電網(wǎng)高壓輸電線路鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)淺析

寇偉宏

電網(wǎng)高壓輸電線路鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)淺析

寇偉宏

（國(guó)網(wǎng)福建電力有限公司三明供電公司）

鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)作為建設(shè)高壓輸電線路的重要組成部分，其在基礎(chǔ)施工過(guò)程中的勞動(dòng)總量、工程方面的造價(jià)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(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要在全面考慮鐵塔的類(lèi)型、電壓的承受力等級(jí)、地質(zhì)特點(diǎn)以及具體的環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，逐漸建立起一套相對(duì)來(lái)說(shuō)比較完善、科學(xué)的施工方案和設(shè)計(jì)規(guī)劃，從而逐漸增加鐵塔本身的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性以及安全性。

電網(wǎng)高壓；輸電線路；鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；淺析

高壓電網(wǎng)輸電線路的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，而鐵塔基礎(chǔ)作為其中的關(guān)鍵部分，在很大程度上可以為輸電線路提供強(qiáng)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(gè)電路的安全平穩(wěn)運(yùn)行提供了重要的保障。因此，我們必須要通過(guò)對(duì)科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和相關(guān)方案的優(yōu)化，并且在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)對(duì)鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的深入研究，從而使其能夠滿(mǎn)足當(dāng)今電網(wǎng)建設(shè)的需求。

1 鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(jià)等方面的標(biāo)準(zhǔn)和要求都有明顯的不同，因此鐵塔基礎(chǔ)形式的科學(xué)選擇非常有必要。因此，在進(jìn)行鐵塔的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)除了考慮經(jīng)濟(jì)和安全等方面的因素之外，還需要對(duì)環(huán)境因素加以考慮。新建工程一般以直線桿為基礎(chǔ)；在需要跨越和進(jìn)行轉(zhuǎn)交的地方需要利用轉(zhuǎn)角塔，這種方式固然非常簡(jiǎn)單，但是對(duì)于線路的安全性要求非常高；在回歸線路非常多的施工過(guò)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(fèi)用，通常情況下選用的鐵塔其占地面積比較小；而在線路比較老化需要進(jìn)行更新的工程中，鐵塔的高度需要適當(dāng)?shù)脑黾樱椒较虻木嚯x也需要適當(dāng)?shù)目s小。

1.2 基本的設(shè)計(jì)原則

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

2 鐵塔的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

2.1 常用基礎(chǔ)的分類(lèi)

（1）掏挖基礎(chǔ)，其型式主要包括全掏挖和半掏挖，當(dāng)?shù)乇硗敛蝗菀壮尚蜁r(shí)，主要以半掏挖為基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(shí)間和成本的同時(shí)，開(kāi)挖的土量較小，施工過(guò)程相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，并且能夠充分的利用地基原狀土在力學(xué)放面的性能，使抗拔、抗傾覆的基礎(chǔ)承受能力有所提高。按照日常經(jīng)驗(yàn)，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(chǔ)，主要通過(guò)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(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，以人工操作為主，并且其基礎(chǔ)的作用力較大、對(duì)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(shí)，出于對(duì)安全的考慮，在實(shí)際的施工過(guò)程中需要設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的護(hù)壁進(jìn)行保護(hù)。

圖1 半掏挖基礎(chǔ)圖

圖2 全掏挖基礎(chǔ)圖

（3）臺(tái)階基礎(chǔ)，其主要是借助土體以及鐵塔本身的重量來(lái)實(shí)現(xiàn)或者滿(mǎn)足抗拔和抗傾覆方面的要求，通常情況下適用于各類(lèi)巖石，地下水的存在會(huì)使得施工更加方便，但是工程造價(jià)往往比較高。同時(shí)由于該形式的基礎(chǔ)土方量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較非常大，相應(yīng)的便會(huì)對(duì)周?chē)沫h(huán)境造成一定的破壞。

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

（5）斜柱插入基礎(chǔ)與臺(tái)階、直柱板基礎(chǔ)一樣，利用土體和鐵塔本身的重量便能夠滿(mǎn)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(jì)性，相應(yīng)的配筋也會(huì)所降低。同時(shí)，普遍適用于無(wú)地下水和各類(lèi)巖土中，對(duì)于鋼筋和混凝土在數(shù)量方面的要求并不高。

2.2 對(duì)鐵塔基礎(chǔ)的電算分析

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)普遍應(yīng)用到鐵塔基礎(chǔ)的電算分析中，并且為有效解決工程類(lèi)的問(wèn)題提供了極大的便利，同樣高壓電網(wǎng)鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的相關(guān)力學(xué)特性離不開(kāi)相關(guān)計(jì)算機(jī)輔助軟件的科學(xué)分析，如鐵塔和鉆挖孔灌注樁基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件等。通過(guò)利用各種計(jì)算機(jī)軟件，在一定程度上有助于施工人員對(duì)鐵塔基礎(chǔ)相關(guān)參數(shù)的分析與計(jì)算，如上拔穩(wěn)定、地基以及傾覆穩(wěn)定等。另外，還能對(duì)鐵塔基礎(chǔ)構(gòu)建的具體要求和實(shí)際所能夠承受的力量進(jìn)行綜合、全面的考慮與分析，從而有利于對(duì)基礎(chǔ)施工方案進(jìn)行不斷的完善。

2.3 特殊施工環(huán)境下對(duì)鐵塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)

在山區(qū)等相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜的施工環(huán)境中，在對(duì)鐵塔的地基進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通常會(huì)采用先展開(kāi)地基平面，然后再進(jìn)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(zhǎng)，還會(huì)嚴(yán)重破壞周邊山林的生態(tài)環(huán)境。同時(shí)由于山地的坡面高高低低，鐵塔基礎(chǔ)的穩(wěn)定性便不能夠很好的保證，便需要對(duì)鐵塔四條腿的長(zhǎng)短進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，基本設(shè)計(jì)成長(zhǎng)短頸的形式，以此來(lái)彌補(bǔ)地面坡度的高低落差。通過(guò)對(duì)山區(qū)各個(gè)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(chǔ)上對(duì)鐵塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了科學(xué)的規(guī)劃，以此選取了以下五種最基礎(chǔ)的型式，對(duì)進(jìn)行了科學(xué)的分析。

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

圖3 巖石錨桿基礎(chǔ)

（2）巖石嵌固式基礎(chǔ)，各種風(fēng)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(qiáng)度并以此來(lái)抵抗基礎(chǔ)的外在荷載，所開(kāi)挖的土石方數(shù)量非常少，混凝土和鋼材的用量相對(duì)來(lái)說(shuō)非常少，因此在節(jié)約時(shí)間和投資成本的同時(shí)，施工相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)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(duì)基面的開(kāi)方，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行基面的開(kāi)方。

（3）直柱柔性基礎(chǔ)，屬于大開(kāi)挖基礎(chǔ)類(lèi)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(fēng)化程度比較強(qiáng)的巖石區(qū)域中非常適用。

（4）斜插式柔性基礎(chǔ)，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(guò)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(chǔ)地面上，因此能夠極大的保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，并且還能夠節(jié)省材料，有效的降低整體工程的造價(jià)。

圖4 斜插式柔性基礎(chǔ)圖

（5）臺(tái)階式剛性基礎(chǔ)，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(duì)較大的轉(zhuǎn)角塔地區(qū)。

2.4 在山區(qū)線路鐵塔基礎(chǔ)的實(shí)際施工過(guò)程中，需要注意的重要問(wèn)題

①為有效避免山洪對(duì)鐵塔的危害，在距離山頂較遠(yuǎn)的地方應(yīng)該修筑一定的排水溝，且排水溝要嚴(yán)格依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地形、順著坡延伸的方向依勢(shì)而建，排水口要盡可能的與塔位保持一段距離。②及時(shí)清理施工現(xiàn)場(chǎng)和開(kāi)挖基坑，將塔位的中心樁保留下來(lái)，并以中心樁作為鐵塔基礎(chǔ)深埋以及校對(duì)柱頂標(biāo)高的重要依據(jù)，如果不能很好的將其保留下來(lái)，便可以引出中心樁。③對(duì)于某些根開(kāi)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小的直線塔來(lái)說(shuō)，不宜將其塔腿設(shè)計(jì)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(hù)坡，進(jìn)行施工時(shí)需要確保嵌入地基的穩(wěn)定性，適當(dāng)?shù)牧粢恍B水孔。總之，相關(guān)的施工人員在施工的過(guò)程中需要注意以上幾點(diǎn)，確保施工工程的質(zhì)量。

3 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)高壓輸電線路鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的重要性日漸凸顯出來(lái)，如何促進(jìn)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(shè)領(lǐng)域進(jìn)行研究的關(guān)鍵性課題。鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)作為建設(shè)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(qiáng)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(gè)電路的安全平穩(wěn)運(yùn)行提供了重要的保障。綜上所述，本文結(jié)合具體的應(yīng)用，深入分析和研究了電網(wǎng)高壓輸電線路鐵塔的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，在實(shí)際設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，通過(guò)對(duì)鐵塔選型、電算、所能夠承受的電壓等級(jí)、地質(zhì)特點(diǎn)以及環(huán)境風(fēng)速等進(jìn)行了全面的考慮，逐漸建立起相對(duì)來(lái)說(shuō)比較完善的設(shè)計(jì)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(jì)性和安全性。

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1004-7344（2016）33-0101-02

2016-11-7