如何優化設計輸電線路鐵塔基礎選型

馮忠孝

摘 要：我國輸電線路建設的升級增加了高壓鐵塔的承重荷載，從而影響了鐵塔基礎的穩定性和安全性。鐵塔基礎一般易受滑坡、水文地質等非人為因素及施工工藝不良、設計方案欠合理等人為因素的影響，即可能造成鐵塔基礎沉降、位移或變形，甚至引起鐵塔倒塌。輸電線路工程中的人力消耗、材料、進度和造價等的占比較大。據此，在高壓輸電線路鐵塔基礎工程中，應針對不同的影響因素，選取相應的鐵塔基礎型式。分別針對在軟土地基與巖石地基環境下，高壓輸電線路鐵塔基礎選型的設計與優化。

關鍵詞：設計 輸電線路 鐵塔基礎 選型

導言

鐵塔作為電力傳輸中作為重要的支撐設施承載著整個輸電網絡的負載，尤其是隨著近些年電力網絡線路的升級改造，線路重力負載有了很大程度的上升，這會對鐵塔的基礎造成非常大的負載壓力，對于基礎來說是非常嚴峻的考驗。另外，輸電線路鐵塔基礎常常會受到所在區域的地質環境情況、氣候條件、施工方案等方面的影響，比較容易出現基礎下沉、基礎偏移甚至坍塌的情況，從而引發電力網絡的崩潰問題。所以對于輸電線路鐵塔基礎來說，不管是在選型還是在設計以及施工方面都要按照所在地的實際情況選擇合適的方案，保證基礎可以承載輸電線路的載荷，從而確保電力傳輸的安全性和穩定性。

1、鐵塔基礎選型

1.1 混凝土臺階式基礎

該基礎底板的臺階高寬比不小于1.0，基礎底板內不配置受力鋼筋，是國內傳統的基礎形式之一。其特點是混凝土耗量較大，因只需立柱配筋而臺階不配筋，鋼材耗量較小；鐵塔采用塔腳板與其預埋的地腳螺栓相連，容易校正；施工方便、工期較短。

1.2 鋼筋混凝土板式基礎

該基礎立柱和底板內均配置受力鋼筋，其底板的臺階寬高比不小于1.0（≤2.5），是國內傳統的基礎形式之一。其底板較寬，柔性較強，自重較輕，混凝土耗量較小，能極大的減小砂、石、水泥及水的運輸量。對山區、煤礦采空區的大直線塔、轉角塔尤其有利。因立柱和臺階均需配筋，所以鋼材耗量較大。

1.3 斜柱板式基礎

這種基礎形式是國內外通用的基礎形式之一，該基礎的主要特點是：基礎立柱坡度與塔腿主材坡度一致，塔腿主材角鋼直接插入底板，可減少基礎柱頂水平力，降低立柱正截面強度，縮小立柱斷面或配筋。底板雙向配筋，底板較薄，臺階寬高比可擴大至2.5，底板面積較大，適宜基礎淺埋和加大上拔土體而增加基礎抗拔能力。

1.4 巖石嵌固式基礎

嵌固式巖石基礎適用于巖石范圍較廣，強風化、中等風化及不能做直錨式巖石基礎的巖體地段，嵌固式巖石基礎可減少巖石的開挖量，不需運土回填，省去了模板，同時有利于保護植被環境。

1.5 掏挖基礎

底板同樣位于掏挖成型的土胎內，可充分發揮原狀土承載性能。掏挖的底板基坑不用支模、無須回填，減少了施工模板的運輸和施工難度；從環境上減少了開方和棄土對地表植被的破壞和污染，有利于防止水土流失，最大限度地保護山體不被破壞，但掏挖基礎易受地質、水文等諸多因素影響，在使用上受到一定程度的限制。

1.6 高低腿與高低立柱基礎配合使用

以往工程為取得塔基平面和保證塔位穩定，山丘大部分地區塔位基面均采取降基面處理。按傳統經驗，視土質穩定情況按基礎上拔土體外邊緣要留有1.0m～3.5m甚至更大的安全余度。

1.7 一般地段鐵塔基礎選型設計

遠距離的輸電線路雖然決定了鐵塔地基的復雜多樣性，但是大多數鐵塔使用的是普通基礎，適用于一般地段，此時可選擇的基礎類型比較多。主要使用的是掏挖類基礎和大開挖基礎。在地質允許的條件下，一般采用掏挖類基礎，可充分利用巖土的受力特性。地質不允許的時候則采用大開挖基礎。

掏挖類基礎分為全掏挖和半掏挖兩種型式。半掏挖基礎多用于地表土不易成形的時候。這兩種基礎的共同點就是都充分的利用了當地原狀土的力學性能，以提高基礎抗壓和抗傾覆承載能力，具有土方量小，用鋼量少，便于施工，節約能耗等優點。大開挖基礎：此種基礎形式多樣，用法也各不相同。按基礎中心與塔腿的關系可分為軸心基礎（基礎中心在塔腿的垂直線上）和偏心基礎（基礎中心在塔腿主材的延長線上）；按基礎本體受力狀態可分為剛性基礎和柔性基礎；按基礎主柱的形態又可分為直柱基礎和斜柱基礎。從大開挖基礎的分類方法可以看出：①受力方面，偏心基礎的中心在塔腿的延長線上，使得基底的邊緣應力下降，基礎的受力減小，從而減小了基礎的設計尺寸，減少了材料的使用，直接降低了工程的造價，所以偏心基礎的設計比軸心基礎的設計更為合理。②經濟效益方面，斜柱柔性基礎最好，直柱剛性基礎次之。但當線路經過的路段存在地下水時，斜插式剛性基礎的設計要優于斜插式柔性基礎。③斜柱在設計上使得柱的坡度和塔腿主體部分的坡度基本一致，減小了主柱正截面上的彎矩，可以減少主柱的截面尺寸和配筋，從而達到節省材料的目的，所以，正常情況下斜柱柔性基礎的設計比直柱柔性基礎的設計更為合理。

2、巖石地基環境下鐵塔基礎的選型設計

2.1 巖石錨樁基礎

此種基礎形式主要應用在表層裸露、具有比較小的風化情況并且質地比較硬的巖石之上。實際操作過程中，首先要采用沖擊鉆進行巖石表面的鉆孔，在鉆孔的同時要向上提取，防止鉆出的粉塵落入鉆好的孔內。之后再鉆好的孔內打入地腳螺栓。螺栓采用240×240的鋼筋骨架進行支撐，并且將混凝土砂漿注入其中，保證將地腳螺栓牢固的固定在巖石孔內，最后要在頂部位置澆筑鐵塔平臺，用于進行鐵塔的搭設。

一般情況下，可以按照巖石錨樁基礎能夠承受的載荷情況將基礎分為兩種形式，分別為：群錨式、直錨式。在群錨式基礎當中，需要將多根地腳螺栓埋入到巖石當中，從而得到比較高強度的支撐力。此種基礎主要用在具有較大基礎負荷的鐵塔之上，例如終端塔、轉角塔等方面；直錨式基礎的形式是在基礎的中心線位置埋入兩種或者4根地腳螺栓，此種方式基礎主要用在負載比較小的鐵塔上。

2.2 巖石嵌固基礎

此種形式的基礎主要用在風化程度比較大、比較容易開挖的軟質巖石之上，能夠最大程度上利用巖石所具有的剪切力，有效提升鐵塔基礎的抗拔承載能力。此種基礎的設計方案可以按照如下順序進行：①進行基坑的挖鑿。基坑主要是通過少量的炸藥定向爆破之后再通過人工的方式進行挖鑿。為了提升基礎所具有的穩定性，一般情況下將基坑設計成倒“Y”的形狀；②進行鋼筋立柱的搭設，并且澆筑混凝土，同時要采用振搗器對混凝土進行振搗直到混凝土不出現較為明顯的下降。由于“Y”型巖石嵌固基礎的土石方用量和混凝土用量都比較少，所以所消耗的工程造價相對較低，同時其具有較高的基礎抗拔能力，此種基礎主要被應用到巖石地質區域內鐵塔基礎的建設當中。

結束語

為確保傳輸線的可靠運行，應結合塔臺的基本設計，結合塔臺的選擇設計。本文根據高壓輸電線路的影響因素鐵路基礎選型、聯合類型的基礎上，分析了環境，軟土地基中的應用，然后簡要介紹了Y在內置類型的巖石基礎的環境中，應用程序的關注無論什么類型，在設計時，應首先沿著地質調查，并根據調查結果分析和塔基礎的應力特征，然后采用相關函數來優化其設計參數，以保證塔基礎的穩定的輸電線路安全運行水平。

參考文獻

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