架空輸電線路桿塔基礎問題及改進方法探討

楊斌 陳應權 曾臻 周云

摘 要：架空輸電線路桿塔是輸電線路中的關鍵組成部分，桿塔的科學合理結構是其持續穩定運行的重要保障，也對輸電線路整體的運營發揮著重要作用，一定程度上關系到電力系統整體的運行安全。架空輸電線路桿通過使用相應的絕緣子，將輸電線固定于桿塔上，從而提高爬電距離，實現電能的穩定傳輸。由于架空輸電線路桿塔的重要性與特殊性，在實際的設計施工及后續維護運營工作中應該全面細致。文章對架空輸電線路桿塔的基礎問題及相應的一系列改進方法進行了深入探討，從而有效提高架空輸電線路桿塔的相關工作質量，促進供電系統的長遠可持續化發展。

關鍵詞：架空輸電線路；桿塔；基礎問題；改進方法

中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）24-0111-02

隨著我國城市經濟的迅速發展，城市的建設工作也取得了巨大成效，為了滿足城市的發展需要，城市電網系統也相應的在不斷進行改進。作為供電系統的重要組成部分，架空輸電線路桿塔的結構設計及施工等所面臨的一系列問題也逐漸變多，本文結合架空輸電線路桿塔基礎問題的分析及我供電局的工作經驗，對具體改進方法進行探討。

1 架空輸電線路桿塔基礎面臨的主要問題分析

架空輸電線路桿塔基礎主要是指被掩埋到地下的桿塔部分，這部分基礎的主要作用是確保桿塔在投入使用后，不會因地質下沉或者其他外在力量的影響，出現傾斜、變形甚至倒塌等情況。架空輸電線路桿塔基礎施工的良好質量，能夠為高壓電網的穩定運行提供有力保障，以往架空輸電線路桿塔基礎會因底層混凝土的老化，會出現塔基沉陷、滑坡、桿塔基礎積水以及沖刷等問題，甚至會直接導致桿塔倒塔等嚴重問題。結合單位的工作經驗，沿海地區架空輸電線路桿塔基礎主要影響因素表現為以下幾個方面。

1.1 軟土等特殊地質環境的考驗

地形地質條件會對架空輸電線路桿塔基礎等重要部分產生影響，結合我單位在深圳地區的工作經驗進行分析，區域位于珠三角地區又同時在沿海地區，地形上同時受到海岸地形環境和三角洲地形環境的影響，故土質較為復雜。在軟土等特殊地質環境下，架空輸電線路桿塔基礎不僅要考慮到常規設計施工要求，還需要考慮到地質環境的變化，使塔基的后期沉降、傾斜等不會對其正常使用造成過大影響。軟土等特殊地質環境下的架空輸電線路桿塔基礎往往較為脆弱，如何對其進行優化設計及施工是目前需要解決的迫切性問題。

此外，由于地質沉降等因素，也會導致架空輸電線路桿塔基礎后期出現傾斜等情況，造成巨大隱患，需要在實際工作中慎重考慮。

1.2 因風荷載引起的桿塔損壞缺乏有效的處理措施

位于沿海地區的架空輸電線路桿塔會因臺風等強風因素造成巨大損害。所以，如何綜合分析風動力效應，精確考慮桿塔及其基礎受到風力的影響程度，具有重要意義。通過把握風力與桿塔兩者間的互相作用力，采取完善的抗風防風技術手段，能夠有效保障架空輸電線路桿塔的安全。

1.3 設計方法存在一定缺陷

架空輸電線路桿塔基礎工程具有一定的特殊性，實際設計施工工作也較為復雜，目前在進行架空輸電線路桿塔基礎施工時，一部分單位依舊沿用以往的總安全系數方法，沒有結合實際情況適當加入分項系數設計方法。隨著架空輸電線路桿塔基礎工程的逐漸發展，傳統的總安全系數法已經逐漸跟不上時代需求，需要使用新型系數法取而代之。

2 架空輸電線路桿塔基礎問題的改進方法

2.1 不同地形環境下架空輸電線路桿塔基礎的選擇

隨著供電系統的逐漸發展，高壓電網的建設工作也逐漸變多，在此過程中，電壓等級一直提高，架空輸電線路桿塔基礎所承受的外部壓力也逐漸變大，相應的架空輸電線路桿塔基礎的長度、體積也有所增加，工程量變大。結合以往的工作經驗來看，架空輸電線路桿塔基礎工程的施工期、運輸量及費用三個部分分別占據了總工程55%、65%、10～20%的比例。為了最大程度上減少架空輸電線路桿塔基礎施工的材料消耗，將施工期縮減到最短，有效優化資金投入，需要結合實際情況進行具體分析，針對不同輸電線路基礎的類型，采用組合相應的改進方法。

2.1.1 地質環境較好情況下的掏挖類基礎

此類型在近幾年我國的電網建設工作當中廣泛應用，其優點在于充分挖掘了施工地原狀土自身的承載能力，從而有效較少了開挖工程量。此類型的基礎掏挖中，一般而言土石方的開挖工程量應該小于混凝土澆筑型的土石方填筑工程量。

掏挖類基礎施工方式又可以分為全掏挖型與半掏挖型兩種形式。后者一般針對成型度較低的地質土壤。兩種方式都能夠充分挖掘施工地原狀土的潛在能力，最大程度上避免基礎后期的側向走形，且該類型的基礎具有良好的抗拔出、抗傾斜等優越的承載能力。

目前該方法在地質條件較為苛刻，地下水平均水位較高、地質環境惡劣等環境下不宜使用，應及時調整為其他方法。在實際工作當中應當盡量避免過寬的底板，保持基礎作用力平衡和塔基承載力的均勻。

2.1.2 地質環境較惡劣時的灌注樁基礎

灌注樁為主的基礎，主要利用我國逐漸完善并高速發展中的基礎交通設施。具有較強的適應能力，成本投入較為合理，施工方法也較為簡單便利，在其他領域也有所應用。

灌注樁為主的基礎一般用于地質環境較為惡劣的區域，最常見的有地下水含量較高、地下軟土及淤泥積淀較厚還有河網等區域，針對坡度較陡且主桿需要較大的加高的陡峭坡體環境有明顯效果。

該方法目前在開挖基坑時需要存在相應的護臂，對施工方式等方面的要求較為嚴格，施工難度相應稍大，基礎的材料投入量大，具有較高的綜合造價，另外也需要配有相對應的檢測辦法。

2.1.3 施工面積較大的大開挖基礎

同以上兩種類型相比，大開挖基礎主要針對范圍較大區域的全面挖掘，這一基礎型式的具體施工工藝較為繁瑣。通過基礎的受力情況可以分成剛、柔兩個部分。前者的施工手法較簡單，基礎掩埋坑度較淺，主要利用自身重量來同外部上拔力抗衡，不過這一手法往往需要投入巨大的資金，且實際使用區域也具有局限性。后者利用鋼筋混凝土底板，充分挖掘了桿塔基礎層上覆蓋土的重量和性能，綜合造價比普通的混凝土更為偏移。

2.2 不同地質環境下架空輸電線路桿塔基礎的后期處理

較為常見的桿塔基礎地質問題包含了基礎的崩陷、坍塌、滑坡等，相應的處理辦法也較多，文章選取最為常見的四種方法進行分析。

2.2.1 強夯法

此方法主要針對碎砂石土、飽和性較差的粉土與粘性土、后期容易濕陷型的黃土等架空輸電線路桿塔基土質。而若存在飽和度較高的粘性土或粉土等特殊地質，則應該在實際工作時，往夯坑中回填粗顆粒性材料從而濕陷強夯置換工作，一般采用塊石、碎石等材料為宜，具體應根據施工現場情況進行調整。

2.2.2 換填法

此方法主要針對架空輸電線路桿塔基礎受力層地質較軟，不足以承載桿塔上部結構的荷載和塔基的多方面要求，一般通過在受力層換填土墊層的方式來強化較軟的地質及塔基。在有效提升塔基的綜合承載能力基礎上，盡量減輕桿塔完工后的沉降情況，并且提高軟土地質層的排水性能及土壤固結效率，避免因溫度高低差變化過大引起凍脹現象，并進一步解決膨脹土質的脹縮問題。

2.2.3 砂石樁法

此方法多用于擠密松散型的砂土、粘性土、素填及雜填土等地質情況和塔基，用來提高塔基與地質的綜合承載能力，并減少壓縮情況的出現，在遇到可能出現液化的地質塔基時也能夠使用此方法。砂石樁法主要利用樁的擠密作用，還有施工時的振動作用等綜合作用，提高樁基周邊土壤環境的綜合密度，進而提升架空輸電線路桿塔基礎綜合承載力，并降低該區域土壤的壓縮性。

2.2.4 振沖法

該方法與砂石樁法所針對的地質塔基情況基本類似，但工作原理有巨大差異，此方法主要利用振動器進行沖水及振動工作，從而利用壓力水流動作用，帶走土壤中的泥粒，并逐漸生成相應的振沖孔。在振沖過程中，用砂、石等穩固性材料回填，在借助振沖器的振動沖擊作用力，把回填材料和樁進行壓縮，配合原有塔基變為復合型塔基，從而有效提升了塔基負荷能力，促進架空輸電線路桿塔的安全穩定使用。

桿塔基礎結構及形式的選用，用該嚴格參考周邊地形環境、工程地質、水文條件以及施工環境和運輸環境等眾多因素。針對地形環境、水文地質情況等方面應該有更加詳細的把握。在設計桿塔構造時，應當結合計算機放樣繪圖手段，配合手動校正的手段，完成桿塔基礎構造的設計。在對桿塔基礎進行分析和優化時，應該以設計桿塔構造階段的最終方案為依據，建立相應的力學模型，并對桿塔基礎的強度進行全面分析，制定相應出相應的優化方案，使桿塔基礎的結構較為牢固。在最后，通過計算機計算，結合之前的設計方案、強度分析及優化方案等工作當中的數據，繪制出明確的施工圖，并對應進行編號，做出施工過程明細表。此方法能夠保證桿塔基礎設計施工各階段工作的互相獨立，又能夠提高各部分的聯系性，使得架空輸電線路桿塔基礎設計施工更為自動高效化。該方法在有效優化桿塔基礎的設計及施工成本上對與地形相適應的新型桿塔基礎進行了有效探索，值得推廣。

3 結 語

架空輸電線路桿塔基礎的設計施工方法優化，能夠為輸電線路整體的安全性提供重要保障，通過對不同地質環境下架空輸電線路桿塔基礎的設計及建設方法深入分析，可以選擇最為合適的設計施工方案，優化工程的資金投入。只有采取因地制宜式的科學合理方法，才能促進該事業的長期發展。

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