电网高压输电线路铁塔基础设计浅析

电网高压输电线路铁塔基础设计浅析

钟晓艳

（四川省电力设计院）

摘要：电网高压输电线路中铁塔设计是整个高压输电的关键建设部分，不同的输电线路的地区环境及承受电压等级不同，所以需要考虑的因素个相差甚大，故而铁塔的基础设计尤为重要。本文将对电网高压输电路铁塔基础的设计原则，技术特点及经济进行比较，对现有的铁特基础设计及优化问题进行阐述。

关键词：电网高压；输电线路；铁塔；基础设计

引言

输电线路铁塔基础是电网高压输电中最为基础的部分，不仅要具有长期野外优良运行的基准，其分布也是长距离，使用条件也格外复杂，所以在设计时需要全面进行考虑，才能够保证铁塔长期运行的基本要求。铁塔是通过荷载传递到地基中开始运行的，所以基础的设计在整个铁塔设计中占主体部分，根据铁塔的选型，承受电压等级及地区特点不同，铁塔基础的设计规划及施工方案也不一，铁塔基础的设计要符合其运行的三大性能，安全性，实用性及经济性，本文也是从这三大性能的要求进行铁塔基础设计阐述。

1铁塔基础的设计原则

铁塔基础设计原则包括两方面的原则，其一是选型原则，铁塔的运行环境及承受电压等级等不同，其施工，造价，和占地的标准也各不相同，所以铁塔的基础形式也不一样，其选择是铁塔基础设计的基本。铁塔建设也分为两种，新建铁塔主要采用的是直线塔，在跨越及转角位置时使用的是角铁塔，为减少经济费用一般选择占地面积较小的铁塔，这样的选择是标准选择，但实际的铁塔选型要根据具体情况选定。若是铁塔的更新维护，一般都是从增加铁塔高度及减少水平距离入手。总的来说铁塔的选型不仅要考虑经济费用，更要注意安全及环境要求。

其二是设计原则，为保证输电线路的优良运行，铁塔基础设计的选型对铁塔基础的施工建设起到决定性作用，各地地质的不同，基础型式分为很多种，一般的基础形式选择的是浅埋后通过地板增加基础尺寸及自重提高铁塔的稳定性能，直线塔及承力塔都是使用的浅埋形式。这两类设计原则都需要从实际环境，及工作电压等级进行考虑，本文重点介绍的是山区铁塔的基础设计及其施工注意事项。

2铁塔基础设计技术特点及比较

铁塔基础设计需要注意三个方面，其一是常用基础分类，其二是铁塔基础电算分析，其三是特殊情况下的铁塔基础设计，这是铁塔基础设计的标准考虑因素。铁塔的基础分类基本分为掏挖类基础，大开挖基础两大类，其中掏挖类基础又分为全掏挖及半掏挖，大开挖基础根据地基的影响分为轴心基础及偏心基础，根据基础的受力状态分为刚性基础及柔性基础，根据主柱的形态的不同又可以分为直柱基础及斜柱基础。

（1）掏挖类基础介绍

掏挖基础的选择标准是根据地表土进行的，当地表土不易成型时采用的是半掏挖基础，地表土松软一成型时则是选择全掏挖基础。这两类掏挖基础的最大特点就是能够充分利用地基原状土的力学性能，对地基的抗拔及抗倾覆性能进行提升，而且十分地经济化。开挖土量及钢材用量少，施工也较为简单，但就目前的设计经验来看，其适用范围比较小，仅适用与直线型铁塔及0～30度的转角塔，所以实用性不及大开挖基础，但经济性及安全性却很优良，故而其应用与大开挖基础相差无几。

（2）大开挖基础的技术经济特点比较

大开挖基础类型分类较多，轴心基础的地基应力不均匀，基础尺寸大，钢材用料及混凝土用量都高于偏心基础，所以就轴心基础及偏心基础比较来看，偏心基础更为出色。这是因为偏心基础是将基础中心放在了塔腿主材的延长线上，不仅平衡了地基的应力受力状态，还减少了地基尺寸，在减少材料的同时保证了地基的稳定性，故而更为经济化。偏心直柱刚性基础与偏心直柱柔性基础相比，其经济性也更高，但都低于斜插式柔性基础，在水分较高的地质中，直线型塔的斜插式刚性基础则高过斜插式柔性基础。但就直柱柔性基础与斜柱柔性基础比较来看，由于斜柱与塔腿主材坡度一致，故而减小了在主柱截面上的弯矩，主柱的用材少于直柱，材料用量低于直柱柔性基础，所以适用范围更广。转角塔与终端塔的施工中，基础顶面一定要进行预偏设定，转角度大于30时，预偏值数较高，所以难以计算插入角钢的预偏值，此外由于要保证斜柱底部基础的稳定性，所以底脚螺拴要进行火曲操作，但也因为如此无法保证加工质量与受力性能，所以在实际施工中，即使斜柱基础的综合性能高于直柱，但在30到90度转角塔及终端塔中一般都采用偏心直柱刚性基础。

大开挖基础的选型标准如下：斜插式柔性基础适用于自立式直线型塔及0到30度转角塔，因为斜插式柔性基础能够充分利用土侧抗力，主要力量都传给了地基，所以保证了基础的整体稳定性，用量也是减少了不少，经济性良好；斜插式刚性基础适用于地下水或考虑土的浮重时，这是由于斜插式刚性基础的自重较大，能够很好地进行承力；偏心直柱刚性基础适用于30到90度不等的转角塔及终端塔，以保证基础底部的受力稳定及加工质量。当然这样的适用标准不是一定的，由于各地的环境各有差异，所以选型标准也会略有改动，主要还是根据实际具体情况选定。

3山区铁塔的基础设计

为了在山区地段进行铁塔建设，所以要选择出最优化的施工措施，在考虑构建的构造要求及承载力的同时，还要进行铁塔基础电算进行分析。一般来说高压电网铁塔基础设计需要依靠计算机辅助软件，进行铁塔力学分析计算，所以施工人员在施工前要将各参数进行核对，从而设计出最优化的施工方案。

在山区进行铁塔建设时，其基础设计一般有五种，岩石锚杆基础，岩石嵌固式基础，直柱柔性基础，斜插式柔性基础，台阶式刚性基础这五种，不同的基础选择是根据山区地形，地质段岩石分布及岩性特点和山区坡度进行的，每一种基础的适用类型如下：岩石锚杆基础主要应用于山区岩石覆盖层较浅的，岩石未风化或风化程度较低的山体稳定地段，这类基础不会对当地的生态环境造成影响，施工周期也较短，用材少；岩石嵌固式基础相对与岩石锚杆基础的适用范围更广，适用于各种风化程度的岩石地带，利用的是岩石自身的强度抵抗能力，人工掏挖成型，土石方开挖量少，钢筋和混凝土的用量都较少，减少了运输量，但由于我国为防止水土流失所以对基面开方有严格的规定，在内坡值在1到1.5m的时候，施工的面不能太大，但可以在纵向梯形截面增加两级圆台增加上拔安全度及省略了风化层设置，使得施工更加的经济化及安全化；直柱柔性基础适用于丘陵区黄土粉状，碎石土及较难掏挖的强风化岩石，这类基础需要大面积开方，所以施工难度较大；斜插式柔性基础适用于0到30度的耐张转角塔，这类基础的适用范围不高，但在平原黄土地区及水位较低的地带；台阶式刚性基础与斜插式柔性基础差不多，但其更适用与转角度更大的转角塔。

结语

综上所述，电网高压输电线路铁塔的基础设计主要在于选型和地形及性能考虑，在各类基础选型中，不仅考虑到铁塔的类型更要考虑基础的构建施工过程，地形的考虑主要是基于铁塔的工作环境考虑，所以铁塔基础设计前一定要对地质及环境进行全方面的考查才是。

参考文献：

[1]刘志华.对电网高压输电线路铁塔基础设计浅析.[J].《硅谷》 ，2011

[2]韩建国.电网高压输电线路铁塔基础设计解析.[J].《城市建设理论研究：电子版》 ，2013

[3]邓咸俊.电网高压输电线路铁塔基础设计浅析.[J].《中国新技术新产品》 ，2016

[4]周文涛，韩军科，杨靖波，黄林存，杨风利，刘焕成.输电铁塔主材加固方法试验[J].电网与清洁能源.2016（07）

[5]傅春蘅.高压输电线路铁塔结构设计几点分析[J].电力建设.2013（01）