馬 濤

（中國電建集團(tuán)河南省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司，河南 鄭州 450007）

0 前言

輸電線路鐵塔可以視作立體構(gòu)造的建筑形式，一般多用于架空高壓或者超高壓電力傳輸線路導(dǎo)線的設(shè)置中，有時(shí)也應(yīng)用于避雷線的設(shè)置當(dāng)中。在正式應(yīng)用過程中，工作人員可以根據(jù)回路以及電壓數(shù)值的差異性表現(xiàn)，對(duì)鐵塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確劃分，并且結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行合理的選擇與應(yīng)用。在實(shí)際建設(shè)過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)該對(duì)鐵塔架構(gòu)性能的應(yīng)用問題與問題的改善予以高度重視。最好可以主動(dòng)立足于當(dāng)?shù)貐^(qū)域的天氣情況以及地質(zhì)情況，對(duì)輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署。

1 輸電線路大跨越鐵塔設(shè)計(jì)原則及影響因素分析

1.1 設(shè)計(jì)原則

對(duì)于電力輸電線路運(yùn)行工作來說，大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)質(zhì)量往往會(huì)對(duì)其運(yùn)行質(zhì)量效果產(chǎn)生一定的影響。目前，為了進(jìn)一步提高電力輸電線路運(yùn)行質(zhì)量，電力施工單位方面對(duì)于大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)施工問題給予了高度重視。其中，重點(diǎn)針對(duì)大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)（如圖1所示）設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署，要求相關(guān)設(shè)計(jì)人員勇于承擔(dān)起自身的主體責(zé)任，按照電力施工規(guī)范要求對(duì)輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)涉及的要點(diǎn)問題進(jìn)行準(zhǔn)確貫徹與落實(shí)。輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。在具體設(shè)計(jì)過程中，工作人員應(yīng)該立足于提高整體線路運(yùn)輸水平來進(jìn)行合理規(guī)劃與設(shè)計(jì)[1]。

圖1 某輸電線路大跨越鐵塔現(xiàn)場圖

最好可以立足于當(dāng)?shù)氐乩淼孛睬闆r以及相關(guān)因素，對(duì)鐵塔形式進(jìn)行合理規(guī)劃。結(jié)合以往的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來看，在規(guī)劃鐵塔形式的過程中，工作人員通常會(huì)以淺埋式作為對(duì)照處理。除此之外，施工現(xiàn)場人員應(yīng)該平穩(wěn)提高鐵塔結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)自重以及底板大小，這樣做的主要目的在于全面提高上拔平穩(wěn)程度。需要注意的是，對(duì)于某些施工區(qū)域來說，在大跨越鐵塔施工建設(shè)期間，容易受到地下水等因素干擾的影響，因此在埋設(shè)期間，最好提高埋設(shè)深度。

1.2 影響因素

1.2.1 暴雪因素

當(dāng)大量積雪掉到電線上的時(shí)候，附著在電線表面的積溫會(huì)迅速與積雪結(jié)合成冰。這樣一來，不僅對(duì)大跨越鐵塔的安全運(yùn)行造成了不利影響，同時(shí)也對(duì)輸電線路的平穩(wěn)性運(yùn)行造成了不利影響。在構(gòu)建大跨越鐵塔的過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分了解和掌握當(dāng)?shù)靥鞖馇闆r以及地理地貌情況，選擇合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。需要注意的是，大跨越鐵塔并不是完全適用于全部地域，因此在具體設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該綜合考慮上述因素條件，從而進(jìn)行合理的選擇與應(yīng)用[2]。

1.2.2 環(huán)境腐蝕因素

對(duì)于大跨越輸電線路運(yùn)行工作來說，鐵塔長時(shí)間都暴露在外。在長年風(fēng)雪的干擾作用下，鐵塔外表面很容易受到不良因素的干擾影響而出現(xiàn)氧化或者腐蝕問題。并且隨著我國氣候環(huán)境條件的日益惡劣，部分地區(qū)會(huì)受到當(dāng)?shù)厣a(chǎn)活動(dòng)的影響而產(chǎn)生酸雨等極端天氣。這樣的天氣會(huì)進(jìn)一步加劇對(duì)大跨越鐵塔安全運(yùn)行的危害程度，難以為鐵塔長期安全運(yùn)行提供良好的保障。因此，在構(gòu)建大跨越輸電線路的過程中，工作人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)鐵塔防銹蝕能力的處理。

1.2.3 地震因素

地震災(zāi)害發(fā)生后，往往會(huì)對(duì)輸電線路整體的運(yùn)行質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。結(jié)合實(shí)際情況來看，輸電線路在維修方面顯得較為復(fù)雜且成本較高。一旦出現(xiàn)大面積故障問題，不僅會(huì)給居民的日常用電帶來不利的影響，同時(shí)也會(huì)給電力企業(yè)的經(jīng)營效益帶來不利的影響。為了避免這一問題的出現(xiàn)，建議工作人員在輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，全方位提高鐵塔防控地震的能力。通過合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體系，實(shí)現(xiàn)減震目標(biāo)[3]。

2 輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性分析

2.1 有利于合理安排施工工期

作為工程項(xiàng)目管理的重要環(huán)節(jié)，輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效益往往會(huì)對(duì)工程建設(shè)整體質(zhì)量產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。因此，在項(xiàng)目建設(shè)初期，相關(guān)負(fù)責(zé)人員應(yīng)該緊密結(jié)合輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)況，合理安排項(xiàng)目建設(shè)工期。結(jié)合以往的反饋經(jīng)驗(yàn)，通過科學(xué)地執(zhí)行輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，基本上可以事先發(fā)現(xiàn)工程建設(shè)期間可能存在的隱患問題。并根據(jù)隱患問題的具體成因制定可行性應(yīng)急預(yù)案。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)負(fù)責(zé)人員可以對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)范圍以及技術(shù)安排等工作內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，確保建設(shè)工程按時(shí)完成。

2.2 有利于確保工程建設(shè)質(zhì)量

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理可以視為電力施工項(xiàng)目管理的核心內(nèi)容。如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理工作落實(shí)不到位，往往就會(huì)對(duì)電力工程整體建設(shè)質(zhì)量造成不利影響。結(jié)合實(shí)際情況來看，部分施工企業(yè)出于自身利益的考慮，不斷追趕工期，導(dǎo)致部分施工設(shè)計(jì)內(nèi)容的應(yīng)用不夠規(guī)范[4]。同時(shí)現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)管工作落實(shí)不到位，容易對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量造成不利影響。為了及時(shí)解決這一問題，施工單位方面應(yīng)該合理編制輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，確保各要素之間可以實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，規(guī)避當(dāng)前存在的質(zhì)量隱患問題。

2.3 有利于提高工程經(jīng)濟(jì)效益

一般來說，電力工程項(xiàng)目建設(shè)往往具有工期長和工種雜的特點(diǎn)。在項(xiàng)目施工建設(shè)過程中，人員、材料以及進(jìn)度等因素均會(huì)對(duì)工程經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。但是從實(shí)際情況來看，部分施工企業(yè)在輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)劃方面缺乏合理性，或者在實(shí)際落實(shí)方面存在不科學(xué)性，導(dǎo)致項(xiàng)目建設(shè)過程中存在嚴(yán)重的工期延誤問題。而通過科學(xué)執(zhí)行輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，不僅可以規(guī)避上述問題，還可以利于提高工程經(jīng)濟(jì)效益。

最重要的是，輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與電力工程施工本身就存在既定的關(guān)系。如果輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量不合理，那么往往會(huì)對(duì)電力工程后續(xù)施工質(zhì)量造成不利影響。因此，在正式開展電力工程施工作業(yè)期間，工作人員需要統(tǒng)籌規(guī)劃與合理協(xié)調(diào)二者之間的關(guān)系。最好可以立足于電力工程現(xiàn)場施工條件，對(duì)現(xiàn)場可能存在的風(fēng)險(xiǎn)因素以及阻礙問題進(jìn)行預(yù)先處理。并且在此基礎(chǔ)上，通過提高電力輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)隱患問題[5]。

3 輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 鐵塔選型設(shè)計(jì)

對(duì)于輸電線路大跨越鐵塔選型工作來說，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該立足全局，重點(diǎn)對(duì)風(fēng)荷載可能帶來的影響作用、材料質(zhì)量問題、設(shè)計(jì)方式等問題進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理選擇。根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)應(yīng)該優(yōu)先選擇高強(qiáng)度鋼管設(shè)施。在應(yīng)用高強(qiáng)度鋼管設(shè)施前，應(yīng)該對(duì)管徑及鋼管整體厚度問題嚴(yán)加控制。并且在此基礎(chǔ)上對(duì)高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過不斷地減少螺栓總體直徑，確保熱處理性能得以全方面加強(qiáng)[6]。需要注意的是，在此過程中，工作人員應(yīng)該對(duì)高強(qiáng)度螺栓的質(zhì)量問題予以高度重視。在使用前應(yīng)該對(duì)螺栓的質(zhì)量問題進(jìn)行全方位檢測，防止在使用螺栓的過程中出現(xiàn)脆斷等不良問題。

3.2 曲臂傳遞縱向荷載設(shè)計(jì)

曲臂鐵塔可以提高鐵塔可觀水平以及可操作水平。在正式應(yīng)用過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該按照曲臂結(jié)構(gòu)鐵塔的運(yùn)行要求，加強(qiáng)對(duì)該鐵塔縱橫荷載問題的控制力度。但是需要注意的是，在正式應(yīng)用過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)各個(gè)零部件的有效使用問題予以高度重視。尤其要重點(diǎn)針對(duì)不可裝配桿件的范圍進(jìn)行嚴(yán)格把控。除此之外，在力的傳導(dǎo)方向問題上，可以利用杠件達(dá)到控制縱向荷載精準(zhǔn)移動(dòng)的目的。

3.3 大坡度塔身設(shè)計(jì)

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來看，科學(xué)利用大坡度塔身設(shè)計(jì)手段，不僅可以降低物料損耗問題，同時(shí)還可以提高塔結(jié)構(gòu)的運(yùn)行效果。需要注意的是，大坡度塔身雖然可以達(dá)到預(yù)期的應(yīng)用效果，但是受到斜材過于曲折的影響，很容易對(duì)鐵塔整體安全運(yùn)行效果造成不利影響。為了及時(shí)解決這一問題，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)斜材的位置問題以及應(yīng)用問題進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整與優(yōu)化。例如，設(shè)計(jì)人員可以利用增添支撐物料的方式提高大坡度塔身的適用性?；蛘呃秒p排螺栓固定的方法，提高大坡度塔身的適用性。必要時(shí)，也可以按照深化設(shè)計(jì)要求，對(duì)大坡度塔身設(shè)計(jì)問題進(jìn)行全周期優(yōu)化與改進(jìn)處理，以達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

3.4 合理定位塔頭鉸結(jié)點(diǎn)方位問題

一般來說，鐵塔鉸結(jié)點(diǎn)可以理解為桿系結(jié)點(diǎn)。當(dāng)桿系結(jié)點(diǎn)變化為剛性節(jié)點(diǎn)之后，就會(huì)對(duì)鐵塔的安全運(yùn)行造成不利影響，甚至?xí)?duì)原材料造成一定的耗費(fèi)。為了及時(shí)解決這一問題，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)塔頭鉸結(jié)點(diǎn)的方位問題進(jìn)行合理定位與優(yōu)化處理。在正式處理的過程中，設(shè)計(jì)人員可以利用三角拱方式進(jìn)行優(yōu)化處理。并且在此基礎(chǔ)上，可以利用BIM技術(shù)對(duì)現(xiàn)場專業(yè)施工協(xié)調(diào)問題進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署。例如借助BIM技術(shù)的可視化功能，構(gòu)建合理的建筑施工模型（如圖2、圖3所示）。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)施工模型反饋的信息內(nèi)容，對(duì)塔頭鉸結(jié)點(diǎn)方位進(jìn)行合理確定，最好可以在提高鐵塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)水平的同時(shí)，提高鐵塔整體運(yùn)行的安全性。

3.5 塔身隔斷面布局設(shè)計(jì)優(yōu)化

對(duì)于變坡處或者集中荷載受力的區(qū)域來說，設(shè)計(jì)人員可以采取塔身隔斷面布局設(shè)計(jì)優(yōu)化方法對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性處理。在選擇應(yīng)用過程中，設(shè)計(jì)人員可以按照工程規(guī)范施工要求，對(duì)塔身隔斷面布局設(shè)計(jì)優(yōu)化工作進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署。一方面，設(shè)計(jì)人員可以選擇合理的方式改善升級(jí)鐵塔塔身部位的隔斷面。按照由下往上的作用力，緩解塔身扭轉(zhuǎn)等不良問題。另一方面，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該將設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在橫隔面上下間隔的優(yōu)化布局設(shè)計(jì)工作中。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)手段，確保優(yōu)化布局設(shè)計(jì)效果可以達(dá)到預(yù)期。除此之外，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該立足于全局，對(duì)塔身隔斷面布局設(shè)計(jì)優(yōu)化問題進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)與處理，確保鐵塔結(jié)構(gòu)質(zhì)量更加安全、合理。

圖2 基于BIM的塔身結(jié)構(gòu)模型

圖3 塔基礎(chǔ)施工方案現(xiàn)場布置模擬

3.6 偏心問題設(shè)計(jì)

偏心問題是輸電線路大跨越鐵塔設(shè)計(jì)體系中的重要問題。結(jié)合以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來看，影響鐵塔偏心的因素較多，需要設(shè)計(jì)人員從多個(gè)方面對(duì)偏心設(shè)計(jì)問題進(jìn)行準(zhǔn)確貫徹與落實(shí)。一般來說，造成偏心問題的主要原因有施工因素、主材接頭質(zhì)量因素、橫隔面材連接因素等。在具體處理過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該立足于上述因素出現(xiàn)的具體成因，并且按照質(zhì)量管理原則以及安全管理原則對(duì)現(xiàn)場施工設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行準(zhǔn)確貫徹與落實(shí)。例如，現(xiàn)場施工設(shè)計(jì)人員可以利用上下主材搭接接頭的方式，解決偏心問題。除此之外，現(xiàn)場施工設(shè)計(jì)人員也可以積極借鑒其他創(chuàng)新手段方式，加強(qiáng)對(duì)鐵塔偏心問題的控制力度。

4 輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施及建議分析

4.1 確立安全科學(xué)的設(shè)計(jì)理念，提高現(xiàn)場施工設(shè)計(jì)水平

立足于當(dāng)?shù)剌旊娋€路區(qū)域的實(shí)際環(huán)境，待明確現(xiàn)場地理地貌條件以及水文條件之后，制定科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。與此同時(shí)，對(duì)于現(xiàn)場結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及的要點(diǎn)內(nèi)容必須予以高度重視。加強(qiáng)對(duì)細(xì)節(jié)內(nèi)容的把控程度與落實(shí)程度。例如，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)現(xiàn)場反饋的資料數(shù)據(jù)，對(duì)大跨越輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)涉及的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理落實(shí)。同時(shí)，對(duì)于現(xiàn)場結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間存在的質(zhì)量隱患問題，應(yīng)該進(jìn)行及時(shí)解決，防止對(duì)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果造成不利影響。

4.2 加強(qiáng)輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)施工的控制力度

現(xiàn)場施工人員應(yīng)該定期深入施工現(xiàn)場，對(duì)當(dāng)前輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)施工的落實(shí)情況進(jìn)行明確了解和把握。按照質(zhì)量管理原則及安全管理原則，對(duì)現(xiàn)場結(jié)構(gòu)施工涉及的材料問題以及資源配置問題進(jìn)行明確了解和把握。需要注意的是，在該過程中，一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患問題，必須追究個(gè)人責(zé)任，并且采取針對(duì)性措施及時(shí)加以解決。需要注意的是，在管理過程中，管理人員必須樹立良好的管理意識(shí)，防止因個(gè)人操作失誤而對(duì)整體設(shè)計(jì)的施工質(zhì)量造成不利影響。同時(shí)，施工人員應(yīng)該構(gòu)建創(chuàng)新、合理的施工設(shè)計(jì)機(jī)制，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)隱患問題。電力工程企業(yè)應(yīng)該堅(jiān)持按照創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)原則，平穩(wěn)提升施工設(shè)計(jì)管理水平與應(yīng)用水平。

5 結(jié)語

總的來說，輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為電力施工項(xiàng)目設(shè)計(jì)體系的重要內(nèi)容，需要現(xiàn)場施工設(shè)計(jì)人員勇于承擔(dān)起自身的主體責(zé)任，堅(jiān)持按照電力施工項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)輸電線路大跨越鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署。設(shè)計(jì)人員只有不斷增強(qiáng)個(gè)人的資質(zhì)能力、逐步優(yōu)化鐵塔結(jié)構(gòu)，才能夠?yàn)槲覈罂缭捷旊娋€路的安全運(yùn)行提供保障。相信在全體人員的不斷努力下，我國大跨越輸電線路安全運(yùn)行的目標(biāo)將會(huì)得到順利實(shí)現(xiàn)。