寇偉宏

電網(wǎng)高壓輸電線路鐵塔基礎設計淺析

寇偉宏

（國網(wǎng)福建電力有限公司三明供電公司）

鐵塔基礎設計作為建設高壓輸電線路的重要組成部分，其在基礎施工過程中的勞動總量、工程方面的造價以及工期所消耗的量，在一定程度上占據(jù)了整體電網(wǎng)工程的絕大部分。因此，在進行設計的過程中需要在全面考慮鐵塔的類型、電壓的承受力等級、地質(zhì)特點以及具體的環(huán)境條件的基礎上，逐漸建立起一套相對來說比較完善、科學的施工方案和設計規(guī)劃，從而逐漸增加鐵塔本身的經(jīng)濟性、實用性以及安全性。

電網(wǎng)高壓；輸電線路；鐵塔基礎設計；淺析

高壓電網(wǎng)輸電線路的設計至關重要，而鐵塔基礎作為其中的關鍵部分，在很大程度上可以為輸電線路提供強有力的支持，并且能夠極大地保證輸電線路的安全，為確保整個電路的安全平穩(wěn)運行提供了重要的保障。因此，我們必須要通過對科學技術的創(chuàng)新和相關方案的優(yōu)化，并且在此基礎上加強對鐵塔基礎設計的深入研究，從而使其能夠滿足當今電網(wǎng)建設的需求。

1 鐵塔基礎設計的基本原則

1.1 基本的選型原則

由于鐵塔的不同，其在施工、占地以及造價等方面的標準和要求都有明顯的不同，因此鐵塔基礎形式的科學選擇非常有必要。因此，在進行鐵塔的基礎設計時除了考慮經(jīng)濟和安全等方面的因素之外，還需要對環(huán)境因素加以考慮。新建工程一般以直線桿為基礎；在需要跨越和進行轉(zhuǎn)交的地方需要利用轉(zhuǎn)角塔，這種方式固然非常簡單，但是對于線路的安全性要求非常高；在回歸線路非常多的施工過程中，為保證桿頂?shù)牟蛔冃魏陀行У臏p少在維修方面的費用，通常情況下選用的鐵塔其占地面積比較??；而在線路比較老化需要進行更新的工程中，鐵塔的高度需要適當?shù)脑黾?，水平方向的距離也需要適當?shù)目s小。

1.2 基本的設計原則

鐵塔基礎設計作為輸電線路的基礎，其在類型的選擇方面直接決定著整個輸電線路的施工。由于基礎形式的類型有很多，一般情況下都是經(jīng)過淺埋之后，通過適當?shù)脑黾拥匕寤A的尺寸，使基礎自重有所提高，從而可以最大限度的促進鐵塔穩(wěn)定性的顯著提高。

2 鐵塔的基礎設計

2.1 常用基礎的分類

（1）掏挖基礎，其型式主要包括全掏挖和半掏挖，當?shù)乇硗敛蝗菀壮尚蜁r，主要以半掏挖為基礎。這種基礎設計所使用的土體基于本身的特性能夠迅速的讓緩凝土自然成型，在節(jié)約時間和成本的同時，開挖的土量較小，施工過程相對來說比較簡單，并且能夠充分的利用地基原狀土在力學放面的性能，使抗拔、抗傾覆的基礎承受能力有所提高。按照日常經(jīng)驗，本次工程僅能夠適用于各種直線型鐵塔和0～30°的轉(zhuǎn)角塔。如圖1～2所示。

（2）人工灌注基礎，主要通過借助土體的本身讓混凝土自然而然的成型，該種方式的施工相對來說比較復雜，以人工操作為主，并且其基礎的作用力較大、對地形和地質(zhì)條件的影響非常大，在黏性土壤以及軟巖中非常適用，需要大量的投資。同時，出于對安全的考慮，在實際的施工過程中需要設計專門的護壁進行保護。

圖1 半掏挖基礎圖

圖2 全掏挖基礎圖

（3）臺階基礎，其主要是借助土體以及鐵塔本身的重量來實現(xiàn)或者滿足抗拔和抗傾覆方面的要求，通常情況下適用于各類巖石，地下水的存在會使得施工更加方便，但是工程造價往往比較高。同時由于該形式的基礎土方量相對來說比較非常大，相應的便會對周圍的環(huán)境造成一定的破壞。

（4）直柱板基礎與臺階基礎一樣，同樣是借助土體以及鐵塔本身的重量來實現(xiàn)或者滿足抗拔和抗傾覆方面的要求，并且使用地腳螺栓實現(xiàn)與鐵塔的連接，通常適用在無地下水的區(qū)域，特別是運輸相對比較困難的塔位。

（5）斜柱插入基礎與臺階、直柱板基礎一樣，利用土體和鐵塔本身的重量便能夠滿足抗拔和抗傾覆方面的要求，由于其塔腿和斜柱主材的坡度具有一致性，因此具有一定的經(jīng)濟性，相應的配筋也會所降低。同時，普遍適用于無地下水和各類巖土中，對于鋼筋和混凝土在數(shù)量方面的要求并不高。

2.2 對鐵塔基礎的電算分析

近年來，隨著科學技術的進步，計算機技術普遍應用到鐵塔基礎的電算分析中，并且為有效解決工程類的問題提供了極大的便利，同樣高壓電網(wǎng)鐵塔基礎設計的相關力學特性離不開相關計算機輔助軟件的科學分析，如鐵塔和鉆挖孔灌注樁基礎優(yōu)化設計軟件等。通過利用各種計算機軟件，在一定程度上有助于施工人員對鐵塔基礎相關參數(shù)的分析與計算，如上拔穩(wěn)定、地基以及傾覆穩(wěn)定等。另外，還能對鐵塔基礎構建的具體要求和實際所能夠承受的力量進行綜合、全面的考慮與分析，從而有利于對基礎施工方案進行不斷的完善。

2.3 特殊施工環(huán)境下對鐵塔基礎的設計

在山區(qū)等相對來說比較復雜的施工環(huán)境中，在對鐵塔的地基進行設計時，通常會采用先展開地基平面，然后再進行深度挖掘的方式，由于工程量比較大，施工周期往往比較長，還會嚴重破壞周邊山林的生態(tài)環(huán)境。同時由于山地的坡面高高低低，鐵塔基礎的穩(wěn)定性便不能夠很好的保證，便需要對鐵塔四條腿的長短進行適當?shù)恼{(diào)整，基本設計成長短頸的形式，以此來彌補地面坡度的高低落差。通過對山區(qū)各個地段巖石的分布情況、地形以及巖性的綜合分析，并且在此基礎上對鐵塔結(jié)構進行了科學的規(guī)劃，以此選取了以下五種最基礎的型式，對進行了科學的分析。

（1）巖石錨桿基礎，在一些巖石覆蓋層相對比較淺的山區(qū)比較適用，以及巖石風化程度非常低、山體相對來說比較穩(wěn)定的塔位處，其主要采用的鉆孔技術主要是機械成孔，施工周期往往較短，損耗的材料相對較少，由于不會對山區(qū)的植被和巖體造成一定的破壞，因此對于生態(tài)環(huán)境的保護具有非常重要的意義，如圖3所示。

圖3 巖石錨桿基礎

（2）巖石嵌固式基礎，各種風化程度的巖石都適用，其主要是依靠人工掏挖成型的，能夠充分利用巖石自身的強度并以此來抵抗基礎的外在荷載，所開挖的土石方數(shù)量非常少，混凝土和鋼材的用量相對來說非常少，因此在節(jié)約時間和投資成本的同時，施工相對來說比較簡單和方便。此外，為有效的避免和防止水土流失，要盡可能的減少對基面的開方，在進行設計時，還需要嚴格按照相關規(guī)定進行基面的開方。

（3）直柱柔性基礎，屬于大開挖基礎類型的一種，在一些黃土呈粉狀的丘陵地區(qū)、碎石土以及很難掏挖成型的、風化程度比較強的巖石區(qū)域中非常適用。

（4）斜插式柔性基礎，普遍適用于地下水位非常低、黃土呈粉狀的平原區(qū)以及轉(zhuǎn)角在在0～30°之間的耐張轉(zhuǎn)角塔中。由于其鐵塔主材在下壓過程中能夠充分的利用側(cè)向的土抗力，便能夠直接將其所產(chǎn)生的作用力傳遞到基礎地面上，因此能夠極大的保證基礎的穩(wěn)定性和強度，并且還能夠節(jié)省材料，有效的降低整體工程的造價。

圖4 斜插式柔性基礎圖

（5）臺階式剛性基礎，主要適用于粉狀的黃土平原區(qū)、地下水位非常低以及轉(zhuǎn)角度相對較大的轉(zhuǎn)角塔地區(qū)。

2.4 在山區(qū)線路鐵塔基礎的實際施工過程中，需要注意的重要問題

①為有效避免山洪對鐵塔的危害，在距離山頂較遠的地方應該修筑一定的排水溝，且排水溝要嚴格依據(jù)現(xiàn)場的地形、順著坡延伸的方向依勢而建，排水口要盡可能的與塔位保持一段距離。②及時清理施工現(xiàn)場和開挖基坑，將塔位的中心樁保留下來，并以中心樁作為鐵塔基礎深埋以及校對柱頂標高的重要依據(jù)，如果不能很好的將其保留下來，便可以引出中心樁。③對于某些根開相對來說比較小的直線塔來說，不宜將其塔腿設計成高低腿。④在一些塔位處山體不穩(wěn)定的地方，需要修筑一定的護坡，進行施工時需要確保嵌入地基的穩(wěn)定性，適當?shù)牧粢恍B水孔。總之，相關的施工人員在施工的過程中需要注意以上幾點，確保施工工程的質(zhì)量。

3 結(jié)束語

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，電網(wǎng)高壓輸電線路鐵塔基礎設計的重要性日漸凸顯出來，如何促進鐵塔穩(wěn)定性、安全性以及可靠性的有效提升，逐漸成為今后電網(wǎng)建設領域進行研究的關鍵性課題。鐵塔基礎設計作為建設高壓輸電線路的重要組成部分，在很大程度上可以為輸電線路提供強有力的支持，并且能夠極大地保證輸電線路的安全，為確保整個電路的安全平穩(wěn)運行提供了重要的保障。綜上所述，本文結(jié)合具體的應用，深入分析和研究了電網(wǎng)高壓輸電線路鐵塔的基礎設計，在實際設計和施工過程中，通過對鐵塔選型、電算、所能夠承受的電壓等級、地質(zhì)特點以及環(huán)境風速等進行了全面的考慮，逐漸建立起相對來說比較完善的設計規(guī)劃以及具體的施工方案，從而極大的保證了鐵塔的經(jīng)濟性和安全性。

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2016-11-7