王宜強(qiáng)（國網(wǎng)湖南省電力公司湘潭供電分公司，湖南 湘潭 411100）

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淺析城市道路旁桿塔設(shè)計(jì)

王宜強(qiáng)（國網(wǎng)湖南省電力公司湘潭供電分公司，湖南 湘潭 411100）

在我國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的同時(shí)，電網(wǎng)建設(shè)也隨之進(jìn)步，對(duì)于城市建設(shè)中的輸電線路桿塔設(shè)置也明顯加強(qiáng)。對(duì)于城市的輸出電線桿塔設(shè)置與設(shè)計(jì)，必須充分考慮到其建設(shè)的安全性、經(jīng)濟(jì)性等問題，從而提出優(yōu)化輸電線路桿塔設(shè)計(jì)方案，本文即對(duì)此進(jìn)行了探討，以供參考。

城市；輸電線路；桿塔；設(shè)計(jì)

1　引言

桿塔作為輸電線路建設(shè)的重要組成部份之一，對(duì)于其建設(shè)安全性、經(jīng)濟(jì)性方面的要求不斷提高，加上城市的不斷擴(kuò)大，城市土地的使用緊張，相關(guān)工程項(xiàng)目提出了輸電線路建設(shè)盡量減少占用土地的要求，同時(shí)要求減少其對(duì)于周邊環(huán)境的影響。因此，為了適應(yīng)城市土地的控制，滿足城市規(guī)劃發(fā)展的要求，需要通過對(duì)輸電線路桿塔運(yùn)行情況的分析與比較，提出合理的桿塔設(shè)計(jì)方案。

2　輸電線路桿塔概述

輸電線路的桿塔，主要作用在于支撐架空的輸電線路，用以保持輸電線路的桿塔之間，以及輸電線路和地面之間能夠保持安全距離，從而保證在遭遇各種狀況時(shí)，都可以順利輸送電能，從而保障人民的正常工作和生活用電，進(jìn)而確保輸電線路自身的安全穩(wěn)定。

針對(duì)輸電線路架設(shè)的設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容之一就是對(duì)于桿塔的設(shè)計(jì)，桿塔的穩(wěn)定性則主要取決于設(shè)計(jì)水平能否達(dá)到相關(guān)的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。而為了確保桿塔在受到外力作用時(shí)，依然能夠保證其穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，首先需要保證的就是桿塔的設(shè)計(jì)與建設(shè)，以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步設(shè)計(jì)桿塔的具體位置、選材、選型以及桿塔間距離的設(shè)置等。

3　城市輸電桿塔的設(shè)計(jì)

3.1鋼管塔設(shè)計(jì)

電力行業(yè)對(duì)于輸電線路設(shè)計(jì)提出了更高要求，鋼管塔在工藝上可縮短加工周期和安裝周期，減少整條線路的施工時(shí)間，使供電線路更好更快地投入使用，加快了線路巨大投資的資金周轉(zhuǎn)及回?cái)n，以適應(yīng)各行業(yè)的高效率、創(chuàng)新效益的要求。目前，土地使用顯得越來越緊張，城市規(guī)劃越來越嚴(yán)格，對(duì)供電部門提出的要求也越來越高，希望供電部門把現(xiàn)有的輸電設(shè)施重新合理布局，而鋼管塔正適合于這一新形勢(shì)的要求。通過選用新型塔型，即鋼管塔，其突出的優(yōu)點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）鋼管塔的寬度及占地面積比窄腳塔小很多，用等高的兩種塔型比較如表1所示，可以得鋼管塔的寬度及占地面積比窄腳塔少60%以上，因此鋼管塔更適合城市用地緊張的發(fā)展需要。

表1　塔型比較

（2）鋼管塔的加工工藝較鐵塔簡(jiǎn)單，工序較少、且鋼管塔生產(chǎn)過程中可減少環(huán)境污染，更好地適應(yīng)日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。對(duì)相同負(fù)載的線路支承，鋼型塔的加工周期及安裝周期短，線路投資資金周轉(zhuǎn)快，這將大大地解決及緩和在鐵塔加工及安裝中存在的較為突出的兩大問題。

（3）安裝不用拉攀線，減少了青苗及土地的補(bǔ)償費(fèi)用。

（4）鋼管塔具有強(qiáng)度高，剛性好，受撞處不易折斷，可抵御強(qiáng)臺(tái)風(fēng)襲擊的優(yōu)點(diǎn)。

（5）結(jié)構(gòu)新穎，造型美觀，設(shè)計(jì)上具有較大的靈活性和選擇性；結(jié)構(gòu)上體現(xiàn)了互換性和多用性。

（6）堅(jiān)固耐用，運(yùn)輸中不需要特別的重型設(shè)備，并可分段套接，從而降低了安裝，運(yùn)輸費(fèi)用。

（7）在使用壽命上經(jīng)熱浸鍍鋅及防護(hù)處理后，可達(dá)五十年以上。對(duì)相同負(fù)荷的支承物而言，鋼管塔比鐵塔具有優(yōu)勢(shì)，它的安裝工期、安裝費(fèi)用均為鐵塔的1/6。采用鋼管塔的成本比鐵塔低。

3.2鋼管桿設(shè)計(jì)

鋼管桿屬于一種單桿結(jié)構(gòu)，在城市的輸電線路工程中，為了讓其能夠承受各種工作條件的作用力，通常會(huì)設(shè)計(jì)檔距較小、排布密集、用量較大。其造價(jià)占工程總造價(jià)的比重較大，因此如何使其結(jié)構(gòu)最優(yōu)化，降低本體造價(jià)是鋼管桿設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一。

（1）鋼管桿的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，其中的構(gòu)件較小，卻具有較低的風(fēng)載體形系數(shù)。因此，作用于鋼管桿桿身上的風(fēng)荷載通常也較小，同時(shí)，鋼管桿還具備良好的柔性，有利于保證強(qiáng)風(fēng)情況下的安全性。

（2）由于城市土地的緊張，為了提高利用率，城市規(guī)劃部門要求設(shè)計(jì)狹窄的高壓線路走廊，或者設(shè)置綠化帶以作為高壓架空線路的通道。普通的自立式鐵塔由于根開寬，通常要求走廊空間大，因而占位多。而鋼管桿因?yàn)闂U徑小，占地少，所需要的走廊空間也相對(duì)較小，可以在4～6m寬的綠化帶內(nèi)直接架設(shè)，可滿足走廊受限制地區(qū)的桿塔架設(shè)要求。

（3）城市發(fā)展過程中，對(duì)于市容的要求日益重視，鋼管桿結(jié)構(gòu)勻稱、線條明快，搭配機(jī)翼型橫擔(dān)，造型耳目一新，如果再涂上城市主色調(diào)，還可以美化周圍景觀。由于現(xiàn)階段鋼管桿鋼材通常采用的是Q235，Q345，強(qiáng)度較低，不適用于一些回路多、容量大的送電線路，因此必須保證鋼材強(qiáng)度較高，荷載能力達(dá)標(biāo)。

3.3窄基鋼管塔設(shè)計(jì)

城市線路以走廊狹窄、共塔回路數(shù)多為特點(diǎn)，而窄基鋼管塔占地較小，整體剛度大，所以窄基鋼管塔通常適用于多回路共塔的城市線路建設(shè)：①由于多回路共塔，導(dǎo)地線作用于鋼管塔的外負(fù)荷相對(duì)較大；②由于走廊空間的限制，鋼管塔往往會(huì)采用較小的根開設(shè)計(jì)，導(dǎo)致鋼管塔基礎(chǔ)的作用力較大。因此，合理選擇其基礎(chǔ)型式，即能夠在基礎(chǔ)上滿足承載力要求，并達(dá)到經(jīng)濟(jì)的合理施工。

3.3.1基礎(chǔ)選型

根據(jù)塔位具有的典型地質(zhì)條件，窄基地鋼管塔可適用的基礎(chǔ)類型中，可供選擇的包括插入式基礎(chǔ)、板式基礎(chǔ)，均采用的是大開挖形式，通過基礎(chǔ)澆制全面制模，以主柱、底板配筋等來保證其抗壓和抗拔方面的性能。由于插入式基礎(chǔ)的主柱和塔身坡度一致，能夠?qū)㈣F塔內(nèi)力沿著主柱的軸線，直接傳遞到基礎(chǔ)底板上，從而有效減少了水平力可能對(duì)基礎(chǔ)主柱、底板造成的影響，避免出現(xiàn)偏心彎矩問題，合理受力，從而減小基礎(chǔ)外形尺寸、基礎(chǔ)主柱和底板配筋量。如果采用插入式基礎(chǔ)，則需要將塔腿以主材的方式，插入基礎(chǔ)主柱，與基礎(chǔ)連接；如果采用的是板式基礎(chǔ)，則需要將鐵塔以塔座板和基礎(chǔ)地腳螺栓連接固定在桿塔基礎(chǔ)上。

3.3.2插入鋼管錨固設(shè)計(jì)

將插入鋼管設(shè)置于基礎(chǔ)底板的鋼筋上，然后在插入鋼管的管身上，設(shè)置承壓板，在插入鋼管的底部，設(shè)置錨固角鋼，用以增加插入鋼管和混凝土的錨固能力，具體設(shè)置如圖1所示。

圖1　插入鋼管錨固措施圖

3.3.3插入鋼管調(diào)整螺栓設(shè)置

注意保持插入鋼管坡度與主材坡度一致，確保插入式基礎(chǔ)的實(shí)際承載效果，且插入鋼管與主材鋼管的連接才能嚴(yán)密。為避免加工及施工誤差造成插入鋼管的坡度偏差，在插入鋼管的底部設(shè)置調(diào)整螺栓，以便在放置鋼管桿時(shí)對(duì)插入鋼管進(jìn)行定位，并對(duì)其坡度進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，插入鋼管的調(diào)整螺栓設(shè)置如圖2所示。

圖2　插入鋼管調(diào)整螺栓設(shè)置圖

3.4電纜設(shè)計(jì)

在城市線路的設(shè)計(jì)中，由于城市規(guī)劃部門對(duì)于線路的總體規(guī)劃中，存在道路通道空間要求的限制，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)桿塔的架空設(shè)計(jì)，只能改為電纜線路，以達(dá)到節(jié)約桿塔架設(shè)空間的目的。

3.4.1電纜護(hù)套選擇設(shè)計(jì)

電纜的外護(hù)層通常會(huì)選擇PE護(hù)層和PVC護(hù)層兩種。PE護(hù)層的優(yōu)勢(shì)在于機(jī)械性能比電氣性能好，但J-PVC護(hù)層更加便于施工安裝，不具有阻燃性能，因而適用于直埋與穿管敷設(shè)；PVC護(hù)層還具有阻燃性能，可以明敷于隧道中。

為了便于電纜維護(hù)和試驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)在外護(hù)層設(shè)置一層外電極，電纜生產(chǎn)廠家通常都采用在外護(hù)套上涂一層石墨的方式。為了讓石墨層在施工及運(yùn)行中有脫落時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，最好選用紅色的外護(hù)層或與石墨的顏色有鮮明反差的顏色的外護(hù)層。

3.4.2電纜的敷設(shè)

對(duì)于各種敷設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，首先應(yīng)當(dāng)了解敷設(shè)的總體規(guī)劃長度、各轉(zhuǎn)變點(diǎn)位置、工井位置、上下坡度以及地下管線的位置等因素。在檢查電纜線路的總長度時(shí)，應(yīng)當(dāng)先檢查線路上是否存在預(yù)留位置，從而為今后的電纜檢修保存電纜余量。為了保證電纜的運(yùn)行可靠性，應(yīng)當(dāng)盡可能減少電纜的接頭數(shù)量。對(duì)于高壓電纜，則可以采用假接頭的形式來完成交叉互聯(lián)，在不破壞導(dǎo)體連接性的情況下，提高電纜輸電能力。電纜盤旋轉(zhuǎn)最好選擇在轉(zhuǎn)變處、接頭處以及上下坡的起始點(diǎn)，注意測(cè)量各轉(zhuǎn)變處電纜的彎曲半徑是否符合相關(guān)要求。

電纜中的接頭處需要采取防水處理措施，避免進(jìn)水造成的絕緣部分直接暴露于水中，從而引起安全問題。高壓電纜的接頭雖有金屬護(hù)套，但金屬護(hù)套的連接處仍然存在弱點(diǎn)。因此需要重點(diǎn)加強(qiáng)接頭位置的防水，例如通過直埋，在接頭的位置修建水泥槽，經(jīng)過密封處理后，再填砂蓋板，然后直埋。

4　結(jié)語

桿塔作為輸電線路的重要組成部分，積極做好輸電線路桿塔的優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理控制其占地和經(jīng)濟(jì)效益，通過合理設(shè)計(jì)塔頭、塔身尺寸、傳力路線等措施，讓我國輸電線路桿塔設(shè)計(jì)得到進(jìn)一步的優(yōu)化，更加適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求，我國的電力事業(yè)也一定能更上一層樓。

［1］趙全江，李 翔，李 毅，等.1000kV雙回輸電線路Y型絕緣子串桿塔設(shè)計(jì)［J］.智能電網(wǎng)，2015（4）：57～58.

［2］龔靖，張恩銘，曹帥，等.110kV高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料輸電桿塔設(shè)計(jì)［J］.水電能源科學(xué)，2012（10）：161～163.

［3］李英民，鄭妮娜，肖洪偉，等.基于可靠性理論的特高壓送電線路桿塔設(shè)計(jì)風(fēng)速確定方法［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2010（7）：5～8.

王宜強(qiáng)（1982-），工程師，本科，主要從事電力設(shè)計(jì)工作。

TU998.9

A

2095-2066（2016）09-0055-02

2016-2-10