110 kV輸電線路桿塔基礎設計的技術要點分析

摘要：近些年，110"kV輸電線路工程數量逐漸增多，其中，桿塔技術是輸電線路的主要支撐結構，保障桿塔基礎的設計質量尤為重要。同時，隨著電力需求的不斷增長和電網建設的快速發展，對"110"kV"輸電線路桿塔基礎的設計提出了更高的要求。詳細探討了"110"kV"輸電線路桿塔基礎設計的技術要點，分別從基礎類型選擇、地質勘察、荷載計算、基礎穩定性分析等方面進行了深入分析，闡述了每個環節的關鍵技術和注意事項。通過對這些技術要點的研究，為"110"kV"輸電線路桿塔基礎的安全、可靠和經濟設計提供了有力的支持。

關鍵詞：110"kV輸電線路""桿塔基礎""荷載""穩定性

Technical"Key"Points"Analysis"of"Tower"Foundation"Design"for"110"kV"Transmission"Line

ZHENG""Gongquan

Sanming"Yiyuan"Electric"Power"Survey"and"Design"Co.，"Ltd.，"Sanming，"Fujian"Province，"365000"China

Abstract："Among"them，"tower"technology"is"the"main"supporting"structure"of"transmission"lines，"is"particularly"important"to"ensure"the"quality"of"tower"foundation"design."At"the"same"time，"with"the"continuous"growth"of"electricity"demand"and"the"rapid"development"of"power"grid"construction，"higher"requirements"have"been"put"forward"for"the"design"of"tower"foundations"for"110kV"transmission"lines."A"detailed"discussion"was"conducted"on"the"technical"key"points"of"the"foundation"design"for"110kV"transmission"line"towers，"including"foundation"typenbsp;selection，"geological"exploration，"load"calculation，"and"foundation"stability"analysis."The"key"technologies"and"precautions"for"each"link"were"elaborated."By"studying"these"technical"points，"strong"support"has"been"provided"for"the"safe，"reliable，"and"economical"design"of"tower"foundations"for"110kV"transmission"lines.

Key"Words："110"kV"transmission"line;"Tower"foundation;"Load;"Stability

隨著電力需求的持續增長和電網建設的不斷推進，110"kV"輸電線路的建設環境日益復雜，對桿塔基礎設計提出了更高要求。深入研究"110"kV"輸電線路桿塔基礎設計的技術要點，不僅有助于提高基礎的承載能力和穩定性，還能降低建設成本、延長線路使用壽命。

1"基礎類型與選擇原則

1.1"基礎類型

1.1.1"階梯型基礎

階梯型基礎作為一種常見的110"kV輸電線路桿塔基礎形式，主要是采用混凝土澆筑而成。該基礎由多層臺階組成，每層臺階寬度、高度逐漸變小，整體上類似階梯狀。階梯型基礎具有成本低、工藝簡單等特點，在地質條件好、承載力高的地質條件更為適用[1]。

1.1.2"板式基礎

板式基礎以大面積平面形式呈現為主，最大特點是底面積大，可分散110"kV輸電線路桿塔的縱向荷載，在承載力低、軟土地基的地質條件較為適用。該基礎形式厚度通常在1"m左右，具體要根據桿塔荷載、地質條件而定。

1.1.3"樁基礎

樁基礎可細分為灌注樁、預制樁兩種形式。其中，灌注樁施工通過現場鉆孔、灌注混凝土的方式形成樁體；預制樁通過工廠提前制作，并運輸到施工現場將其打入。

1.1.4"掏挖基礎

掏挖基礎是指在原土質條件下直接掏挖并澆筑混凝土而成的基礎形式。該形式利用了原土承載力，從而減少了土方開挖量和對周圍環境的影響，在地下水位較深、土質條件好的區域更為適用。

1.1.5"巖石錨桿基礎

巖石錨桿基礎是一種應用較為廣泛的抗拔基礎型式，具有材料用量少、機械化程度高等優點，主要發揮抗拔力。

1.2"選擇原則

1.2.1"根據地質條件選擇

基礎類型選擇的首要考慮因素是地質條件。若為堅硬巖石地基，則可考慮巖石錨桿基礎形式，可將桿塔荷載傳遞給巖石內部，以保障荷載性能，減少混凝土用量。軟弱地基則優先考慮板式基礎、樁基礎，以保障桿塔基礎的承載力和穩定性。

1.2.2"根據荷載大小選擇

在大荷載情況下，如跨越地段的桿塔，需要選用高承載性能的基礎類型，如大型板式基礎、樁基礎。例如：110"kV輸電線路桿塔需要受到較大水平和垂直荷載，預計垂直荷載在500"kN以上、水平荷載在100"kN以上，則要重點考慮大直徑灌注樁或大面積板式基礎[2]。

1.2.3"根據施工條件選擇

如果是在山區施工，則施工難度很大，應以工藝簡單、環境影響較小的基礎類型為主，包括掏挖基礎、人工挖孔樁基礎，以減少大型設備應用和施工難度。

2"地質勘察

2.1"勘察內容

2.1.1"地形地貌

掌握110"kV輸電線路地形起伏情況，如河流、山峰、平原等分布情況。例如：平原地區需要關注有、無古河道等不良地質條件等。

2.1.2"地層結構

采用坑探、鉆探等方法，確定土層分布、厚度、力學特性等性質。例如：砂土層要測定密實度、顆粒級配等。在復雜且特殊的地質條件下，可能會遇到夾層土、多層土，應重點研究其分布規律。

2.1.3"地下水情況

地下水情況主要包括地下水埋深、水位變化、水質、類型、成水層分布等。例如：桿塔基礎建設場地地下水位較深，應重點考慮其浮力作用。

2.1.4"不良地質作用

不良地質作用包括采空區、泥石流、滑坡等，應調查其滑動面、規模與形態、滑動方向等。例如：建設地存在泥石流災害風險，需要了解泥石流的形成條件、堆積范圍、規模等情況，在此基礎上展開設計。

2.2"勘察方法

2.2.1"地質測繪

對建設用地進行觀察和測繪，掌握沿線地質條件，測繪比例在1：500～1：2"000之間，測繪范圍在線路中心線兩側50～200"m區域。測繪期間，要對地層分界線、地質構造線、不良地質條件等區域邊界進行標注[3]。

2.2.2"勘探

鉆孔時，應根據線路走向、地形地貌、地質條件確定鉆孔位置，鉆孔間距在200～500"m之間。如果是地質條件復雜地段，則應適當縮短鉆孔間距。鉆探深度應為基礎寬度的3～5倍且不得小于5"m。若是復雜地質條件，則應采用坑探、槽探方法，可以直接觀察地質結構的具體狀況，但該方法工程量很大，因此更多是在局部區域展開。

2.2.3"原位測試

采用標準貫入試驗方法測定砂土密實度、黏性土狀態，測試深度通常不超過20"m。靜力觸探試驗可持續測定土層阻力系數，適用于軟土地基勘察，測試深度可達50"m以上。還可以采用十字板剪切試驗、旁壓試驗等方法。

2.2.4"室內試驗

將取回的樣本展開物理力學性質試驗，包括含水量、密度、壓縮性、液塑限等。室內試驗方法可獲取各類指標，為桿塔基礎設計奠定基礎。

3"荷載計算

3.1"荷載類型

3.1.1"垂直荷載

垂直荷載是110"kV輸電線路桿塔基礎主要承受的荷載，絕緣子、導線、金具等重量是固定的垂直荷載。

3.1.2"水平荷載

水平荷載主要是風力荷載和導線張力荷載。風荷載與桿塔高度、風速、風向、導線直徑等有關。通常，110"kV輸電線路風速為25～30"m/s，例如：桿塔高度為20"m，風速為28"m/s，風載體型系數為1.3，風壓高度變化系數為1.25，則風荷載約為14.6"kN。導線張力和型號、氣溫、檔距有關，例如：導線型號為LGJ-300/40，檔距500"m，在最低氣溫-20"℃條件下，導線張力可能達到50"kN。

3.1.3"縱向荷載

縱向荷載主要是因為斷線張力和覆冰不均問題引發的情況。斷線本就是一種特殊情況，一旦斷線后，剩余導線會對桿塔產生較大的拉力，甚至在最不利的情況下斷線張力可達100"kN以上。覆冰不均會造成張力失衡產生縱向荷載。例如：一旦導線一側覆冰厚度為5"mm、另一側覆冰厚度為1"5mm，就會產生縱向荷載[5]。

3.2"計算方法

3.2.1"確定荷載計算參數

根據當地氣象資料獲取風荷載系數、爆孔風速、風壓高度變化系數等。導線張力需要根據溫度膨脹系數、彈性系數、檔距等綜合確定，確保這些參數獲取精度是荷載計算的重要一環。

3.2.2"荷載大小與作用方向

式（1）中：F"為風荷載；k"為風載體型系數（如"1.3）；Wo為基本風壓（Wo="0.5ρv2，其中"，ρ"為空氣密度，v"為風速）；A"為受風面積。

式（2）中，T"為導線張力，σ為導線應力，A為導線截面積。

3.2.3"考慮荷載組合情況

在基礎設計中，應綜合考慮斷線、安裝、正常運行等各類工況。在正常工況下，需要同時考慮水平荷載、垂直荷載、縱向荷載等情況。

4"穩定性分析

4.1"抗拔穩定性

4.1.1"基礎上拔力

基礎上拔力主要是受到上拔角度、土重度、基礎尺寸等因素影響。上拔角取值與土類型、密度有關，砂土上拔角通常在"20～30°之間，黏性土上拔角一般在"10～20°之間。

4.1.2"基礎抗拔承載力

基礎抗拔承載力與土的類型、基礎形狀和尺寸、埋深等因素有直接關系。對于黏性土，可以通過計算土的抗剪強度來確定抗拔承載力；對于砂土，可以采用土的重度和上拔角來計算。

4.1.3"抗拔穩定性

為確保基礎在受到上拔力作用時不會發生破壞，要求基礎的抗拔力小于抗拔承載力。通常，抗拔穩定性安全系數應不小于"1.6"～2.0。

4.2"下壓穩定性

4.2.1"基礎下壓荷載

基礎的下壓荷載包括基礎自重、桿塔傳遞的豎向荷載、基礎上的覆土重量等。假設一個混凝土基礎的體積為"6"m3、混凝土的重度為"25"kN/m3，那么，基礎自重約為"150"kN。絕大部分110"kV輸電線路桿塔傳遞的豎向荷載可能在"300～"500"kN"之間[6]。

4.2.2"基礎抗壓承載力

基礎抗壓承載力主要受到地基土壤性質和底面尺寸影響。巖石地基的抗壓強度在20～500"MPa之間，一個底面積為4㎡的基礎抗壓承載力約為40"000"kN，軟弱地基土承載力在50～80"kPa之間。

4.2.3"下壓穩定性

保證下壓荷載小于抗壓承載力，通常下壓穩定性安全系數應不小于1.8～2.2。如果下壓穩定性不滿足要求，則需要采取增大基礎底面尺寸或進行地基處理等措施來提高抗壓承載力。

5"結語

綜上所述，110"kV"輸電線路桿塔基礎設計是一項復雜而重要的工作，需要綜合考慮地質條件、荷載情況、施工條件等多方面因素。在設計過程中，要準確進行地質勘察和荷載計算，合理選擇基礎類型和材料，進行穩定性分析，并嚴格控制施工質量。通過不斷優化設計方案，提高基礎的安全性、可靠性和經濟性，為輸電線路的穩定運行提供堅實的保障。

參考文獻

[1]"宋玉萍，田震，何海勇，等.電力架空輸電線路桿塔基礎設計與施工技術研究[J].電力設備管理，"2023（3）：159-161.

[2]"徐海博.電力工程高壓輸電線路設計要點的探討[J].中文科技期刊數據庫（全文版）工程技術，"2023（6）：38-40.

[3]"孟繁博，楊凌云，何彬彬，等.110"kV輸電線路工程技術問題及施工質量控制[J].工程建設與設計，"2023（22）：119-121.

[4]"王月，陽楊帆，陳舸陳，等.110kV輸電線路直線桿塔結構設計研究[J].電力設備管理，"2022（22）：280-282.

[5]"李一釥.基于離散異頻的桿塔沖擊接地電阻測量方法及實驗研究[D].重慶：重慶大學，2021.

[6]"郭紅旭.同塔雙回輸電線路防雷技術研究[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學，2021.