.5.2

一般要求構件加工前應進行技術交底，并由加工企業放樣和編制構件加工圖，內容包括零件圖、預制構件模具圖、配筋圖、預埋吊件及有關專業預埋件布置圖等。預埋吊件的位置、型式和承載力應取得基礎安裝單位的認可。構件在廠內應進行必要的試驗和檢驗，做好試驗和檢驗記錄以備追溯，構件出廠前應進行全基礎試組裝，經設計和監理認可后方可出廠交付。2.6

通用設計使用說明2.6.1

基礎型號說明基礎名稱由兩部分組成：模塊代號—基礎底板寬—基礎埋深?；A的板寬和埋深以分米為單位表示。例如5B1-3524表示適用于500kV輸電線路的裝配式基礎，基礎型式采用混凝土板條與型鋼支架組合的裝配式基礎，適用的地基土為粘土及粉質粘土和粉土，基礎底板寬為3.5m，埋深為2.4m。2.6

通用設計使用說明2.6.2

裝配式基礎的選用在確定線路電壓等級后，根據地形、地質條件、基礎作用力大小，選擇合適的基礎。下壓基礎只要在桿塔無論哪種工況條件下，其最大上拔力及對應的水平不大于與基礎能