高压铁塔论文：路面施工对高压铁塔的启示

本文作者：陈磊邬洪波张其浪工作单位：交通运输部公路科学研究院

模拟桥梁桩基与高压铁塔基础距离不同时，对既有高压铁塔基础的影响。分析模拟结果中的沉降和水平侧移，同时考虑水的渗流和长期沉降等系数进行修正。本次模拟只考虑施工期的变形，使用Midas/GTS软件进行模拟。基本资料地质资料选用如表1所示，分为5层土，最下基岩为花岗岩。模拟工况根据设计资料，模拟具有承台的双桩，桩径1.5m，桩长52m。模拟桥梁基础在电塔一侧时，桥梁桩基施工引起的电塔基础沉降变形规律，桥梁桩基及电塔点位如图1所示。主要研究电塔沉降随电塔与桩基距离变化趋势。采用三维模型，单元采用八面体，通过二维单元延伸获得。本文不考虑电塔对地基影响，只将电塔重量作为垂直荷载施加至地面。根据电力院提供的电塔数据，电塔重量分配至每个支撑脚，受力为1500kN，水平方向抗力250kN。模型如图2所示。

桥梁桩基用7个步骤开挖完成。(1)高压铁塔桩基沉降模拟结果如图3～图5所示。高压线塔各点位基础沉降值如表2所示。将表2中数据绘制成高压线各点沉降差塔随线塔与桥梁桩基距离的关系图，如图6所示。其中纵坐标为沉降差，横坐标为铁塔与桩基距离。(2)高压线塔侧向位移模拟结果如图7～图10所示。桩基与铁塔基础净距5m时，铁塔桩基水平位移桩基与铁塔基础净距为7.5m时，铁塔桩基水平位移达到了2.92cm，在地表处最大，而且铁塔基础在高速公路走向一侧位移相对较大。桩基与铁塔基础净距为10m时，铁塔桩基水平位移达到1.5cm，最大位移在地表下20m处，而且铁塔基础在高速走向一侧位移相对较大。桩基与铁塔基础净距为15m时，铁塔桩基位移为0.7cm，最大位移在地表下20m处，而且铁塔基础在高速公路走向一侧位移相对较大。将侧向位移随桥梁桩基与铁塔基础距离之间的关系绘制成变化图，如图11所示。其中纵坐标代表侧向位移，横坐标代表桥梁桩基与高压电塔之间的距离。

结果分析(1)沉降结果分析铁塔两基础间的间距离是19.46m，按照倾斜度不超过0.4%的控制标准，铁塔沉降差应控制在7.78cm以内。按照控制标准，结合图8，对应的位置是8.4m处。由于此时的距离是桩基中心距，换算成净距需减去两桩基半径，则两基础间净距为:8.4－0.75－0.5=7.15m。(2)侧向位移结果分析在标准控制位置8.4m处，铁塔桩基处土体的最大侧向位移是1.8cm，见图11。由于铁塔桩基的隔蔽作用，土体移动表现为绕流移动，所以实际位移要小，对桩身的弯矩作用不明显。本文认为可以忽略其影响。(3)结果修正考虑渗流影响参数K1。根据何世秀等将基坑开挖产生的应力场与渗流场叠加，得出结论:考虑降水影响与不考虑降水影响，其值相差10mm左右，且同实际相接近。由于沉降值为30mm左右，所以渗流影响在30%左右，故本项目采用30%的影响。图12为考虑渗流后沉降差随高压线塔与桥梁基础距离变化图。其中纵坐标代表侧向位移，横坐标代表桥梁桩基与高压电塔之间的距离。图12考虑渗流后沉降差随铁塔与桥梁基础距离变化图考虑长期沉降参数K2。本项目桩体属于长桩，端部为微风化岩。参照《建筑地基基础设计规范》(JGJ7－89)沉降计算经验系数，取长期沉降影响系数为1.1。考虑施工安全性参数K3。考虑到铁塔本身的重要性，按照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60－2004)结构设计安全等级规定，一级结构取结构重要性系数1.1。考虑到桥梁桩基施工的不安全因素，结合其他工程经验，安全系数取为1.2。只考虑渗流K1:L=7.15K1=7.95m考虑长期沉降K2:L=7.95×1.1=8.7m考虑施工安全性系数K3:L=8.7×1.2=10.5m5结论按照《建筑桩基技术规范》(JGJ94－2008)，桩最小中心距为2.5d，按照《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63－2007)，嵌岩桩最小中心距为2.0d。由于铁塔桩基荷载较大，又地处软土地区，变形敏感性高，所以本文确定的安全距离大于规范规定。桩基施工相对于隧道、基坑工程来说，工程规模较小，桩孔尺寸较小，对周围的影响也较小。结合文献调研情况，隧道对既有桩基的影响范围在1倍洞径与2倍洞径之间，基坑在1.5H附近，均比本文结论要大，符合工程规律。根据本文模拟及修正结果，当高速公路桥梁桩基桩径1.5m，桩长52m时，桥梁桩基与铁塔基础间安全距离如表3所示。根据数值模拟结果，参考图12，当桥梁桩基与铁塔基础距离12m时，沉降差小于2cm并逐渐趋于稳定。结合国内研究现状，根据铁塔所在区域地质资料，提出桥梁桩基与铁塔基础净距评判标准，如表3所示。根据表3所示评判及对策，设计单位在进行高速公路线形设计时，相似的地质条件下，宜保持桥梁桩基与铁塔距离在8.7m以上。施工单位在施工过程中，可参照评判表的建议采取加固或检测措施。