鐘曉艷

(四川省電力設(shè)計(jì)院)

摘要: 電網(wǎng)高壓輸電線路中鐵塔設(shè)計(jì)是整個(gè)高壓輸電的關(guān)鍵建設(shè)部分，不同的輸電線路的地區(qū)環(huán)境及承受電壓等級(jí)不同，所以需要考慮的因素個(gè)相差甚大，故而鐵塔的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尤為重要。本文將對(duì)電網(wǎng)高壓輸電路鐵塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)原則，技術(shù)特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)進(jìn)行比較，對(duì)現(xiàn)有的鐵特基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及優(yōu)化問題進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞: 電網(wǎng)高壓;輸電線路;鐵塔;基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

引言

輸電線路鐵塔基礎(chǔ)是電網(wǎng)高壓輸電中最為基礎(chǔ)的部分，不僅要具有長(zhǎng)期野外優(yōu)良運(yùn)行的基準(zhǔn)，其分布也是長(zhǎng)距離，使用條件也格外復(fù)雜，所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要全面進(jìn)行考慮，才能夠保證鐵塔長(zhǎng)期運(yùn)行的基本要求。鐵塔是通過荷載傳遞到地基中開始運(yùn)行的，所以基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)在整個(gè)鐵塔設(shè)計(jì)中占主體部分，根據(jù)鐵塔的選型，承受電壓等級(jí)及地區(qū)特點(diǎn)不同，鐵塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)規(guī)劃及施工方案也不一，鐵塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要符合其運(yùn)行的三大性能，安全性，實(shí)用性及經(jīng)濟(jì)性，本文也是從這三大性能的要求進(jìn)行鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)闡述。

1鐵塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)原則

鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則包括兩方面的原則，其一是選型原則，鐵塔的運(yùn)行環(huán)境及承受電壓等級(jí)等不同，其施工，造價(jià)，和占地的標(biāo)準(zhǔn)也各不相同，所以鐵塔的基礎(chǔ)形式也不一樣，其選擇是鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本。鐵塔建設(shè)也分為兩種，新建鐵塔主要采用的是直線塔，在跨越及轉(zhuǎn)角位置時(shí)使用的是角鐵塔，為減少經(jīng)濟(jì)費(fèi)用一般選擇占地面積較小的鐵塔，這樣的選擇是標(biāo)準(zhǔn)選擇，但實(shí)際的鐵塔選型要根據(jù)具體情況選定。若是鐵塔的更新維護(hù)，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(jīng)濟(jì)費(fèi)用，更要注意安全及環(huán)境要求。

其二是設(shè)計(jì)原則，為保證輸電線路的優(yōu)良運(yùn)行，鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的選型對(duì)鐵塔基礎(chǔ)的施工建設(shè)起到?jīng)Q定性作用，各地地質(zhì)的不同，基礎(chǔ)型式分為很多種，一般的基礎(chǔ)形式選擇的是淺埋后通過地板增加基礎(chǔ)尺寸及自重提高鐵塔的穩(wěn)定性能，直線塔及承力塔都是使用的淺埋形式。這兩類設(shè)計(jì)原則都需要從實(shí)際環(huán)境及工作電壓等級(jí)進(jìn)行考慮，本文重點(diǎn)介紹的是山區(qū)鐵塔的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及其施工注意事項(xiàng)。

2鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)及比較

鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需要注意三個(gè)方面，其一是常用基礎(chǔ)分類，其二是鐵塔基礎(chǔ)電算分析，其三是特殊情況下的鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，這是鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)考慮因素。鐵塔的基礎(chǔ)分類基本分為掏挖類基礎(chǔ)，大開挖基礎(chǔ)兩大類，其中掏挖類基礎(chǔ)又分為全掏挖及半掏挖，大開挖基礎(chǔ)根據(jù)地基的影響分為軸心基礎(chǔ)及偏心基礎(chǔ)，根據(jù)基礎(chǔ)的受力狀態(tài)分為剛性基礎(chǔ)及柔性基礎(chǔ)，根據(jù)主柱的形態(tài)的不同又可以分為直柱基礎(chǔ)及斜柱基礎(chǔ)。

(1)掏挖類基礎(chǔ)介紹

掏挖基礎(chǔ)的選擇標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)地表土進(jìn)行的，當(dāng)?shù)乇硗敛灰壮尚蜁r(shí)采用的是半掏挖基礎(chǔ)，地表土松軟一成型時(shí)則是選擇全掏挖基礎(chǔ)。這兩類掏挖基礎(chǔ)的最大特點(diǎn)就是能夠充分利用地基原狀土的力學(xué)性能，對(duì)地基的抗拔及抗傾覆性能進(jìn)行提升而且十分地經(jīng)濟(jì)化。開挖土量及鋼材用量少，施工也較為簡(jiǎn)單，但就目前的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)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(zhuǎn)角塔，所以實(shí)用性不及大開挖基礎(chǔ)，但經(jīng)濟(jì)性及安全性卻很優(yōu)良，故而其應(yīng)用與大開挖基礎(chǔ)相差無幾。

(2)大開挖基礎(chǔ)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)比較

大開挖基礎(chǔ)類型分類較多，軸心基礎(chǔ)的地基應(yīng)力不均勻，基礎(chǔ)尺寸大，鋼材用料及混凝土用量都高于偏心基礎(chǔ)，所以就軸心基礎(chǔ)及偏心基礎(chǔ)比較來看，偏心基礎(chǔ)更為出色這是因?yàn)槠幕A(chǔ)是將基礎(chǔ)中心放在了塔腿主材的延長(zhǎng)線上，不僅平衡了地基的應(yīng)力受力狀態(tài)，還減少了地基尺寸，在減少材料的同時(shí)保證了地基的穩(wěn)定性，故而更為經(jīng)濟(jì)化。偏心直柱剛性基礎(chǔ)與偏心直柱柔性基礎(chǔ)相比，其經(jīng)濟(jì)性也更高，但都低于斜插式柔性基礎(chǔ)，在水分較高的地質(zhì)中，直線型塔的斜插式剛性基礎(chǔ)則高過斜插式柔性基礎(chǔ)。但就直柱柔性基礎(chǔ)與斜柱柔性基礎(chǔ)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(chǔ)，所以適用范圍更廣。轉(zhuǎn)角塔與終端塔的施工中，基礎(chǔ)頂面一定要進(jìn)行預(yù)偏設(shè)定，轉(zhuǎn)角度大于30時(shí)，預(yù)偏值數(shù)較高，所以難以計(jì)算插入角鋼的預(yù)偏值，此外由于要保證斜柱底部基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，所以底腳螺拴要進(jìn)行火曲操作，但也因?yàn)槿绱藷o法保證加工質(zhì)量與受力性能，所以在實(shí)際施工中，即使斜柱基礎(chǔ)的綜合性能高于直柱，但在30到90度轉(zhuǎn)角塔及終端塔中一般都采用偏心直柱剛性基礎(chǔ)。大開挖基礎(chǔ)的選型標(biāo)準(zhǔn)如下:斜插式柔性基礎(chǔ)適用于自立式直線型塔及0到30度轉(zhuǎn)角塔，因?yàn)樾辈迨饺嵝曰A(chǔ)能夠充分利用土側(cè)抗力，主要力量都傳給了地基，所以保證了基礎(chǔ)的整體穩(wěn)定性，用量也是減少了不少，經(jīng)濟(jì)性良好;斜插式剛性基礎(chǔ)適用于地下水或考慮土的浮重時(shí)，這是由于斜插式剛性基礎(chǔ)的自重較大，能夠很好地進(jìn)行承力;偏心直柱剛性基礎(chǔ)適用于30到90度不等的轉(zhuǎn)角塔及終端塔，以保證基礎(chǔ)底部的受力穩(wěn)定及加工質(zhì)量。當(dāng)然這樣的適用標(biāo)準(zhǔn)不是一定的，由于各地的環(huán)境各有差異，所以選型標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)略有改動(dòng)，主要還是根據(jù)實(shí)際具體情況選定。

3山區(qū)鐵塔的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

為了在山區(qū)地段進(jìn)行鐵塔建設(shè)，所以要選擇出最優(yōu)化的施工措施，在考慮構(gòu)建的構(gòu)造要求及承載力的同時(shí)，還要進(jìn)行鐵塔基礎(chǔ)電算進(jìn)行分析。一般來說高壓電網(wǎng)鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需要依靠計(jì)算機(jī)輔助軟件，進(jìn)行鐵塔力學(xué)分析計(jì)算，所以施工人員在施工前要將各參數(shù)進(jìn)行核對(duì)，從而設(shè)計(jì)出最優(yōu)化的施工方案。

在山區(qū)進(jìn)行鐵塔建設(shè)時(shí)，其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一般有五種，巖石錨桿基礎(chǔ)，巖石嵌固式基礎(chǔ)，直柱柔性基礎(chǔ)，斜插式柔性基礎(chǔ)，臺(tái)階式剛性基礎(chǔ)這五種，不同的基礎(chǔ)選擇是根據(jù)山區(qū)地形，地質(zhì)段巖石分布及巖性特點(diǎn)和山區(qū)坡度進(jìn)行的，每一種基礎(chǔ)的適用類型如下:巖石錨桿基礎(chǔ)主要應(yīng)用于山區(qū)巖石覆蓋層較淺的，巖石未風(fēng)化或風(fēng)化程度較低的山體穩(wěn)定地段，這類基礎(chǔ)不會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成影響，施工周期也較短，用材少;巖石嵌固式基礎(chǔ)相對(duì)與巖石桿基礎(chǔ)的適用范圍更廣，適用于各種風(fēng)化程度的巖石地帶，利用的是巖石自身的強(qiáng)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(yùn)輸量，但由于我國為防止水土流失所以對(duì)基面開方有嚴(yán)格的規(guī)定，在內(nèi)坡值在1到1.5m的時(shí)候，施工的面不能太大，但可以在縱向梯形截面增加兩級(jí)圓臺(tái)增加上拔安全度及省略了風(fēng)化層設(shè)置，使得施工更加的經(jīng)濟(jì)化及安全化;直柱柔性基礎(chǔ)適用于丘陵區(qū)黃土粉狀，碎石土及較難掏挖的強(qiáng)風(fēng)化巖石，這類基礎(chǔ)需要大面積開方，所以施工難度較大;斜插式柔性基礎(chǔ)適用于0到30度的耐張轉(zhuǎn)角塔，這類基礎(chǔ)的適用范圍不高，但在平原黃土地區(qū)及水位較低的地帶;臺(tái)階式剛性基礎(chǔ)與斜插式柔性基礎(chǔ)差不多但其更適用與轉(zhuǎn)角度更大的轉(zhuǎn)角塔。

結(jié)語

綜上所述，電網(wǎng)高壓輸電線路鐵塔的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主要在于選型和地形及性能考慮，在各類基礎(chǔ)選型中，不僅考慮到鐵塔的類型更要考慮基礎(chǔ)的構(gòu)建施工過程，地形的考慮主要是基于鐵塔的工作環(huán)境考慮，所以鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)前一定要對(duì)地質(zhì)及環(huán)境進(jìn)行全方面的考查才是。

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