宋軼充

摘 要：隨著我國經(jīng)濟水平的不斷增長，社會對電力行業(yè)的發(fā)展需求也在不斷提高。因此，我國的輸電線路鐵塔行業(yè)在近些年來有著飛速的發(fā)展。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以看出，我國輸電線路鐵塔的銷售收入在近幾年增長了近40%，整體處于高速發(fā)展時期。該文對輸電線路鐵塔基礎(chǔ)選型設(shè)計進(jìn)行分析，并提出一些優(yōu)化意見與建議，希望能夠為我國輸電線路的進(jìn)一步發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：輸電線路 鐵塔基礎(chǔ) 選型設(shè)計

中圖分類號：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（b）-0077-02

如今我國的各類生產(chǎn)活動與城市化建設(shè)都在高速發(fā)展的進(jìn)程中，其對于電力的需求極大，故而近些年來我國輸電線路的建設(shè)正在如火如荼地開展著。而輸電線路往往需要高壓鐵塔進(jìn)行支撐，否則將使輸電線下垂，容易發(fā)生各類安全事故或是影響輸電線路整體的正常運行。當(dāng)下我國的輸電線路總跨度正在不斷增加，這對于高壓鐵塔的要求也越來越高。線路總長增加則意味著線路的總重量也將隨之增加，如果高壓鐵塔的承重能力不能達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，將會嚴(yán)重影響到輸電線路的安全性與穩(wěn)定性。因此，我們必須針對輸電線路鐵塔的基礎(chǔ)選型做好充分準(zhǔn)備工作，并對其進(jìn)行優(yōu)化，使之能夠適應(yīng)輸電線路的進(jìn)一步發(fā)展。

1 影響輸電線路鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計的因素

雖然輸電線路鐵塔對輸電線路的整體穩(wěn)定性有著極為重要的作用，但是鐵塔的基礎(chǔ)非常容易受到各類人為施工因素、施工環(huán)境因素以及特殊因素的影響。鐵塔基礎(chǔ)直接決定了鐵塔的穩(wěn)定性以及承載能力，因此，我們必須針對這些可能對輸電線路鐵塔基礎(chǔ)造成影響的因素采取相應(yīng)的防治措施，而要想達(dá)到這一步，便是需要確定所有可能對輸電線路鐵塔基礎(chǔ)造成影響的因素。

輸電線路鐵塔的施工工藝相對較為復(fù)雜，而且其所處的地理環(huán)境多變，因此，可能對輸電線路鐵塔基礎(chǔ)造成影響的因素不能夠一概而論，對于不同的環(huán)境來說可能存在著截然不同的影響因素。但是對其進(jìn)行總結(jié)，我們大致可以確定影響輸電線路鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計的因素主要有如下幾個方面：首先，施工技術(shù)因素。由于輸電線路鐵塔對于施工工藝的要求較高，如果施工技術(shù)不能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，如鐵塔基礎(chǔ)應(yīng)力結(jié)構(gòu)發(fā)生偏差，基礎(chǔ)型式選擇與實際工程情況不能較好匹配，鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計過程中存在失誤或者是工程材料運輸過程中受到損壞等都會對鐵塔基礎(chǔ)造成一定的影響。其次，施工環(huán)境因素。輸電線路鐵塔建設(shè)工程所處的地理位置需要依據(jù)線路走線來確定，地質(zhì)條件的不同往往會對工作人員的鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計產(chǎn)生一定的阻礙。例如：水文地質(zhì)情況、工程地質(zhì)情況等，如果在設(shè)計過程中沒有得到充分考慮，則可能會在施工過程中發(fā)生沉降、位移或是形變等問題。而這些問題都會對鐵塔基礎(chǔ)的性能造成影響。最后，特殊因素的影響。這一類影響因素一般都是非人為因素，發(fā)生較為突然且難以推斷出具體的發(fā)生時間與波及范圍，如大風(fēng)、強降水等自然天氣；滑坡、泥石流等自然災(zāi)害等[1]?？梢哉f特殊因素是影響輸電線路鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計因素中最為棘手的一個，因為人們并不能夠阻止這一類自然災(zāi)害的發(fā)生，一般只能被動地采取相應(yīng)的保護(hù)措施。

2 輸電線路鐵塔基礎(chǔ)選型設(shè)計及其優(yōu)化

輸電線路的架設(shè)需要考慮各地區(qū)人們生產(chǎn)生活的實際需要，故而所選取的路徑難以進(jìn)行更改，這也直接導(dǎo)致輸電線鐵塔所在位置經(jīng)常包含有各類復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境。為了能夠保證輸電線路鐵塔的性能，便需要根據(jù)施工位置的實際情況進(jìn)行鐵塔基礎(chǔ)的受力特性分析，選擇最為適合的鐵塔基礎(chǔ)型式，對其安全性與經(jīng)濟性進(jìn)行充分分析。

2.1 工程實例

某地恰好處于一條即將鋪設(shè)輸電線路的既定路徑中，為了能夠加強輸電線路的穩(wěn)定性，需要進(jìn)行鐵塔基礎(chǔ)的施工。為了能夠加強鐵塔基礎(chǔ)的穩(wěn)定性與安全性，在施工設(shè)計之前對當(dāng)?shù)氐耐翆又笜?biāo)進(jìn)行調(diào)查分析與測定，具體如表1所示[2]。根據(jù)鐵塔基礎(chǔ)選型要求，該地的鐵塔基礎(chǔ)型式應(yīng)為聯(lián)合式，根據(jù)數(shù)據(jù)可以確定，基礎(chǔ)的受力層次為第二層，由此便可以進(jìn)行分析計算以確定鐵塔基礎(chǔ)的各項基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 鐵塔基礎(chǔ)受力分析

一般來說，影響到鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計與選型的因素主要有如下兩個方面：其一，鐵塔基礎(chǔ)所在位置的土層物理指標(biāo)。輸電線路路徑是確定的，故而我們可以在鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計之前進(jìn)行分析測定。其二，鐵塔塔身與鐵塔基礎(chǔ)之間的受力情況與基礎(chǔ)變形規(guī)律。這一點可以通過反復(fù)的實驗測定進(jìn)行總結(jié)歸納，之所以該地的鐵塔基礎(chǔ)選用聯(lián)合式，主要取決于當(dāng)?shù)氐耐翆有再|(zhì)，土層的受力層為粉砂，土質(zhì)軟弱。而聯(lián)合式鐵塔基礎(chǔ)施工時需要對鐵塔基礎(chǔ)進(jìn)行整體澆制，較好地解決了這一問題。為了能夠較好地了解鐵塔的受力情況，一般都會采用ANSYS有限元軟件對聯(lián)合式基礎(chǔ)所需要承載的載荷進(jìn)行分析，這樣便可以得出鐵塔基礎(chǔ)各個位置所承受力的大小。鐵塔基礎(chǔ)為了能夠保證較強的穩(wěn)定性，往往需要使用鋼筋混凝土來進(jìn)行制作，而基礎(chǔ)材料的剛度如果與土壤材質(zhì)相差較大，則較為容易發(fā)生沉降或是位移。即使基礎(chǔ)沉降數(shù)值已經(jīng)非常大，應(yīng)力仍然會一直存在，從而加大對基礎(chǔ)穩(wěn)定性的影響。而如果土壤層剛度也同樣較大，則非?？赡苁硅F塔基礎(chǔ)發(fā)生彎曲、壓縮等形變，如果形變量超出限定值，則會使基礎(chǔ)破碎裂解。故而，在承載層土質(zhì)較軟時，應(yīng)當(dāng)采用聯(lián)合式基礎(chǔ)設(shè)計方式，除此之外，工作人員也需要根據(jù)土壤的具體參數(shù)進(jìn)行計算，以確定鐵塔基礎(chǔ)的尺寸、形狀等具體信息。

2.3 確定目標(biāo)函數(shù)

通過上述鐵塔基礎(chǔ)的受力分析可以清楚地了解到，能夠?qū)﹁F塔基礎(chǔ)設(shè)計產(chǎn)生影響的因素主要包括地質(zhì)條件與外力影響這兩個方面。通過對土層的調(diào)查分析與測定我們可以選擇出鐵塔基礎(chǔ)所應(yīng)該選用的型式，而一旦確定了基礎(chǔ)型式之后，便可以進(jìn)一步計算出相應(yīng)的載荷大小?？梢哉f，基礎(chǔ)的受力情況除了受到地質(zhì)因素的影響之外，更大程度上是受到了基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)的影響。對此，我們采取如下的目標(biāo)參數(shù)：

fa=fak+ηor（B-3）+ηdrs（h1-0.5）

上述目標(biāo)函數(shù)公式中，fa為修正后的基礎(chǔ)承載能力特征值；fak為基礎(chǔ)的承載能力標(biāo)準(zhǔn)值；η0為基礎(chǔ)寬度的修正系數(shù)；ηd為基礎(chǔ)埋深的修正系數(shù)；r為埋土的總重量；B為基礎(chǔ)的寬度；rs為基礎(chǔ)上埋土的加權(quán)平均重量；h為埋深。由此我們可以看出，影響到設(shè)計參數(shù)的數(shù)據(jù)有很多，因此，在進(jìn)行設(shè)計工作之前必須對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行精密測定，只有這樣才能夠讓鐵塔基礎(chǔ)的參數(shù)更加細(xì)致。

2.4 設(shè)計優(yōu)化

在該工程項目中之所以選擇聯(lián)合式鐵塔基礎(chǔ)，最主要的原因便是它的穩(wěn)定性與安全性相較于其他的鐵塔基礎(chǔ)要更加優(yōu)異。加之該地的土質(zhì)松軟，限制條件較為苛刻，故應(yīng)選擇聯(lián)合式鐵塔基礎(chǔ)型式。首先，在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計之前需要對基礎(chǔ)所需要承載的載荷進(jìn)行計算，而聯(lián)合式鐵塔基礎(chǔ)的承載能力一般在實際設(shè)計數(shù)值的80%以下，這樣可以保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性最優(yōu)化。其次，聯(lián)合式鐵塔基礎(chǔ)埋深較淺，且整體由澆筑構(gòu)型，因此，該基礎(chǔ)型式可以方便排水，并且能夠讓土層頂層的硬質(zhì)層起到最好的固定作用，但是由于下層的土質(zhì)相對較為松軟，故而基礎(chǔ)很容易發(fā)生下沉位移，如果發(fā)生的是合理變形，那么在沉降與位移量達(dá)到一定限度值時便可以自動調(diào)節(jié)至最優(yōu)情況，而如果是由于施工誤差造成的變形，則有可能對鐵塔整體造成極大的影響。最后，便是當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件、氣候環(huán)境等都會對鐵塔的沉降位移產(chǎn)生影響，為了防止鐵塔基礎(chǔ)形變產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，需要在設(shè)計過程中將變形參數(shù)考慮到其中，保證最大壓力側(cè)變形幅值小于20 mm。

3 結(jié)語

鐵塔基礎(chǔ)是鐵塔穩(wěn)定性與安全性能的保障，因此，我們必須高度重視鐵塔基礎(chǔ)的選型設(shè)計。除此之外也需要針對可能存在的各種地質(zhì)問題、水文條件等對鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。只有這樣才能夠得到最優(yōu)化的鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計結(jié)果，讓鐵塔整體的質(zhì)量達(dá)到新的高度。

參考文獻(xiàn)

[1] 杜思存.輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在沼澤地段的施工技術(shù)[J].水利水電技術(shù)，2015（3）：46-49.

[2] 吳文烈，鄭惠錦，劉鵬，等.輸電線路鐵塔塔腳機器人焊接工藝方法及性能[J].焊接，2015（9）：41-44，75.