高壓架空電力線路斜柱基礎與鐵塔配合的分析與研究

云南恒安電力工程有限公司

摘要：在輸電線路工程中，斜柱式基礎是最為常見、應用最廣的基礎形式之一，相較于建筑工程以及其他行業的基礎形式來說，斜柱式基礎有其獨有的特點，再配合基礎上部對基礎尺寸精確度要求高的鐵塔，就需要在施工前對其進行優化設計，并且在施工的過程中嚴格落實施工方案。本文結合具體的施工案例，對高壓架空電力線路斜柱基礎與鐵塔的配合對策進行分析研究，以期為工程施工的完善提供一定的借鑒。

關鍵詞：高壓架空線路；斜柱基礎；鐵塔；配合

高壓架空電力線路鐵塔基礎的形式有多種，地形條件不同，水文條件不同，選擇的基礎形式也會不同。斜柱基礎就是鐵塔基礎多種類型中的一種，為了保證鐵塔結構的穩定性，鐵塔基礎在設計時要滿足以下條件：能夠承擔各種受力狀態下產生的各種荷載；在正常運行狀態下能保持良好的性能；在科學維護的狀態下能保持很好的耐久性；在突發事件發生的情況下仍然能夠維持整體的穩定性[1]。為了達到上述要求，對斜柱基礎與鐵塔的配合方法進行分析和研究具有重要的現實意義。

一、斜柱基礎分析

一般來說，斜柱地腳螺栓基礎指的是地腳螺栓火曲折彎在傾斜的立柱基礎上錨固，其中，基礎斜立柱類似于插入角鋼式斜柱基礎，該立柱頂部的水平面呈現為菱形，斷面呈現為正方形，塔腳板的水平方向直指基礎頂面，因此，這種基礎也叫做塔腳板水平布置的斜柱螺栓基礎[2]。火曲折彎之后的地腳螺栓存在螺栓強度降低的可能性，因此，在近幾年的鐵塔基礎施工中，直螺栓逐漸替代彎螺栓，其基礎已被改造為“斜柱斜面”基礎。在該基礎模式下，直地腳螺栓的斜度與立柱的坡度一致，在鋼筋混凝土中錨固，立柱頂面和斜立柱的棱線垂直，呈現為斜面。因為塔腳板的傾斜方向為基礎頂面，因此，該基礎也叫做塔腳板垂直布置的斜柱螺栓基礎[3]

我公司已竣工投產的230kV老撾北部電網工程中的230kV北蒙2變～瑯勃拉邦2變輸電線路工程，全長91.751km，共有桿塔203基，其中斜柱式基礎就有176基礎，占比高達塔基總量的86.7%。本工程斜柱基礎從上到下分為兩段，第一段為正方形斜立柱；第二段為正立棱臺體（通常稱為底盤），每個塔基4個腿的布置型式為正方形根開布置（如圖1所示）。為了保證塔基的施工質量，控制斜柱式基礎的相關尺寸至關重要。

圖1 斜柱基礎示意圖

二、斜柱基礎的坡度和根開計算

斜柱基礎的根開和底盤中心的根開見圖2，基礎斜立柱的坡度和鐵塔四腿的坡度一致，見圖3。

圖2根開圖 圖3斜柱基礎坡度圖

假設斜柱的全高是H，那么根開之間的關系可以表示如下：

A2=A1+2*H*tanα（1） B2=B1+2*H*tanβ （2）

綜合坡度和正面與側面坡度之間的關系是：tanγ=

綜合斜長是：（3）根號符號不完整

已知本工程的立柱高度是3100mm，基礎高度是3600mm，鐵塔的傾斜率是0.135，通過計算可知，本工程斜柱基礎的半根開為5620.1mm，地腳螺栓的根開為260mm。

三、斜柱基礎模板放樣計算

本工程的斜柱基礎的斷面是正方形，但是澆筑完畢水平抹面后的基礎頂面是棱形，因此基礎頂面的水平尺寸比基礎斷面尺寸要大。我們對斜柱模板可以進行分解，分解成2個外角兩面相同的模板和2個內角兩面相同的模板，假設立柱頂點的中心標高為O，四個角為A、B、C、D，立柱的垂直高度為H，立柱斷面的邊長是d，傾斜角為а和в。那么，根據OB=OD的特性，根據垂直高度/綜合斜長=1/L的關系可知[4]，外角模板中較短的模板棱長=內角模板中較長的模板棱長=H* （4）

外角模板中較長的模板棱長=H* +d*tanα（5）

內角模板中較短的模板棱長=H*-d*tanα（6）

模板底邊的長度=d/cosα （7）

通過計算可知，上地板的尺寸和下底板的尺寸均為2200mm，設計斷面為600mm，但是實際斷面為605mm。故《基礎檢查及評級記錄表》中“立柱斷面尺寸”一欄里，設計的參考值實際就是605mm，并不是600mm。各級檢查驗收也是要以605mm作為立柱斷面的參考值。

四、斜柱基礎立柱主筋放樣計算

斜柱基礎立柱主筋的算法和模板算法相同，只需要在計算出主筋的長度之后，減去底端和頂端鋼筋保護層的厚度即可[5]。在計算的過程中使用的原始數據是：立柱坡度а、в，基礎高度h，鋼筋籠邊長g。

假設立柱一圈使用32根主筋，主筋間的距離是15厘米，也就是鋼筋籠的邊長為120厘米；主筋頂端的保護層是5厘米，底端的保護層是9厘米；斜柱基礎的高度是590厘米，基礎正面和側面的坡度是0.18。那么主筋的長度X=h*L-140mm=5948mm；最長的主筋長度Y=X+g*tanα=6164mm，最短的主筋長度Y=X-g*tanα=5732mm。由最長主筋、中間主筋和最短主筋的長度可知鋼筋長度的差值都是27mm，也就是說主筋的長度分布如下：5732mm（1根）、5759mm（2根）、5786mm（2根）、5813mm（2根）、5840mm（2根）、5867mm（2根）、5894mm（2根）、5921mm（2根）、5948mm（2根）、5975mm（2根）、6002mm（2根）、6029mm（2根）、6056mm（2根）、6083mm（2根）、6110mm（2根）、6137mm（2根）、6164mm（1根）。

五、支模找正計算

如果斜柱基礎是轉角塔斜柱式基礎時，要考慮預偏以便鐵塔在受力時向反方向傾斜。預偏是基礎和鐵塔都要整體傾斜的系統預偏，所以基礎的坡度也要發生變化（與設計值相比），若斜柱基礎坡度不改變，插入式角鋼連接方式的鐵塔塔腿就與插入式角鋼不能緊密接觸，將產生縫隙。若通過緊固連接螺栓使之緊密接觸的話，將導致鐵塔主材彎曲、節點材不能連接或者是塔材變形等問題。如圖4所示。通過上述已知基礎半根開為5620.1mm，鐵塔轉角度數設計為35.22度，根據計算基礎內角腿的預高值為98mm。如果內角塔腿發生預偏，斜柱的坡度不變，就會導致鐵塔接腿腿和插入式角鋼之間出現縫隙。

圖4 轉角塔斜柱基礎圖

如果斜柱基礎為地腳螺栓連接式基礎，那么斜柱基礎頂面就要澆筑成斜面，以便鐵塔的塔腳板與基礎頂面能緊密接觸。一般情況下，“斜柱平面”在進行支模找正時，只需要將找正儀器放在中心樁位置，將鏡頭與方向樁對準，轉動45o角，再將基礎根開對角線進行加減，經過測量就能進行關鍵點的找正處理，以促使支模達到準確位置。支模標高則可以通過被測量點和中心樁位置的相對高差來進行計算。

圖4 斜柱基礎支模找正示意圖

如圖4所示，斜柱基礎在進行支模找正時比較困難，在這樣的情況下，就需要將螺栓找正印記點和立柱半對角線之間的距離換算成水平投影距離。設基礎根開a與b相等，立柱斷面的邊長是d，螺栓分布半徑是R，螺栓間的距離是S1、S2。由此可得，立柱內角和外角點的位置是：

MA=MC=d*cosγ （8）

L1=a-MC=a-d*cosγ（9）

L2=a+MA=a+d*cosγ（10）

環形定位板內印記點位置和外印記位置為：MK=R*cosγ （11）

D1=a-MK=a-R*cosγ（12）

D2=a+MK=a+R*cosγ（13）

螺栓N1和N2的中點位置J和定位板中心位置M間的水平投影距離是：

座板式基礎：MJ=R*cos22.5o*cosγ （14）

靴板式基礎：MJ=*（S1+）*cosγ （15）

螺栓N1和N2的中點位置J和螺栓N1與N2間的水平距離是：

座板式基礎：JN1=JN2=R*sin22.5 （16）

靴板式基礎：JN1=JN2=S2 （17）

螺栓NI和N2與中心樁O之間的水平距離是：

ON1=ON2==（18）

代入MJ和JN1可得立柱內角點和外角點的高差：

h立柱內外角=*d*sinγ （19）

同理可得，2個內角螺栓與2個外角螺栓的高度差是：

h內外螺栓=2*MJ*sinγ （20）

結語：

高壓架空電力線路斜柱基礎與鐵塔配合施工，要按照以下步驟來進行，以保證其施工質量。（1）對立柱異性模板進行計算并加工；（2）對主筋進行計算并加工，按照順序進行捆扎并做好標記；（3）對環形定位板進行加工固定；（4）底盤鋼筋綁扎與找正；（5）現場支模，底盤找正，立柱模板找正；（6）地腳螺栓焊接固定，吊裝立柱模板；（7）對內外螺栓的高度差進行測量、調整；（8）對螺栓坡度、高度和位置進行調整，在底部用鋼筋籠和鐵線進行綁扎固定；（9）對地腳螺栓的高差進行測量并調整。在這些步驟中最重要的就是做好相關尺寸的測量和計算工作，在施工的過程中有效落實，以保證施工質量。

參考文獻：

[1]陳志旭.論輸電工程鐵塔等截面斜柱基礎施工技術[J].企業技術開發：下，2011，（12）：125-126.

[2]李金喜.500kV坪曲線鐵塔等截面斜柱基礎的施工監理[J].中國高新技術企業（中旬刊），2014，（9）：117-118.

[3]靳義奎.矩形主角鋼插入式斜柱基礎的施工方法[J].青海電力，2010，（4）：33-34.

[4]尤立飛，鄒俊，胡登峰等.彎地螺斜柱基礎的施工[J].湖北電力，2010，（6）：67-68.

[5]孫靜，李家建.斜柱基礎組合鋼模板的配制[J].山西電力，2012，（z2）：17-19.