輸電線路桿塔基礎設計探索

任玉會，李 鑫

（1.中國電建集團吉林省電力勘測設計院有限公司，吉林 長春 130022；2.中國電力工程顧問集團東北電力設計院有限公司，吉林 長春 130021）

桿塔屬于保證輸電線路良好運行的關鍵基礎設施，其性能是否能夠得以充分發揮，會對輸電線路經濟效益與服務功能產生較大的影響[1]。電力線路施工環節，桿塔成本與工程總成本比例大概為1:3,因此須要重點做好桿塔選擇及設計工作，保證輸電線路正常運行。桿塔基礎設計過程中，相關設計人員須要根據輸電線路實際需求，將設計環節的細節問題實施全面處理，通過這樣的方式，保證桿塔設計質量，在后期使用中滿足實際建設要求。桿塔基礎設計環節，相關設計人員須要重點關注以下內容：（1）對線路施工概況加以明確，保證設計環節可選擇桿塔數量；（2）設計環節需要根據施工要求，科學選擇桿塔類型，促進電力系統良好運行；（3）桿塔基礎設計環節，應與桿塔使用壽命及自然不利因素結合，選擇有效的設計方法嚴格控制成本支出，降低占地面積。由此可以看出，輸電線路的良好運行，離不開桿塔基礎的科學設計。

1 輸電線路桿塔基礎面臨的問題

輸電線路桿塔基礎表示的是桿塔被掩埋到地下的部分，其主要作用是保證桿塔使用穩定性，不會受到外力或地質下沉的影響，發生變形、傾斜等不良問題。桿塔基礎設計與施工質量，會對輸電線路運行產生較大影響，當前輸電線路桿塔基礎主要面臨以下問題：（1）地質環境復雜。桿塔基礎土質比較為復雜，常常會出現軟土等不良地質環境，輸電線路桿塔基礎不僅要滿足常規設計要求，還應對地質環境變化進行考慮，避免使用期間出現嚴重的沉降問題。并且，特殊地質環境下，桿塔基礎較為脆弱，如何通過有效的設計方案保證桿塔基礎穩定已經成為重點關注的一個問題。（2）桿塔后期應用時，會受到風荷載影響，但在此方面的處理措施仍不夠完善，設計環節應重點對風動力效應進行綜合分析，通過抗風防風技術，確保桿塔安全性。（3）設計方案存在缺陷。桿塔基礎工程較為特殊，設計工作存在一定的復雜性，不過現階段，一些單位仍選擇傳統總安全系數的方式，未根據實際情況實施分項系數設計，這種情況下，不能很好地滿足現代化桿塔基礎設計要求，因此在實際設計環節，須要積極探究新型的設計方案，不斷提升設計水平。

2 輸電線路桿塔基礎優化設計

2.1 路徑設計原則

輸電線路桿塔基礎設計應遵循以下原則：首先，選擇路徑時，盡量選取地形較好、長度較短、水文及地質條件滿足設計標準的路徑；其次，不可對自然資源產生破壞，盡量避開植被茂密的區域，以免增加輸送電過程的危險性，同時也能對植被資源進行保護。最后，路徑選擇過程中，須要通過調查研究的方式，了解周邊沿線民眾意愿，避免出現大量的房屋拆遷、農田占用情況。

2.2 基礎選型處理

灌注樁基礎處理。當前，我國電力配電系統得以快速發展，相關人員應選擇有效的方式，做好輸電線路桿塔基礎選型處理工作。地形條件不同的情況下，在基礎建設方法上也會有所差異，通過應用灌注樁基礎處理的方式，能夠使基礎具備更強的抗壓能力。如某施工單位地下水含量較高且存在較多淤泥沉積的區域施工中，選擇了灌注樁基礎處理方式，不僅提升了材料使用效率，還降低了施工難度。

掏挖類基礎處理。經不斷發展，掏挖類基礎結構應用日益廣泛，在該結構的使用下，能夠將原有土地結構承載能力更好發揮出來，減少土地開挖總量。如某施工部門重點計算了土石方的開挖總量，對開挖總量進行了嚴格控制，使其低于混凝土澆筑型土石方填筑工程總量。實際操作環節，施工單位細化了掏挖類基礎處理方式，共分為2 種類型，一種是半掏挖類型，另一種是全掏挖類型。通過半掏挖的方式進行成型度較低的土壤結構處理，能夠使土壤具備更強的基礎承載能力。

大開挖基礎處理。全面開挖在輸電線路桿塔基礎中較為常見，應用的技術為大開挖基礎，通常而言，施工技術人員可按照基礎受力情況，對選擇剛性施工還是柔性施工做出判斷，其中，剛性施工方法操作簡單，基礎埋深較淺，主要是依據設備構件自重，抵抗外界作用力。不過這種方式成本較高，在應用范圍上也有所限制。而柔性施工是將鋼筋混凝土作為底板，可使基礎層上覆蓋土重量及性能得到改善。選型過程中，應綜合考慮桿塔承受外力、工程工期、計算工程造價、地質條件等，保證桿塔選型的科學性及合理性。

2.3 桿體定位優化

一般可選擇通用塔型，如果地形地質特殊，應綜合考慮選線情況、施工條件等因素，進行合理選擇。在滿足使用標準件要求的基礎上，重點分析桿塔形式的合理性[2]。在綠化帶邊緣布置時，盡可能選擇多回直線鋼制桿塔，節約城市用地。對于轉角較大的區域，應選擇挖孔樁基礎加角鋼塔。若線路布置較為密集，應選擇緊湊的塔型，如果存在較高的地面障礙物，需要適當提升基礎質量及桿塔高度。桿塔定位中，相關設計人員應結合地形情況進行設計，通常情況下，應遵循以下原則：（1）不可將其布置于土質松軟、水量較多且交通便利的區域；（2）配置間距時，應防止因為差異過大，影響到桿塔間的平衡性；（3）若存在導線交叉情況，須要適當降低間距；（4）完成立桿后，應實施檢測、驗證，對桿塔線路進行檢查，使其滿足實際使用要求，若發現存在問題，應重新測算、定位。

2.4 桿塔基礎后期處理

強夯法。強夯法屬于桿塔基礎處理中較為常見的一種方式，在碎砂石土、粘性土、飽和性較差的粉土等土質中較為適用，在特殊地質處理中，須要將粗顆粒材料回填到夯坑中，首選碎石及塊石等材料，實際應按照現場情況作出科學調整。

換填法。這一處理方式主要用于受力層地質較軟的桿塔基礎處理中，通常是在受力層換填土墊層的方式，對塔基與地質進行強化[3]。保證塔基綜合承載能力的情況下，最大程度上避免桿塔出現較為嚴重的沉降情況，同時也能使軟土地質具備更高的土壤固結效率與排水性能，防止由于溫差過大出現凍脹情況。

砂石樁法。這種方法在緊密松散型地質及塔基中較為適用，能夠有效提升塔基綜合承載力，同時可減少壓縮問題的發生，也適用于存在液化的地質塔基。實際使用環節，在擠密與振動作用協同作用下，提升土壤密度，使桿塔基礎具備更強的承載力。

振沖法。這種方式在適用地質塔基上，與砂石樁法基本相同，不過在工作原理上存在較大差異，實際使用環節，通過振動器開展沖水及振動工作，受到壓力水流動作用影響，將土壤中的泥粒沖走，同時獲得振沖孔。振沖環節，選擇穩固性材料進行回填，利用振沖器壓縮回填材料，與原有塔基配合下，形成復合型塔基，獲得更高的塔基負荷能力，使輸電線路桿塔更為安全穩定。

3 輸電線路桿塔基礎設計注意事項

輸電線路桿塔基礎設計環節，會存在較多影響因素，為提升輸電線路桿塔基礎設計水平，應重點關注以下因素：

選用桿塔基礎形式與結構時，應對周邊地形環境、施工環境、工程地質、運輸環境及水文條件等因素進行分析，從而更加詳細地了解水文地質以及地形環境等情況。桿塔構造設計環節，須要通過計算機放樣繪圖方式[4]，結合手動矯正，設計桿塔基礎構造。優化桿塔基礎時，應將設計桿塔構造階段最終方案作為主要依據，構建力學模型，同時全面分析桿塔基礎強度，制定出科學、合理地優化方案，保證桿塔基礎結構的牢固性與安全性。經過計算機計算與原有設計方案等數據結合，進行施工圖繪制，同時對應做出編號，形成施工過程明細表。通過這樣的方式，可以保證基礎設計各項工作具備較強的獨立性，且彼此間能夠相互聯系，使基礎設計更加高效。

重視地下水及地表水影響。輸電線路桿塔基礎設計中，會受到地下水位的不良影響，因此，在實際設計環節，須要通過有效的方式，將其危害性降至最低，有效控制地下水，為獲得較好地控制效果，應對地下水特質進行全面分析，科學選擇樁基礎型式。選擇桿塔基礎型式時，還應對地表水進行考慮，基礎設計環節，不可在靠近河流或雨量充沛的位置立塔，若必須要在以上區域立塔，應設置護坡及排水溝，防止桿塔基礎覆土層受到地表水沖刷，還應對基礎進行深埋處理。

重視中心樁保護。做好中心樁保護工作，能夠確保輸電線路桿塔基礎的安全性與穩定性，例如山區現場定位環節，相關工作人員須要按照塔位塔基斷面數據，開展基礎配置工作，同時，還應將中心樁作為基準，強化中樁保護，若沒有做好中心樁保護工作，會導致施工無法滿足設計要求[5]。開展中心樁保護工作時，應保證具備較好的全面性，防止后續施工環節中心樁出現損壞，使桿塔基礎應用安全性得到進一步提升。

做好桿塔類型選擇工作。輸電線路桿塔基礎設計環節，還應加大對桿塔的關注力度，主要的目的是保證桿塔結構與基礎具備較好的吻合度，防止由于桿塔自身結構不合理，影響到基礎作用的良好發揮，因此，在實際工作中，應實施雙向協調分析，保證桿塔選用類型合理的同時，更好地提升桿塔基礎設計水平。

4 結束語

綜上所述，輸電線路中桿塔基礎設計尤為重要，是電力系統良好運行的關鍵，更是保證電力企業發展的基礎前提。實際設計環節，不僅需要做好路徑設計優化、基礎選型處理、桿體定位優化、桿塔基礎后期處理等工作，還應對基礎設計多方面影響因素進行綜合考慮，從而提升桿塔基礎設計水平，更好地發揮出輸電線路桿塔的作用。