送电线路铁塔基础设计优化策略研究

送电线路铁塔基础设计优化策略研究

张新源

广东天联电力设计有限公司广东广州510663

摘要：为了确保送电输电线路的安全、平稳、连续运行，避免杆塔及其基础外部受到损伤，务必要适时强化针对送电线路铁塔结构及其基础设计的研究与总结工作。本文主要对送电线路铁塔基础设计优化策略进行了分析与探讨，以供同仁参考。

关键词：送电线路；铁塔基础设计；优化策略

一、前言

近来年，随着电网建设、送电线路改造力度也在不断加大。而铁塔基础作为送电线路体系的重要组成部分，在设计、施工等方面都具有明显的行业特点，终究一点就是要保证铁塔基础设计的安全、可靠。因此，本文主要对送电线路铁塔基础设计优化策略进行了分析与探讨，以供同仁参考。

二、送电线路钢塔基础开挖选型分析

表1、送电线路钢塔基础开挖型式汇总

（1）掏挖类基础

掏挖类基础分为全掏挖和半掏挖两种型式。当地表土不易成型时，采用半掏挖基础。这两种基础的最大特点是能够充分利用地基原状土的力学性能，提高基础的抗拔、抗倾覆承载能力。具有开挖土方量小，钢材用量少，节省模板，施工简单，节省投资等优点。按我们设计和使用经验，本基础仅用于各种直线型塔及0-30°转角塔。

大开挖基础。各种大开挖基础的技术经济比较大开挖基础型式较多，按基础对地基的影响可分为轴心基础(基础中心在塔脚的垂直线上)和偏心基础(基础中心在塔腿主材的延长线上)；按基础本体受力状态可分为刚性基础和柔性基础；按基础主柱的形态又可分为直柱基础和斜柱(斜插)基础。

1)偏心基础的特点是基础中心位于塔腿主材的延长线上，减小了作用在基底边缘的应力，使基础受力更趋合理，减小了基础尺寸，从而达到了节省材料，降低工程造价的目的，偏心基础优于轴心基础。从经济上比较，偏心直柱刚性基础优于直柱柔性基础，但略差于斜插式柔性基础。当有地下水时，对于直线型塔则斜插式刚性基础优于斜插式柔性基础。

2）斜柱的主要特点是斜柱与塔腿主材坡度一致，减小了作用在主柱正截面上的弯矩，使主柱的截面尺寸和配筋相应减少，从而节省了材料。所以，斜柱柔性基础优于直柱柔性基础。

3）由于转角塔和终端塔施工时基础顶面需要预偏，当转角度数大于30°以上时预偏值较大，对插入角钢的预偏值很难计算准确。另外，采用斜柱基础用底脚螺栓与塔脚连接，则底脚螺栓需要火曲，加工质量和受力性能难以保证。因此，虽然在综合造价上较斜柱基础高，但为了配合采用底脚螺栓与塔脚连接构造的需要，对于30-60°转角塔、60-90°转角塔及终端塔宜采用偏心直柱刚性基础。

稳定和本身的强度，而且能节省材料、降低造价。

三、山区地段铁塔基础设计

综合分析山区不同地形、各个地质段的岩土分布以及岩性特点，并结合上部铁塔结构的规划，我们常采用五种基础型式:

（1)岩石锚杆基础:主要适用于山区岩石覆盖层较浅，岩石风化程度较低且山体稳定的塔位处。它采用岩石钻孔机械成孔，具有施工周期短，耗材少，不破坏山区植被和岩体等特点，能较好的保护生态环境。

（2)岩石嵌固式基础:适用于各种风化程度的岩石，它采用人工掏挖成型，能充分利用了岩石自身的强度抵抗基础外荷载，具有土石方开挖量少，钢材和混凝土用量少，运输量小，节省投资，方便施工等特点。为防比水土流失，减少基面开方量，设计时，我们对基面开方有严格的规定。

内边坡值一般为1-1.5m，清理施工作业面时不能随意加大，施工作业面清理后，若有与上部铁塔结构相碰的山体应予以局部开挖。与一般设计的岩石嵌固式基础不同的是:在原纵向梯形截面下又加筑了两级圆台，它具有两大好处:①增曾加了基础上拔安全度。两级圆台高5OOmm，相当于将基础深埋了5OOmm，且底盘向四周各延伸300mm，增加了基础地面与地基的接触面积。②省略了防风化层的设置，因为5OOmm厚的天然岩体的防风化能力要远远高于仅5Omm厚的水泥沙浆防风化层，况且水泥沙浆防风化层极易损坏。岩石嵌固式基础又可以分为插入角钢式和底脚螺栓式，应区分不同的塔腿结构使用。插入角钢式的钢材用量要低于底脚螺栓式，且施工较为方便。为配合上部结构高低腿的使用和地形的需要，我们也可将底脚螺栓式的岩石嵌固式基础主柱适当抬高，一般400-700mm。

（3)直柱柔性基础:适用于丘陵区黄土状粉土、碎石土以及较难掏挖成型的强风化岩石，它属于大开挖基础类型。

(4)斜插式柔性基础:适用于平原区黄土状粉土且地下水位较低的直线塔、0-30°的耐张转角塔。

(5)台阶式刚性基础:适用于平原区黄土状粉土且地下水位较低、转角度数较大的耐张转角塔。

四、铁塔基础设计的主要优化措施

（1）强化铁塔基础。山区送电线路的基础选择，针对运输或者浇筑混凝土难度比较大的地方，最好选择预制装配式或者金属基础；针对电杆以及拉线最好选择预制装配式基础。设计时需分析并计算铁塔基础的受力情况，首先必须确保安全，对于轴心受压及受拉的基础，应选择不一样的K值。新基础计算的前提是地基承载力应符合设计要求，如果属于淤泥或者淤泥质土，则务必重新进行设计。总而言之，基础型式应当充分考虑沿线地质、施工条件及杆塔型式，并且充分结合基础稳定性、基础位移、采空区、上拔角、倾覆及洪泛区等各种综合因素进行设计。

（2）降低杆塔接地电阻。高压送电线路的抗雷水平与其接地电阻成反比关系，应按各基杆塔土壤电阻率的实际，尽量降低杆塔的接地电阻，这既是提升耐雷水平的前提，也是最经济可行的措施。也就是:1)杆塔所在地如果能够水平放设，可以采取水平外延接地的措施，这样不仅能够降低工频接地电阻，还能使冲击接地电阻降低；2)如果地下较深的土壤电阻率偏低的话，可以选择竖井式或者深埋式的接地极；3）敷设有效的降阻剂；4）尽量使用更多的盐、酸、碱及木炭等物质。

(3)主力杆塔的选型优化设计。在杆塔选型中，一般采用根据工程导线型号及水文气象地质特定情况而选择在工程所在地区使用了多年的杆塔型。按照安全可靠、经济合理、维护方便和有利于环保；山区杆塔应依据地形特点，配合不等高基础，采用全方位长短腿结构形式；平地和丘陵等运输与施工方便地段，宜采用拉线杆塔和钢筋混凝土杆；在走廊清理费用比较高及走廊较狭窄的地带，宜采用导线三角形排列或垂直的杆塔，并考虑V型、V型、Y型和L型的绝缘子串，在满足安全性和经济性的基础上减少线路走廊宽度。

五、结语

综上所述，输电线路铁塔设计工作必须遵循科学的原理，确保综合指标满足实际需要，确保其可以在电力行业中起到非常关键的作用，能够促进电业的快速发展与进步。铁塔基础设计不仅应充分利用先进的思想与理念，还应能确保输电线路安全环保、简单实用、科学合理、经济运行。

参考文献

[1]6850515-2010110kV-750kV架空输电线路设计规范[S]

[2]李强.基于架空输电线路设计的研究[J].中国新技术新产品.2010(18)