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1、输电线路基础型式
1.1 基础工程在输电线路工程中的地位
输电线路基础工程施工工期约占整个工期的50%；运输工程量约占整个工程的80%；费用约占工程本体造价的18%。
1.2 输电线路常规基础型式
1.2.1 柔性基础
柔性基础包括斜柱板式基础（简称斜柱基础）、直柱板式基础、斜柱台阶基础和直柱台阶基础。其中，斜柱基础在线路中常用。
▲图 斜柱柔性板式基础
1.2.2 刚性基础
刚性基础一般用于地基承载力好、压缩性较小或需要利用基础重力来抵消结构上拔力的塔位。
▲图 直柱刚性基础
1.2.3 联合基础
联合基础埋深浅，底板宽，方便施工。当用于流砂、软弱土以及采动影响区塔位基础时，能利用底板宽度来解决上拔稳定、地基强度及不均匀沉降等问题。
▲图 联合基础
12.4 掏挖基础
掏挖式基础以土代模，施工时直接将基础的钢筋骨架和混凝土浇入掏挖成型的土胎内。由于减少了对原状土的扰动，能充分发挥地基土的承载性能，可大幅度的节约基础施工费用、缩短施工周期。
▲图 直掏挖基础
▲图 直掏斜插基础
1.2.5 桩基础
桩基础是一种深基础型式，包括钻孔灌注桩和人工挖孔桩两种基本型式。
钻孔灌注桩后期质量稳定、承载力大。但施工工艺要求高、施工难度大，桩径一般在0.6m-1.8m左右。单桩难以适应较大的基础作用力，一般需要做成承台灌注桩，混凝土消耗较大。
人工挖孔桩最大桩径一般可以做到2.0m以上，避免了出现多桩承台型式，同时成孔不需要大型的机械，受地形限制较小。一般在地形复杂、场地狭窄、高差较大，基础外露较高、基础负荷较大的塔位广泛使用。
▲图 桩基础
1.2.6 岩石基础
岩石基础适用于基岩顶部覆盖层较浅，基岩本身风化程度较低、完整性较好的塔位。岩石基础主要有岩石嵌固式基础和岩石锚杆基础两类。
岩石嵌固式基础充分利用岩石的抗剪能力,使地基与基础能更好地协同工作，因而承载力好、可大幅度地减少了材料用量，同时减少了基坑土石方量，混凝土浇制不需模板，施工费用较低。
▲图 岩石嵌固式基础
岩石锚杆基础采用锚杆机钻孔，施工基面小，充分利用了岩石自身的抗剪强度，基础承载力好。在降低了基础材料耗量的同时，减少了弃渣和土石方开方量，降低了对山区原始地貌的破坏，有利于植被及生态环境保护。
▲图 岩石锚杆基础
1.3 新型输电线路基础型式
1.3.1 带翼板的掏挖基础和人工挖孔桩基础
立柱上部翼板的存在增加了与水平外荷载方向相反的土抗力承压面积，有利于其抵抗水平荷载。因此翼板的使用，一方面减小了基础埋深，另一方面也减少了基础混凝土用量，减小了弃土方量，且具有较好的经济效益和社会效益。
▲图 带翼板的掏挖基础
▲图 带翼板的人工挖孔桩基础
1.3.2 空心掏挖基础和空心人工挖孔桩基础
其中施工的难度在于支护内模板，现在有一种充气芯模可以方便的实现空心形状混凝土构件制作，造价低廉。但是考虑到气囊无论从基础顶部还是侧面抽出，都会产生基础混凝土二次浇注问题。
由于空心掏挖基础的上述缺点，一般用于主柱直径大于1.8m、全高大于10m的情况。
▲图 空心掏挖基础和空心人工挖孔桩基础
1.3.3 大直径钢筋混凝土筒桩
大直径钢筋混凝土筒桩(简称筒桩)成孔方式：人工、机械。
灌注混凝土筒桩为混凝土薄壁筒状结构，外径一般为0.8～2.0m，壁厚在0.12～0.3m。
▲图 大直径钢筋混凝土筒桩
1.3.4 板式中型桩复合基础
板式中型桩复合基础由桩与板式基础共同承担上部传来的荷载，充分发挥浅、深基础的各自优势，适用于较大基础作用力的大导线、多回路、特高压线路铁塔基础。
▲图 板桩复合基础
▲图 机械洛阳铲成孔过程
1.3.5 预制微型桩基础
微型桩（俗称树根桩）是一种高效的基础型式。微型桩一般是直径为100-400mm的桩群。复合式微型桩常采用空间分布群桩形式，由一组垂直和倾斜的微型桩在三维空间中按照网状相互连接，既有直桩也有斜桩，形成侧向受约束的桩～土复合结构。
▲图 预制微型桩基础
1.3.6 挤扩支盘灌注桩基础
挤扩支盘灌注桩由主桩和承力盘或分支组成。在钻孔结束后，下入液压挤扩机，在适当位置对钻孔周围土体施以三维静压，挤扩形成承力盘或分支。一个承力盘面积是主桩截面的6～7倍。灌注混凝土后，桩身和承力盘、分支紧密结合为一体，发挥了桩土共同承力作用。
▲图 挤扩支盘灌注桩基础
▲图 挤扩支盘桩施工示意图
1.3.7 预应力混凝土管桩基础
预应力管桩一般都是工厂化生产，常用节长8～12m，标准节长为10m，很多生产厂家也可根据工程要求生产不同长度的桩。预应力管桩的沉桩方法主要有:锤击法、静压法、震动法、射水法、预钻孔法及中掘法等。
▲图 预应力混凝土管桩基础
▲图 管桩静压示意图
1.3.8 带斜柱掏挖基础
成功地解决了大坡度、大高差塔位下基础立柱出露较多时侧向土体稳定不易满足等问题。 地下部分采用了直掏挖基础的形式，降低了开挖土石方量，减少了对塔位边坡的扰动，施工弃土明显减少。
▲图 带斜柱掏挖基础
2、输电线路设计
2.1 开挖类基础设计
a) 自立式铁塔开挖类基础上拔稳定——土重法
b) 拉线塔基础上拔稳定
c) 基础下压计算
d) 地基变形计算
某些有特殊变形要求的杆塔基础，基础的最大倾斜率应满足下表要求：
e) 开挖类基础容易出现的问题：
1、塔位环境变化：水位、边坡；
2、回填土夯实程度不足：塌陷；
3、回填土回填标高不够。
2.2 掏挖类基础设计
a) 上拔稳定——剪切法
当ht≤hc时
当ht＞hc时
掏挖类基础的下压及地基承载力计算同开挖类基础。
开挖类基础容易出现的问题：边坡破坏。
b) 桩上拔承载力计算
单桩：
桩基中的基桩应同时满足下式：
c) 桩基竖向承载力计算
轴心竖向力作用下：
偏心竖向力作用下除满足上式外，尚应满足下式的要求：
3、基础材料
3.1 混凝土
根据新颁布的《混凝土设计规范》（GB 50010-2010）第4.1.2条文“素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15；钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20；采用强度等级400MPa及以上的钢筋时，混凝土强度等级不应低于C25。”
有防腐要求的需要根据腐蚀等级按照《工业建筑防腐规范》执行。
3.2 钢筋
《混凝土设计规范》（GB 50010-2010）中提到“推广400MPa、500MPa级高强热轧带肋钢筋作为纵向受力的主导钢筋；限制并准备逐步淘汰335MPa级热轧带肋钢筋的应用；用300MPa级光圆钢筋取代235MPa级光圆钢筋”。
HRB400钢筋的优点：
强度高、安全储备大
机械性能好
焊接性能好
抗震性能好
规格齐全，使用范围广
HRB400钢筋的制约因素：
裂缝控制
最小配筋率
由于输电线路工程铁塔的工作环境类别的限制，基础采用HRB400钢筋时，由于裂缝宽度控制，并不能充分发挥其强度。
3.3 地脚螺栓
地脚螺栓材质主要有Q235钢、Q345钢、35#优质碳素钢、45#优质碳素钢、40Cr合金结构钢、42CrMo合金结构钢。
40Cr合金结构钢和42CrMo合金结构钢的抗拉强度设计值分别达到了260N/mm2和310N/mm2，是35#钢的1.37和1.63倍。
35# 优质碳素钢 ===＞ 8 颗地脚螺栓
42CrMo 合金结构钢 ===＞ 4 颗地脚螺栓
4、特殊地质地段基础设计方案
4.1 冻土区
4.1.1 什么是冻土
冻土（frozen ground），一般是指温度在零度或零度以下，有冰的各种岩土和土壤。冻土是由矿物颗粒、冰、末冻水、气体等组成的多成份和多相体系。通常按土处于冻结状态的持续时间来划分冻土。冻土根据存在的时间可分为：
多年冻土――冻结状态持续三年以上；
季节冻土——每年冬季冻结，夏季全部融化；
瞬时冻土——冬季冻结状态仅持续几个小时至数日。
▲图 冻土
4.1.2 冻土病害
土体中的水分冻结引起土体体积膨胀，这种膨胀受到基础的约束时，被约束土体就要对基础产生力的作用，这种力就称为土的冻胀力。
▲图 冻土病害
4.1.3 冻土基础抗拔荷载
4.1.4 冻土基础特殊选型
a) 锥柱基础
锥柱基础是指立柱带有一定坡面的基础型式，如下图所示。由于其结构特点，立柱部分的法向冻胀力和切向冻胀力在竖直方向的分力可相互消减，能显著降低切向冻胀力对基础的影响。
▲图 锥柱基础
b) 预制装配式基础
预制装配式基础是在预制工厂大量生产基础的装配部件，然后通过铁路和公路运输运抵施工现场进行机械化拼装的基础。
▲图 预制装配式基础
c) 预制装配式基础
预制装配式基础在多年冻土地区应用具有以下优势：
（1）冬季冻结期间施工最大限度降低对冻土的人为扰动，保持冻土稳定，避免或减轻基础冻胀融沉的病害；
（2）能够提高机械化施工水平，大大降低施工人员劳动强度；
（3）能够解决冬季（寒冷条件）无法进行混凝土浇筑的难题，使得基础工程施工能够在冻土冻结状态下进行，提高工程建设标准；
（4）基础工程在冬季的施工，能够使材料运输、车辆出入在地表冻结状态下进行，从而能够使施工对环境的扰动、地表植被的破坏降到最低。
▲图 预制装配式基础
4.1.5 冻土地区基础防护措施
冻土地区基础在冻土冻胀融沉过程中容易造成拔起破坏或不均匀下沉，导致基础功能失效。因此在基础选型设计中，除了选用抗冻拔性能良好的基础型式外，对冻胀融沉特别厉害的塔位基础还要采取其它的防护措施才能保证基础的安全稳定运行。
主要措施有：
玻璃钢模板
热棒
润滑剂
碎石换填
排水隔水
a) 玻璃钢模板
2）玻璃钢模板可以减少混凝土水化热对冻土的影响。
3）玻璃钢模板具有防腐蚀功能，保护了混凝土免受侵蚀。
4）玻璃钢模板隔绝了水与基础立柱的直接接触，杜绝了反复冻融循环过程对混凝土造成的破坏。
5）玻璃钢模板厚度为10mm，加强了混凝土的抗冻能力，降低了冻土对基础的影响。
6）玻璃钢模板外表面光滑平顺，憎水，消弱了冻土切向冻胀力。
▲图 玻璃钢模板
b) 热棒
低温热棒技术是一种广泛用于土木工程中的无需外加动力的冷冻技术。
▲图 热棒
4.2 湿陷性黄土
1、位于山坡、山梁、山顶等位置的杆塔，由于自然排水好，一般不易在塔位形成积水情况，地基受水侵蚀的可能较小，故一般不必做灰土垫层。
▲图 无垫层
2、位于台阶地杆塔
无水——不必做灰土垫层
汇水塔位——垫层
▲图 垫层
3、位于平地汇水杆塔
▲图 位于平地垫层
4.3 盐渍土
盐渍土腐蚀种类：
1、硫酸根离子腐蚀——混凝土
2、氯离子腐蚀——钢筋
3、硫酸根与氯离子综合——钢筋混凝土
盐渍土腐蚀等级：
1、微腐蚀
2、弱腐蚀
3、中等腐蚀
4、强腐蚀
▲图 盐渍土
按照《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）和《混凝土结构耐久性设计规范》（GB50476-2008）等标准要求：
弱腐蚀地区：基础混凝土强度等级C30，最大水胶比0.5，最小水泥用量300kg/m3；
中等腐蚀地区：基础混凝土强度等级C35，最大水胶比0.4，最小水泥用量320kg/m3；
强腐蚀地区：基础混凝土强度等级C40，最大水胶比0.36，最小水泥用量340kg/m3。
在采取有效隔离、防水措施的条件下，强腐蚀地区可采用灌注桩基础，混凝土强度等级C50，最大水胶比0.36。
布袋桩
防腐涂料：HCPE、沥青
4.4 采动影响区
线路路径选择时应尽量避开采动影响区。无法避让时，一般根据采厚比大小和顶板岩土性质采用地脚螺栓加长、大板基础及预留塔高等处理措施。
a) 勘测阶段应对采动影响区地基的安全稳定性进行评价。
b) 采厚比较大(一般指H/m>80，H/m：矿层的埋深与矿层厚度的比值，下同)时,采用加长地脚螺栓长度的方法。
c) 采深采厚比适中(一般指30<>
d) 采深采厚比较小(一般指H/m<>
4.5 陡峭山区
对于陡峭山区塔位，因地制宜的采用岩石基础、掏挖基础、带斜柱掏挖基础、人工挖孔桩基础。
铁塔全方位长短腿与不等高基础的配合使用，有效地解决了前期工程中常出现的小“簸箕”问题，做到少开或不开基面，达到近乎完美的最佳效果。因此工程中在坡度30°~40°时，铁塔设计的最大极差已能完全适应地形，通过铁塔长短腿与不等高基础的配合使用即可实现铁塔与地形的完全吻合。
▲图 陡峭山区塔位
4.5.1 以往工程大高差塔位处理方案
a) 削山头降基面方案
该方法破坏了原始植被，不利于环境保护。同时护坡处理需耗费大量人力、物力，而且在后期运行维护期间，这些位置经常会出现滑坡等不良地质现象，需要长期跟踪处理，维护较为困难。
▲图 削山头降基面方案
b) 挡土墙处理方案
这种方式需要耗费大量混凝土，而且需进行大范围人工填土，在陡峭山区这种方式施工不便、工作量大、经济性较差。
▲图 挡土墙处理方案
c) 钢格构梁柱方案
▲图 钢格构梁柱方案
d) 单柱塔架方案
单柱单桩塔架，对于垂直力、水平力均不是很大，采用单桩单柱塔架可以满足强度和刚度要求。施工简便，无需开挖土石方。
单柱四桩塔架，四桩塔架可以通过加大底部根开来增大抗弯刚度，减小了塔架顶部的水平位移，从而可以减小输电铁塔内的附加应力。
▲图 单柱塔架方案
▲图 向上线四桩承台单柱塔架
e) 基础连梁方案
窄山梁上塔位传统的作法，大量降基、保坎，升高铁塔。后果是土石方很大，山体自然边坡遭到严重破坏，易诱发山体边坡堆载型地质滑坡，影响塔基稳定。
▲图 窄山梁上塔位传统的作法
窄山梁上塔位改进后的作法，基础连梁将四个基础连成整体，使其成为一个框架结构，提高基础的稳定性，就不用降基、保坎，铁塔高度也可以节约一段，工程费用降低，更重要的是尽可能地保持了原始的地形、地貌和植被，施工创伤面和弃土量很小，更没有现场大面积施工留下的后遗症，有利于环境保护。
▲图 窄山梁上塔位改进后的作法
4.5.2 优化大高差塔位处理方案
a) 优化大高差塔位处理方案
优点：
有效的减小了水平作用力对基础承载力的影响，从而减小了基础尺寸和材料耗量；
更加吻合地形，实现塔基“零降方”的目的；
当塔基发生浅表性垮塌时，危及线路安全运行的几率减小；
塔位坡上侧和下侧不用护坡和保坎，对塔基环境的破坏降到最低。
缺点：
基础主柱顶部斜柱的支模和混凝土浇筑甚为困难。
▲图 优化大高差塔位处理方案
b) 带斜柱桩基础型式
当铁塔沿顺坡向布置时，带斜柱桩基础可以使用在40°以内的斜坡上；当铁塔沿45°坡方向布置时，带斜柱桩基础可以使用在35°以内的斜坡上。
▲图 带斜柱桩基础型式
c) 斜塔架
优点：
该方案吸取了带斜柱桩基础方案的优点，同时，为了避免斜柱的支模和混凝土浇筑困难而将斜柱部分改为钢结构塔架，有效的结合了单柱塔架和混凝土斜柱的优点
缺点：
基础柱顶或承台顶部必须做成斜面，且斜面的法向与塔腿主材平行，要求精度高，施工有一定难度。
▲图 斜塔架
d) 带拉杆支撑的单柱塔架
由于拉杆支撑设置在塔腿受压时对应水平力的反方向，只有当塔腿受压是才起作用，而当塔腿受拉时失去支撑意义。
▲图 带拉杆支撑的单柱塔架
4.6 液化地区
液化是物质物化为液体的行为和过程。
饱和砂土和粉土
振动 ===＞ 孔隙水压力增加，有效应力减小
固体 ===＞ 液体
《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545－2010）中12.0.9条规定：对位于地震烈度7度及以上地区的高杆塔基础及特殊重要的杆塔基础、8度及以上地区的220kV及以上耐张杆塔的基础，当场地为饱和砂土或饱和粉土时，均应考虑地基液化的可能性，并应采取必要的稳定或抗震措施。
液化地区地基基础设计方案
1、换填法
2、围封法
3、排水法
4、上覆压重法
5、加密法
6、桩基穿透法
a) 碎石桩法
碎石桩的施工有振冲法（湿法）和锤击式沉管法（干法）两种。
▲图 碎石桩法
b) 钻孔灌注桩法
将桩身穿过液化土层，打入可靠的非液化土层，以桩尖支撑作用和桩体对桩周土的限制来抑制土体液化变形。