如何优化设计输电线路铁塔基础选型

冯忠孝

摘 要：我国输电线路建设的升级增加了高压铁塔的承重荷载，从而影响了铁塔基础的稳定性和安全性。铁塔基础一般易受滑坡、水文地质等非人为因素及施工工艺不良、设计方案欠合理等人为因素的影响，即可能造成铁塔基础沉降、位移或变形，甚至引起铁塔倒塌。输电线路工程中的人力消耗、材料、进度和造价等的占比较大。据此，在高压输电线路铁塔基础工程中，应针对不同的影响因素，选取相应的铁塔基础型式。分别针对在软土地基与岩石地基环境下，高压输电线路铁塔基础选型的设计与优化。

关键词：设计 输电线路 铁塔基础 选型

导言

铁塔作为电力传输中作为重要的支撑设施承载着整个输电网络的负载，尤其是随着近些年电力网络线路的升级改造，线路重力负载有了很大程度的上升，这会对铁塔的基础造成非常大的负载压力，对于基础来说是非常严峻的考验。另外，输电线路铁塔基础常常会受到所在区域的地质环境情况、气候条件、施工方案等方面的影响，比较容易出现基础下沉、基础偏移甚至坍塌的情况，从而引发电力网络的崩溃问题。所以对于输电线路铁塔基础来说，不管是在选型还是在设计以及施工方面都要按照所在地的实际情况选择合适的方案，保证基础可以承载输电线路的载荷，从而确保电力传输的安全性和稳定性。

1、铁塔基础选型

1.1 混凝土台阶式基础

该基础底板的台阶高宽比不小于1.0，基础底板内不配置受力钢筋，是国内传统的基础形式之一。其特点是混凝土耗量较大，因只需立柱配筋而台阶不配筋，钢材耗量较小；铁塔采用塔脚板与其预埋的地脚螺栓相连，容易校正；施工方便、工期较短。

1.2 钢筋混凝土板式基础

该基础立柱和底板内均配置受力钢筋，其底板的台阶宽高比不小于1.0（≤2.5），是国内传统的基础形式之一。其底板较宽，柔性较强，自重较轻，混凝土耗量较小，能极大的减小砂、石、水泥及水的运输量。对山区、煤矿采空区的大直线塔、转角塔尤其有利。因立柱和台阶均需配筋，所以钢材耗量较大。

1.3 斜柱板式基础

这种基础形式是国内外通用的基础形式之一，该基础的主要特点是：基础立柱坡度与塔腿主材坡度一致，塔腿主材角钢直接插入底板，可减少基础柱顶水平力，降低立柱正截面强度，缩小立柱断面或配筋。底板双向配筋，底板较薄，台阶宽高比可扩大至2.5，底板面积较大，适宜基础浅埋和加大上拔土体而增加基础抗拔能力。

1.4 岩石嵌固式基础

嵌固式岩石基础适用于岩石范围较广，强风化、中等风化及不能做直锚式岩石基础的岩体地段，嵌固式岩石基础可减少岩石的开挖量，不需运土回填，省去了模板，同时有利于保护植被环境。

1.5 掏挖基础

底板同样位于掏挖成型的土胎内，可充分发挥原状土承载性能。掏挖的底板基坑不用支模、无须回填，减少了施工模板的运输和施工难度；从环境上减少了开方和弃土对地表植被的破坏和污染，有利于防止水土流失，最大限度地保护山体不被破坏，但掏挖基础易受地质、水文等诸多因素影响，在使用上受到一定程度的限制。

1.6 高低腿与高低立柱基础配合使用

以往工程为取得塔基平面和保证塔位稳定，山丘大部分地区塔位基面均采取降基面处理。按传统经验，视土质稳定情况按基础上拔土体外边缘要留有1.0m～3.5m甚至更大的安全余度。

1.7 一般地段铁塔基础选型设计

远距离的输电线路虽然决定了铁塔地基的复杂多样性，但是大多数铁塔使用的是普通基础，适用于一般地段，此时可选择的基础类型比较多。主要使用的是掏挖类基础和大开挖基础。在地质允许的条件下，一般采用掏挖类基础，可充分利用岩土的受力特性。地质不允许的时候则采用大开挖基础。

掏挖类基础分为全掏挖和半掏挖两种型式。半掏挖基础多用于地表土不易成形的时候。这两种基础的共同点就是都充分的利用了当地原状土的力学性能，以提高基础抗压和抗倾覆承载能力，具有土方量小，用钢量少，便于施工，节约能耗等优点。大开挖基础：此种基础形式多样，用法也各不相同。按基础中心与塔腿的关系可分为轴心基础（基础中心在塔腿的垂直线上）和偏心基础（基础中心在塔腿主材的延长线上）；按基础本体受力状态可分为刚性基础和柔性基础；按基础主柱的形态又可分为直柱基础和斜柱基础。从大开挖基础的分类方法可以看出：①受力方面，偏心基础的中心在塔腿的延长线上，使得基底的边缘应力下降，基础的受力减小，从而减小了基础的设计尺寸，减少了材料的使用，直接降低了工程的造价，所以偏心基础的设计比轴心基础的设计更为合理。②经济效益方面，斜柱柔性基础最好，直柱刚性基础次之。但当线路经过的路段存在地下水时，斜插式刚性基础的设计要优于斜插式柔性基础。③斜柱在设计上使得柱的坡度和塔腿主体部分的坡度基本一致，减小了主柱正截面上的弯矩，可以减少主柱的截面尺寸和配筋，从而达到节省材料的目的，所以，正常情况下斜柱柔性基础的设计比直柱柔性基础的设计更为合理。

2、岩石地基环境下铁塔基础的选型设计

2.1 岩石锚桩基础

此种基础形式主要应用在表层裸露、具有比较小的风化情况并且质地比较硬的岩石之上。实际操作过程中，首先要采用冲击钻进行岩石表面的钻孔，在钻孔的同时要向上提取，防止钻出的粉尘落入钻好的孔内。之后再钻好的孔内打入地脚螺栓。螺栓采用240×240的钢筋骨架进行支撑，并且将混凝土砂浆注入其中，保证将地脚螺栓牢固的固定在岩石孔内，最后要在顶部位置浇筑铁塔平台，用于进行铁塔的搭设。

一般情况下，可以按照岩石锚桩基础能够承受的载荷情况将基础分为两种形式，分别为：群锚式、直锚式。在群锚式基础当中，需要将多根地脚螺栓埋入到岩石当中，从而得到比较高强度的支撑力。此种基础主要用在具有较大基础负荷的铁塔之上，例如终端塔、转角塔等方面；直锚式基础的形式是在基础的中心线位置埋入两种或者4根地脚螺栓，此种方式基础主要用在负载比较小的铁塔上。

2.2 岩石嵌固基础

此种形式的基础主要用在风化程度比较大、比较容易开挖的软质岩石之上，能够最大程度上利用岩石所具有的剪切力，有效提升铁塔基础的抗拔承载能力。此种基础的设计方案可以按照如下顺序进行：①进行基坑的挖凿。基坑主要是通过少量的炸药定向爆破之后再通过人工的方式进行挖凿。为了提升基础所具有的稳定性，一般情况下将基坑设计成倒“Y”的形状；②进行钢筋立柱的搭设，并且浇筑混凝土，同时要采用振捣器对混凝土进行振捣直到混凝土不出现较为明显的下降。由于“Y”型岩石嵌固基础的土石方用量和混凝土用量都比较少，所以所消耗的工程造价相对较低，同时其具有较高的基础抗拔能力，此种基础主要被应用到岩石地质区域内铁塔基础的建设当中。

结束语

为确保传输线的可靠运行，应结合塔台的基本设计，结合塔台的选择设计。本文根据高压输电线路的影响因素铁路基础选型、联合类型的基础上，分析了环境，软土地基中的应用，然后简要介绍了Y在内置类型的岩石基础的环境中，应用程序的关注无论什么类型，在设计时，应首先沿着地质调查，并根据调查结果分析和塔基础的应力特征，然后采用相关函数来优化其设计参数，以保证塔基础的稳定的输电线路安全运行水平。

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