電網高壓輸電線路鐵塔基礎設計淺析

鄧咸俊

（國網四川省電力公司廣安供電公司，四川 廣安 638000）

電網高壓輸電線路鐵塔基礎設計淺析

鄧咸俊

（國網四川省電力公司廣安供電公司，四川 廣安 638000）

鐵塔基礎設計是輸電線路建設中非常重要的部分，基礎施工過程中的勞動總量、工程造價和工期消耗量都占整個電網工程的主要部分。在設計輸電線路鐵塔基礎的過程中，要充分考慮鐵塔選型、承受電壓等級、所在地區地質特點、環境風速等條件，建立一套完善的設計規劃和施工方案，保證鐵塔的安全性、實用性和經濟性。本文對高壓電網輸電線路鐵塔基礎設計過程中的鐵塔基礎設計原則、常用基礎選型比較等方面進行了深入地探討，并對鐵塔基礎設計和優化過程中要注意的一些問題進行了分析，對實際施工過程有一定的指導意義。

高壓輸電線；鐵塔設計；基礎設計；基礎分類

高壓電網設計過程中輸電線路的設計是一項非常重要的內容，其中，鐵塔基礎對輸電線路提供支撐，是保證輸電線路安全的重要設施，對電力系統的安全穩定運行具有非常重要的影響。因此，必須通過創新的科學技術和優化方案，努力加強鐵塔基礎設計相關領域的研究，這樣才能保證當前快速增長的電網建設需求。

一、鐵塔基礎設計原則

（一）選型原則

不同鐵塔在施工、造價和占地上都有著不同的標準和要求，因此選擇合適的鐵塔基礎形式十分重要。對于新建工程，通常要選擇直線桿；對于跨越和轉交位置要使用角鐵塔，這種方式相對簡單，對提高線路安全很重要；對于回歸線路較多的施工，通常使用占地較小的鐵塔，否則會造成桿頂的變形，進而增加基礎維護費用；對于線路老化的更新工程，要適當提高鐵塔高度，縮小水平距離。在進行基礎設計時，不僅要滿足經濟和安全的需求，還要滿足環境的要求。

（二）設計原則

鐵塔基礎設計是輸電線路中最重要的基礎部分，鐵塔基礎設計的選型，對輸電線路的施工建設具有決定作用。由于地質原因，目前基礎形式分為很多類型，通常是首先淺埋，然后適當增加地板基礎尺寸，提高基礎自重等方式保證鐵塔的穩定。直線塔和承力塔則常使用深埋方式。

二、鐵塔基礎設計

（一）常用基礎分類

常用的鐵塔基礎設計主要包括如下幾種類型：掏挖基礎是指使用土體的本身特性讓混凝土自然成型，這樣不僅能夠節約時間和成本，而且由于開挖土量較小，施工過程也非常簡單。人工灌注基礎是通過土體本身讓混凝土自然成型，考慮到施工安全等問題，需要設計護壁。這種方式的施工相對復雜，適用于人工條件下，基礎作用力大、地形或地質條件影響較大的領域。臺階基礎主要利用土體與鐵塔的自重來達到抗傾覆和抗拔的要求。但是由于大開挖形式的基礎土方量較大，因此會嚴重影響周圍的環境。直柱板基礎利用土體與鐵塔的自重來達到抗傾覆和抗拔的要求，使用地腳螺栓連接鐵塔。這種方式在無地下水的區域比較適用，尤其是運輸困難的塔位。斜柱插入基礎同樣利用土體與鐵塔的自重來達到抗傾覆和抗拔的要求，主要特點是塔腿和斜柱的主材坡度保持一致，因此降低了配筋，是非常經濟的一種基礎類型。在實際施工過程中，斜柱插入基礎在無地下水環境的各類巖土上都非常適用，對鋼筋量和混凝土量的需求較小，所以從投資角度考慮，可以設為首選基礎；掏挖基礎在無地下水環境下的軟巖和黏性土中比較適用，土方量開挖較小，對保護環境，降低投資十分重要，可以設為常用基礎；臺階基礎適合各類巖石，有地下水時施工非常方便，但是投資相對較高；直柱板基礎適用于無地下水的各類巖石，投資較高；人工樁基礎適用于黏性土和軟巖中，基礎作用力較大，投資費用較高。

（二）鐵塔基礎電算分析

隨著科技的發展，計算機技術也得到了廣泛地推廣，為很多工程計算類問題帶來了巨大的便利。高壓電網鐵塔基礎設計需要依靠計算機輔助軟件對鐵塔的力學特性進行分析計算，現在常用的設計軟件包括鐵塔基礎優化設計軟件、鉆挖孔灌注樁基礎設計軟件等。通過上述軟件的分析，施工人員能夠對鐵塔基礎的上拔穩定、下壓、地基和傾覆穩定等相關參數進行計算，同時還能綜合考慮基礎構建的構造要求和承載力，進而設計最優化的鐵塔基礎施工方案。

（三）特殊施工環境下的鐵塔基礎設計

對于山區地質條件下的鐵塔基礎設計，之前的做法通常是先開平基面，然后再深挖基礎，這種方式的施工周期較長，而且會對周邊山林的生態環境造成很大的影響。考慮到山地的坡面高低不齊，無法完全保證基礎的4個腿基同時穩定，這時就需要對鐵塔的長短腿進行適當地調整，將鐵塔基礎設計成長短頸的形式，以彌補地面的高差不足。基礎的高差大小要與長短頸相適應，并開少量基面。完成基礎以后，要將坡面推平，使山地的面貌恢復原樣。河坎、道路周邊的鐵塔基礎設計中，鐵塔位置的提供通常不盡如人意。尤其是在車道與河道形成的路夾中，無法布置常用的正方形基礎。這時如果換成灌注樁等基礎類型又會顯著提高工程造價。因此，我們可以將基礎底板設計為長方形，將立柱設計為正方形，立柱的邊和底板的邊不平行，并分別設置在塔身和路邊。

（四）鐵塔基礎在設計時需要注意的問題

對于地質松軟的地區，進行灌注樁設計時要按照實際情況合理增加鋼筋的保護層厚度，并適當提高施工混凝土的設計標號，同時，根據混凝土的抗裂要求采用較小直徑的群樁。在施工現場需要進行及時地清理和開挖，塔位中心樁需要保留，它可以作為柱頂標與基礎洞底標高校核的參考對象。如果去除了中心樁，要把中心樁從設施中引出。對于根開較小的直線塔，不宜按照高低腿方式進行設計。對于不穩定的山體，要構筑一個護坡，護坡的施工過程要保證嵌入地基的穩定，同時要留有一定的排水孔。

結論

本文以實際應用為基礎，對高壓輸電線路鐵塔的基礎選型與設計進行了深入地研究。輸電線路的鐵塔基礎在設計的過程中，要充分考慮鐵塔選型、鐵塔電算、承受電壓等級、所在地區地質特點、環境風速等條件，建立完善的設計規劃和施工方案，保證鐵塔的安全性和經濟性。隨著我國經濟的快速發展，輸電線路鐵塔基礎的設計日益重要，在實際的工程建設中，如何提高鐵塔的可靠性、穩定性和安全性，是未來電網建設領域研究的重要課題。

［1］傅春衡.高壓輸電線路鐵塔結構設計幾點分析［J］.電力建設，2003（1）：28-36.

［2］周文濤，韓軍科.輸電鐵塔主材加固方法試驗［J］.電網與清潔能源，2009（7）：35-44.

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