輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計探索

任玉會，李 鑫

（1.中國電建集團(tuán)吉林省電力勘測設(shè)計院有限公司，吉林 長春 130022；2.中國電力工程顧問集團(tuán)東北電力設(shè)計院有限公司，吉林 長春 130021）

桿塔屬于保證輸電線路良好運行的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其性能是否能夠得以充分發(fā)揮，會對輸電線路經(jīng)濟(jì)效益與服務(wù)功能產(chǎn)生較大的影響[1]。電力線路施工環(huán)節(jié)，桿塔成本與工程總成本比例大概為1:3,因此須要重點做好桿塔選擇及設(shè)計工作，保證輸電線路正常運行。桿塔基礎(chǔ)設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員須要根據(jù)輸電線路實際需求，將設(shè)計環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)問題實施全面處理，通過這樣的方式，保證桿塔設(shè)計質(zhì)量，在后期使用中滿足實際建設(shè)要求。桿塔基礎(chǔ)設(shè)計環(huán)節(jié)，相關(guān)設(shè)計人員須要重點關(guān)注以下內(nèi)容：（1）對線路施工概況加以明確，保證設(shè)計環(huán)節(jié)可選擇桿塔數(shù)量；（2）設(shè)計環(huán)節(jié)需要根據(jù)施工要求，科學(xué)選擇桿塔類型，促進(jìn)電力系統(tǒng)良好運行；（3）桿塔基礎(chǔ)設(shè)計環(huán)節(jié)，應(yīng)與桿塔使用壽命及自然不利因素結(jié)合，選擇有效的設(shè)計方法嚴(yán)格控制成本支出，降低占地面積。由此可以看出，輸電線路的良好運行，離不開桿塔基礎(chǔ)的科學(xué)設(shè)計。

1 輸電線路桿塔基礎(chǔ)面臨的問題

輸電線路桿塔基礎(chǔ)表示的是桿塔被掩埋到地下的部分，其主要作用是保證桿塔使用穩(wěn)定性，不會受到外力或地質(zhì)下沉的影響，發(fā)生變形、傾斜等不良問題。桿塔基礎(chǔ)設(shè)計與施工質(zhì)量，會對輸電線路運行產(chǎn)生較大影響，當(dāng)前輸電線路桿塔基礎(chǔ)主要面臨以下問題：（1）地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜。桿塔基礎(chǔ)土質(zhì)比較為復(fù)雜，常常會出現(xiàn)軟土等不良地質(zhì)環(huán)境，輸電線路桿塔基礎(chǔ)不僅要滿足常規(guī)設(shè)計要求，還應(yīng)對地質(zhì)環(huán)境變化進(jìn)行考慮，避免使用期間出現(xiàn)嚴(yán)重的沉降問題。并且，特殊地質(zhì)環(huán)境下，桿塔基礎(chǔ)較為脆弱，如何通過有效的設(shè)計方案保證桿塔基礎(chǔ)穩(wěn)定已經(jīng)成為重點關(guān)注的一個問題。（2）桿塔后期應(yīng)用時，會受到風(fēng)荷載影響，但在此方面的處理措施仍不夠完善，設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)重點對風(fēng)動力效應(yīng)進(jìn)行綜合分析，通過抗風(fēng)防風(fēng)技術(shù)，確保桿塔安全性。（3）設(shè)計方案存在缺陷。桿塔基礎(chǔ)工程較為特殊，設(shè)計工作存在一定的復(fù)雜性，不過現(xiàn)階段，一些單位仍選擇傳統(tǒng)總安全系數(shù)的方式，未根據(jù)實際情況實施分項系數(shù)設(shè)計，這種情況下，不能很好地滿足現(xiàn)代化桿塔基礎(chǔ)設(shè)計要求，因此在實際設(shè)計環(huán)節(jié)，須要積極探究新型的設(shè)計方案，不斷提升設(shè)計水平。

2 輸電線路桿塔基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計

2.1 路徑設(shè)計原則

輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：首先，選擇路徑時，盡量選取地形較好、長度較短、水文及地質(zhì)條件滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的路徑；其次，不可對自然資源產(chǎn)生破壞，盡量避開植被茂密的區(qū)域，以免增加輸送電過程的危險性，同時也能對植被資源進(jìn)行保護(hù)。最后，路徑選擇過程中，須要通過調(diào)查研究的方式，了解周邊沿線民眾意愿，避免出現(xiàn)大量的房屋拆遷、農(nóng)田占用情況。

2.2 基礎(chǔ)選型處理

灌注樁基礎(chǔ)處理。當(dāng)前，我國電力配電系統(tǒng)得以快速發(fā)展，相關(guān)人員應(yīng)選擇有效的方式，做好輸電線路桿塔基礎(chǔ)選型處理工作。地形條件不同的情況下，在基礎(chǔ)建設(shè)方法上也會有所差異，通過應(yīng)用灌注樁基礎(chǔ)處理的方式，能夠使基礎(chǔ)具備更強(qiáng)的抗壓能力。如某施工單位地下水含量較高且存在較多淤泥沉積的區(qū)域施工中，選擇了灌注樁基礎(chǔ)處理方式，不僅提升了材料使用效率，還降低了施工難度。

掏挖類基礎(chǔ)處理。經(jīng)不斷發(fā)展，掏挖類基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)用日益廣泛，在該結(jié)構(gòu)的使用下，能夠?qū)⒃型恋亟Y(jié)構(gòu)承載能力更好發(fā)揮出來，減少土地開挖總量。如某施工部門重點計算了土石方的開挖總量，對開挖總量進(jìn)行了嚴(yán)格控制，使其低于混凝土澆筑型土石方填筑工程總量。實際操作環(huán)節(jié)，施工單位細(xì)化了掏挖類基礎(chǔ)處理方式，共分為2 種類型，一種是半掏挖類型，另一種是全掏挖類型。通過半掏挖的方式進(jìn)行成型度較低的土壤結(jié)構(gòu)處理，能夠使土壤具備更強(qiáng)的基礎(chǔ)承載能力。

大開挖基礎(chǔ)處理。全面開挖在輸電線路桿塔基礎(chǔ)中較為常見，應(yīng)用的技術(shù)為大開挖基礎(chǔ)，通常而言，施工技術(shù)人員可按照基礎(chǔ)受力情況，對選擇剛性施工還是柔性施工做出判斷，其中，剛性施工方法操作簡單，基礎(chǔ)埋深較淺，主要是依據(jù)設(shè)備構(gòu)件自重，抵抗外界作用力。不過這種方式成本較高，在應(yīng)用范圍上也有所限制。而柔性施工是將鋼筋混凝土作為底板，可使基礎(chǔ)層上覆蓋土重量及性能得到改善。選型過程中，應(yīng)綜合考慮桿塔承受外力、工程工期、計算工程造價、地質(zhì)條件等，保證桿塔選型的科學(xué)性及合理性。

2.3 桿體定位優(yōu)化

一般可選擇通用塔型，如果地形地質(zhì)特殊，應(yīng)綜合考慮選線情況、施工條件等因素，進(jìn)行合理選擇。在滿足使用標(biāo)準(zhǔn)件要求的基礎(chǔ)上，重點分析桿塔形式的合理性[2]。在綠化帶邊緣布置時，盡可能選擇多回直線鋼制桿塔，節(jié)約城市用地。對于轉(zhuǎn)角較大的區(qū)域，應(yīng)選擇挖孔樁基礎(chǔ)加角鋼塔。若線路布置較為密集，應(yīng)選擇緊湊的塔型，如果存在較高的地面障礙物，需要適當(dāng)提升基礎(chǔ)質(zhì)量及桿塔高度。桿塔定位中，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合地形情況進(jìn)行設(shè)計，通常情況下，應(yīng)遵循以下原則：（1）不可將其布置于土質(zhì)松軟、水量較多且交通便利的區(qū)域；（2）配置間距時，應(yīng)防止因為差異過大，影響到桿塔間的平衡性；（3）若存在導(dǎo)線交叉情況，須要適當(dāng)降低間距；（4）完成立桿后，應(yīng)實施檢測、驗證，對桿塔線路進(jìn)行檢查，使其滿足實際使用要求，若發(fā)現(xiàn)存在問題，應(yīng)重新測算、定位。

2.4 桿塔基礎(chǔ)后期處理

強(qiáng)夯法。強(qiáng)夯法屬于桿塔基礎(chǔ)處理中較為常見的一種方式，在碎砂石土、粘性土、飽和性較差的粉土等土質(zhì)中較為適用，在特殊地質(zhì)處理中，須要將粗顆粒材料回填到夯坑中，首選碎石及塊石等材料，實際應(yīng)按照現(xiàn)場情況作出科學(xué)調(diào)整。

換填法。這一處理方式主要用于受力層地質(zhì)較軟的桿塔基礎(chǔ)處理中，通常是在受力層換填土墊層的方式，對塔基與地質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)化[3]。保證塔基綜合承載能力的情況下，最大程度上避免桿塔出現(xiàn)較為嚴(yán)重的沉降情況，同時也能使軟土地質(zhì)具備更高的土壤固結(jié)效率與排水性能，防止由于溫差過大出現(xiàn)凍脹情況。

砂石樁法。這種方法在緊密松散型地質(zhì)及塔基中較為適用，能夠有效提升塔基綜合承載力，同時可減少壓縮問題的發(fā)生，也適用于存在液化的地質(zhì)塔基。實際使用環(huán)節(jié)，在擠密與振動作用協(xié)同作用下，提升土壤密度，使桿塔基礎(chǔ)具備更強(qiáng)的承載力。

振沖法。這種方式在適用地質(zhì)塔基上，與砂石樁法基本相同，不過在工作原理上存在較大差異，實際使用環(huán)節(jié)，通過振動器開展沖水及振動工作，受到壓力水流動作用影響，將土壤中的泥粒沖走，同時獲得振沖孔。振沖環(huán)節(jié)，選擇穩(wěn)固性材料進(jìn)行回填，利用振沖器壓縮回填材料，與原有塔基配合下，形成復(fù)合型塔基，獲得更高的塔基負(fù)荷能力，使輸電線路桿塔更為安全穩(wěn)定。

3 輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計注意事項

輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計環(huán)節(jié)，會存在較多影響因素，為提升輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計水平，應(yīng)重點關(guān)注以下因素：

選用桿塔基礎(chǔ)形式與結(jié)構(gòu)時，應(yīng)對周邊地形環(huán)境、施工環(huán)境、工程地質(zhì)、運輸環(huán)境及水文條件等因素進(jìn)行分析，從而更加詳細(xì)地了解水文地質(zhì)以及地形環(huán)境等情況。桿塔構(gòu)造設(shè)計環(huán)節(jié)，須要通過計算機(jī)放樣繪圖方式[4]，結(jié)合手動矯正，設(shè)計桿塔基礎(chǔ)構(gòu)造。優(yōu)化桿塔基礎(chǔ)時，應(yīng)將設(shè)計桿塔構(gòu)造階段最終方案作為主要依據(jù)，構(gòu)建力學(xué)模型，同時全面分析桿塔基礎(chǔ)強(qiáng)度，制定出科學(xué)、合理地優(yōu)化方案，保證桿塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的牢固性與安全性。經(jīng)過計算機(jī)計算與原有設(shè)計方案等數(shù)據(jù)結(jié)合，進(jìn)行施工圖繪制，同時對應(yīng)做出編號，形成施工過程明細(xì)表。通過這樣的方式，可以保證基礎(chǔ)設(shè)計各項工作具備較強(qiáng)的獨立性，且彼此間能夠相互聯(lián)系，使基礎(chǔ)設(shè)計更加高效。

重視地下水及地表水影響。輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計中，會受到地下水位的不良影響，因此，在實際設(shè)計環(huán)節(jié)，須要通過有效的方式，將其危害性降至最低，有效控制地下水，為獲得較好地控制效果，應(yīng)對地下水特質(zhì)進(jìn)行全面分析，科學(xué)選擇樁基礎(chǔ)型式。選擇桿塔基礎(chǔ)型式時，還應(yīng)對地表水進(jìn)行考慮，基礎(chǔ)設(shè)計環(huán)節(jié)，不可在靠近河流或雨量充沛的位置立塔，若必須要在以上區(qū)域立塔，應(yīng)設(shè)置護(hù)坡及排水溝，防止桿塔基礎(chǔ)覆土層受到地表水沖刷，還應(yīng)對基礎(chǔ)進(jìn)行深埋處理。

重視中心樁保護(hù)。做好中心樁保護(hù)工作，能夠確保輸電線路桿塔基礎(chǔ)的安全性與穩(wěn)定性，例如山區(qū)現(xiàn)場定位環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員須要按照塔位塔基斷面數(shù)據(jù)，開展基礎(chǔ)配置工作，同時，還應(yīng)將中心樁作為基準(zhǔn)，強(qiáng)化中樁保護(hù)，若沒有做好中心樁保護(hù)工作，會導(dǎo)致施工無法滿足設(shè)計要求[5]。開展中心樁保護(hù)工作時，應(yīng)保證具備較好的全面性，防止后續(xù)施工環(huán)節(jié)中心樁出現(xiàn)損壞，使桿塔基礎(chǔ)應(yīng)用安全性得到進(jìn)一步提升。

做好桿塔類型選擇工作。輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計環(huán)節(jié)，還應(yīng)加大對桿塔的關(guān)注力度，主要的目的是保證桿塔結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)具備較好的吻合度，防止由于桿塔自身結(jié)構(gòu)不合理，影響到基礎(chǔ)作用的良好發(fā)揮，因此，在實際工作中，應(yīng)實施雙向協(xié)調(diào)分析，保證桿塔選用類型合理的同時，更好地提升桿塔基礎(chǔ)設(shè)計水平。

4 結(jié)束語

綜上所述，輸電線路中桿塔基礎(chǔ)設(shè)計尤為重要，是電力系統(tǒng)良好運行的關(guān)鍵，更是保證電力企業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)前提。實際設(shè)計環(huán)節(jié)，不僅需要做好路徑設(shè)計優(yōu)化、基礎(chǔ)選型處理、桿體定位優(yōu)化、桿塔基礎(chǔ)后期處理等工作，還應(yīng)對基礎(chǔ)設(shè)計多方面影響因素進(jìn)行綜合考慮，從而提升桿塔基礎(chǔ)設(shè)計水平，更好地發(fā)揮出輸電線路桿塔的作用。