分析特高压输电线路杆塔基础的稳定性

分析特高压输电线路杆塔基础的稳定性

陈晓祥

陈晓祥

（江西恒泰电力勘测设计有限公司330096）

摘要：近年来，我国国民经济的快速蓬勃发展迫切需要高电压等级电网建设的支持，其中特高压直流输电线路是特高压电网建设的重要组成部分．特高压直流输电不仅可以减少输电线路的回路数，节省线路走廊，而且有利于解决短路电流过大而超过开关容量极限的问题．杆塔结构及其基础是架空输电线路中最重要的组成部分之一，关系到输电线路建设工程造价、安全稳定性以及环境保护和水土保持等重要方面.

关键词：特高压杆塔基础输电线路稳定性

一杆塔基础的选型原则

1杆塔基础选型的基本原则与要求

高压线路杆塔基础选择时要遵循以下基本原则：其一，要按照高线输电线路的基本情况以及所在地域的地理、地质条件选用合理的基础结构形式，以达到改善基础受力状况的目的。其二，要尽可能利用原有地基自身的承载特性，因地制宜采用原状土基础，在达到稳定性要求的基础上有效降低成本。其三，要注重环境保护以及可持续

发展战略的要求，根据实际情况选择全方位高低主柱基础和铁塔长短腿配合使用的杆塔基础方案。

2基础优化设计原则

高压输电线路杆塔基础优化设计的最终目标是要兼顾工程施工的经济效益和基础的基本性能要求即确保其稳定性达到要求，而这一目标实现的关键在于要按照塔位所在的实际地质条件和输电线路对杆塔形成的作用力情况进行综合考虑和合理规划，同时考虑混凝土和钢材消耗量等因素进行杆塔基础优选和施工方法优化，使这些基本指标达到最优化的保证。

二杆塔基础选型与稳定性的关系

杆塔基础作为输电线路结构的重要组成部分，其主要的作用是对线路杆塔起到稳定作用，防止杆塔在导线自重、风载、覆冰、断线张力等垂直载荷、水平载荷和其他外力作用下而发生拔出、下压或倾覆事故。杆塔基础类型较多，根据铁塔类别、地质条件、承受外力和施工方法的不同，可以分为不同的类别，下文从杆塔基础稳定性出发就典型的几种杆塔基础类型做一对比和优化选择分析。

1掏挖类基础的稳定性

掏挖式基础是高压输电线路建设中应用较为广泛的杆塔基础型式之一，它主要分为大开挖基础类、掏挖扩底基础类和爆挖桩基础类三种型式。大开挖基础是指将杆塔埋置于预先挖好的基坑之内，然后把挖出的土方进行回填、夯实而形成的基础类型。这种基础的稳定性主要依

靠回填土构成的土体结构来保证，由于扰动之后的回填土虽然经过夯实处理，但是不可能能够恢复到原状土的基本性能，因此其稳定性并不理想，在施工中为了使其稳定性提高往往会采取加大开挖尺寸的方法，这必然会增大土方开挖量。但由于这种基础施工较为简便在实际工程中仍较为广泛的应用；掏挖扩底基础是指利用混凝土将钢筋骨架固定于预先开挖好的土胎内而形成的基础。该基础型式的上拔稳定性主要依靠原状土构成的抗拔体来保证，因此其抗拔性能和横向承载能力有所提升，且该形式具有节省材料、工序简单等优点，其缺点是浇筑过程中容易出现漏浆现象；爆挖桩基础指利用混凝土将钢筋骨架浇筑在爆扩成型的土胎内的扩大端而形成的短桩基础。该型式在可爆扩成型的粘土中使用较为适宜，其抗拔体的抗拔强度和天然土的强度相近，具有较好的抗拔性能，而且其下压承载能力也较一般的平面地板有所提高。

2岩石基础的稳定性

岩石基础是采用水泥砂浆或细石混凝土将锚筋灌注固定于预先钻凿成型的岩孔内而形成的杆塔基础，如图1为岩石基础的基本型式。该基础充分利用了岩石、砂浆和锚筋之间形成的强有力的粘结力，因此具有良好的抗拔稳定性。这种基础主要适用于山区岩石覆盖层较浅的塔位，并以浅层的岩石结构的整体性和坚固性代替混凝土，大大减少了基础材料的使用量和岩石开挖量，特别是在地处偏远的山区采用这种基础型式具有显著的经济效益。

3复合式沉井基础的稳定性

复合式沉井基础在地下水位较高或容易产生流砂的软土地质条件下使用较多，在实践中，该基础型式具有埋深大、整体性好、稳定性高等优点，其较大的承载面积可以承受来自多个方向的复杂载荷的作用，而且沉井在提高基础的抗拔性能的同时，还具有挡土、挡水的功能。

在深基础或地下结构中有较为广泛的应用。

图1

4预制基础的稳定性

混凝土预制基础是指在工厂中预制好基础并运输到施工塔位后，将其安装在预先挖好的基坑内而形成的基础。由于该基础将塔腿主材直接锚入到基础之中，省去了踏脚板和底脚螺栓的使用，减少了材料使用、降低了工程造价。从已经施工的预制基础项目来看，这种基础的稳定性可以得到保证，但是该基础对施工精度的要求较高，施工工期也会比其它的基础类型要长。

5不等高基础的稳定性

不等高基础又称为高低腿基础，该基础是对因地制宜原则的最好应用，它充分的利用了山坡陡峭的斜坡地形，将基础主柱加高后形成具有高低差的基础，如图2为不等高基础的基本形式。这种基础在确保杆塔基础的稳定性的同时充分利用杆塔周围的自然地貌，大大减少了

土石方开挖量，对塔位周围的植被也减少了破坏，使其在保护林木、植被等生态环境的同时降低了工程费用花费。

图2

三提高杆塔基础稳定性的施工方法

高压输电线路杆塔基础的承载能力和稳定性，除了要以塔位地基地质情况、自然地形地貌以及经济性等因素为依据通过基础类型优选而得到保证之外，还要通过防止跑浆露筋现象发生和加强基础附近土体的密实度、强度来进一步提高。在工程实践中加强土体密实度和强度的方法很多，其中最实用的主要有压力注浆法和震动密实法这两种方法。

1跑浆露筋的防范方法

在工程施工实践中可以通过以下几项措施来防止或避免跑浆露筋现象的发生：

①在立柱砼浇注过程中应向外角下料，以保证立柱内外角的砼浆石达到均匀一致的要求。

②在砼浇制作业进行到阶梯结合处时，将上层模板的外侧底部四周和下层阶梯砼之间的空隙用砼填满，再向上层阶梯模内浇灌砼，当浇灌到一定高度时要进行捣

固处理。

③斜插基础浇制过程中，测量人员各项参数加密检测，以及时发现误差及时整改。

④将斜插基础主角钢的位置控制作为关键项点，在基础施工前，预先制作砼垫块，并对垫块的相关数据进行测量，以保证其操平找正，之后用砂浆及碎石将垫块的四周进行填塞，保证其稳定。

⑤在基础回填时要保证基础周围回填的均匀性，从而避免基础移位或倾斜情况的发生。

3.2施工方法

①压力注浆法。利用气压或液压产生的压实作用，把浆液通过渗透、挤密和填充等方式均匀的压入到填料地层中，使松散的土粒胶结成一个均匀整体，从而达到加固土基和减少沉降的目的。压力注浆法施工的关键在于要按照设计要求将直径为150mm，长度和基础埋深相当的套管打入土中，然后利用套管下部的排浆口向土中压入水泥浆，同时逐渐增大压力直到水泥浆从相邻的套管中溢出为止，等注浆作业结束3～4h之后，就可以将套管拔出。压力注浆法施工简便、可操作性较强，其注浆效果主要由土基和套管外币之间的密实程度来决定，同时还和回填土的粘度等因素有关。

②振动紧密法。将重量为1.8t左右，长度为1.8m，直径为38cm的振动头深振入土基之中，以达到降塔位区域内的土基被振实而提高基础稳定性的方法。如果振实过程中深度不足还可以采用加长振动头的方法加以弥补。当振实作业完成后还要在振动形成的孔中填充碎石，使碎石形成桩体而增加土体的密实度，从而提高基础的稳定性。

四结语

架空高压输电线路是电力系统中用于分配和输送电能的重要组成部分。然而由于高压输电线路都运行于自然环境恶劣、地理位置偏远而复杂的条件下，为了确保高压输电线路能够安全可靠的运行，对高压输电线路的杆塔基础的稳定性提出了特殊的要求高压输电线路杆塔基础是其杆塔地下部分的总称，对于高线输电线路而言，杆塔基础的稳定性是保证其安全稳定运行的关键。

参考文献

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