鐘曉艷

(四川省電力設計院)

摘要: 電網高壓輸電線路中鐵塔設計是整個高壓輸電的關鍵建設部分，不同的輸電線路的地區環境及承受電壓等級不同，所以需要考慮的因素個相差甚大，故而鐵塔的基礎設計尤為重要。本文將對電網高壓輸電路鐵塔基礎的設計原則，技術特點及經濟進行比較，對現有的鐵特基礎設計及優化問題進行闡述。

關鍵詞: 電網高壓;輸電線路;鐵塔;基礎設計

引言

輸電線路鐵塔基礎是電網高壓輸電中最為基礎的部分，不僅要具有長期野外優良運行的基準，其分布也是長距離，使用條件也格外復雜，所以在設計時需要全面進行考慮，才能夠保證鐵塔長期運行的基本要求。鐵塔是通過荷載傳遞到地基中開始運行的，所以基礎的設計在整個鐵塔設計中占主體部分，根據鐵塔的選型，承受電壓等級及地區特點不同，鐵塔基礎的設計規劃及施工方案也不一，鐵塔基礎的設計要符合其運行的三大性能，安全性，實用性及經濟性，本文也是從這三大性能的要求進行鐵塔基礎設計闡述。

1鐵塔基礎的設計原則

鐵塔基礎設計原則包括兩方面的原則，其一是選型原則，鐵塔的運行環境及承受電壓等級等不同，其施工，造價，和占地的標準也各不相同，所以鐵塔的基礎形式也不一樣，其選擇是鐵塔基礎設計的基本。鐵塔建設也分為兩種，新建鐵塔主要采用的是直線塔，在跨越及轉角位置時使用的是角鐵塔，為減少經濟費用一般選擇占地面積較小的鐵塔，這樣的選擇是標準選擇，但實際的鐵塔選型要根據具體情況選定。若是鐵塔的更新維護，一般都是從增加鐵塔高度及減少水平距離入手。總的來說鐵塔的選型不僅要考慮經濟費用，更要注意安全及環境要求。

其二是設計原則，為保證輸電線路的優良運行，鐵塔基礎設計的選型對鐵塔基礎的施工建設起到決定性作用，各地地質的不同，基礎型式分為很多種，一般的基礎形式選擇的是淺埋后通過地板增加基礎尺寸及自重提高鐵塔的穩定性能，直線塔及承力塔都是使用的淺埋形式。這兩類設計原則都需要從實際環境及工作電壓等級進行考慮，本文重點介紹的是山區鐵塔的基礎設計及其施工注意事項。

2鐵塔基礎設計技術特點及比較

鐵塔基礎設計需要注意三個方面，其一是常用基礎分類，其二是鐵塔基礎電算分析，其三是特殊情況下的鐵塔基礎設計，這是鐵塔基礎設計的標準考慮因素。鐵塔的基礎分類基本分為掏挖類基礎，大開挖基礎兩大類，其中掏挖類基礎又分為全掏挖及半掏挖，大開挖基礎根據地基的影響分為軸心基礎及偏心基礎，根據基礎的受力狀態分為剛性基礎及柔性基礎，根據主柱的形態的不同又可以分為直柱基礎及斜柱基礎。

(1)掏挖類基礎介紹

掏挖基礎的選擇標準是根據地表土進行的，當地表土不易成型時采用的是半掏挖基礎，地表土松軟一成型時則是選擇全掏挖基礎。這兩類掏挖基礎的最大特點就是能夠充分利用地基原狀土的力學性能，對地基的抗拔及抗傾覆性能進行提升而且十分地經濟化。開挖土量及鋼材用量少，施工也較為簡單，但就目前的設計經驗來看，其適用范圍比較小，僅適用與直線型鐵塔及0～30度的轉角塔，所以實用性不及大開挖基礎，但經濟性及安全性卻很優良，故而其應用與大開挖基礎相差無幾。

(2)大開挖基礎的技術經濟特點比較

大開挖基礎類型分類較多，軸心基礎的地基應力不均勻，基礎尺寸大，鋼材用料及混凝土用量都高于偏心基礎，所以就軸心基礎及偏心基礎比較來看，偏心基礎更為出色這是因為偏心基礎是將基礎中心放在了塔腿主材的延長線上，不僅平衡了地基的應力受力狀態，還減少了地基尺寸，在減少材料的同時保證了地基的穩定性，故而更為經濟化。偏心直柱剛性基礎與偏心直柱柔性基礎相比，其經濟性也更高，但都低于斜插式柔性基礎，在水分較高的地質中，直線型塔的斜插式剛性基礎則高過斜插式柔性基礎。但就直柱柔性基礎與斜柱柔性基礎比較來看，由于斜柱與塔腿主材坡度一致，故而減小了在主柱截面上的彎矩，主柱的用材少于直柱，材料用量低于直柱柔性基礎，所以適用范圍更廣。轉角塔與終端塔的施工中，基礎頂面一定要進行預偏設定，轉角度大于30時，預偏值數較高，所以難以計算插入角鋼的預偏值，此外由于要保證斜柱底部基礎的穩定性，所以底腳螺拴要進行火曲操作，但也因為如此無法保證加工質量與受力性能，所以在實際施工中，即使斜柱基礎的綜合性能高于直柱，但在30到90度轉角塔及終端塔中一般都采用偏心直柱剛性基礎。大開挖基礎的選型標準如下:斜插式柔性基礎適用于自立式直線型塔及0到30度轉角塔，因為斜插式柔性基礎能夠充分利用土側抗力，主要力量都傳給了地基，所以保證了基礎的整體穩定性，用量也是減少了不少，經濟性良好;斜插式剛性基礎適用于地下水或考慮土的浮重時，這是由于斜插式剛性基礎的自重較大，能夠很好地進行承力;偏心直柱剛性基礎適用于30到90度不等的轉角塔及終端塔，以保證基礎底部的受力穩定及加工質量。當然這樣的適用標準不是一定的，由于各地的環境各有差異，所以選型標準也會略有改動，主要還是根據實際具體情況選定。

3山區鐵塔的基礎設計

為了在山區地段進行鐵塔建設，所以要選擇出最優化的施工措施，在考慮構建的構造要求及承載力的同時，還要進行鐵塔基礎電算進行分析。一般來說高壓電網鐵塔基礎設計需要依靠計算機輔助軟件，進行鐵塔力學分析計算，所以施工人員在施工前要將各參數進行核對，從而設計出最優化的施工方案。

在山區進行鐵塔建設時，其基礎設計一般有五種，巖石錨桿基礎，巖石嵌固式基礎，直柱柔性基礎，斜插式柔性基礎，臺階式剛性基礎這五種，不同的基礎選擇是根據山區地形，地質段巖石分布及巖性特點和山區坡度進行的，每一種基礎的適用類型如下:巖石錨桿基礎主要應用于山區巖石覆蓋層較淺的，巖石未風化或風化程度較低的山體穩定地段，這類基礎不會對當地的生態環境造成影響，施工周期也較短，用材少;巖石嵌固式基礎相對與巖石桿基礎的適用范圍更廣，適用于各種風化程度的巖石地帶，利用的是巖石自身的強度抵抗能力，人工掏挖成型，土石方開挖量少，鋼筋和混凝土的用量都較少，減少了運輸量，但由于我國為防止水土流失所以對基面開方有嚴格的規定，在內坡值在1到1.5m的時候，施工的面不能太大，但可以在縱向梯形截面增加兩級圓臺增加上拔安全度及省略了風化層設置，使得施工更加的經濟化及安全化;直柱柔性基礎適用于丘陵區黃土粉狀，碎石土及較難掏挖的強風化巖石，這類基礎需要大面積開方，所以施工難度較大;斜插式柔性基礎適用于0到30度的耐張轉角塔，這類基礎的適用范圍不高，但在平原黃土地區及水位較低的地帶;臺階式剛性基礎與斜插式柔性基礎差不多但其更適用與轉角度更大的轉角塔。

結語

綜上所述，電網高壓輸電線路鐵塔的基礎設計主要在于選型和地形及性能考慮，在各類基礎選型中，不僅考慮到鐵塔的類型更要考慮基礎的構建施工過程，地形的考慮主要是基于鐵塔的工作環境考慮，所以鐵塔基礎設計前一定要對地質及環境進行全方面的考查才是。

參考文獻:

[1]劉志華.對電網高壓輸電線路鐵塔基礎設計淺析《硅谷》，2011

[2]韓建國.電網高壓輸電線路鐵塔基礎設計解析[J].《城市建設理論研究:電子版》，2013

[3]鄧咸俊.電網高壓輸電線路鐵塔基礎設計淺析[J].《中國新技術新產品》，2016

[4]周文濤，韓軍科，楊靖波，黃林存，楊風利，劉煥成輸電鐵塔主材加固方法試驗[J].電網與清潔能源.2016(07)

[5]傅春蘅.高壓輸電線路鐵塔結構設計幾點分析[J].電力建設2013(01)