输电线路铁塔岩石地基环境下基础选型设计研究

输电线路铁塔岩石地基环境下基础选型设计研究

姚轩李治国

（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司030001）

摘要：铁塔基础是输电线路的重要组成部分，它的安全稳定关系着该输电线路的安全稳定运行，。本文首要分析了影响输电线路铁塔基础设计的因素，然后阐述了岩石地基环境下铁塔基础的选型设计，希望能够对相关人士有所帮助。

关键词：输电线路铁塔；基础选型；优化设计

引言

铁塔基础是铁塔稳定性与安全性能的保障，因此，我们必须高度重视铁塔基础的选型设计。除此之外也需要针对可能存在的各种地质问题、水文条件等对铁塔基础设计进行优化。只有这样才能够得到最优化的铁塔基础设计结果，让铁塔整体的质量达到新的高度。

1影响输电线路铁塔基础设计的因素

虽然输电线路铁塔对输电线路的整体稳定性有着极为重要的作用，但是铁塔的基础非常容易受到各类人为施工因素、施工环境因素以及特殊因素的影响。铁塔基础直接决定了铁塔的稳定性以及承载能力，因此，我们必须针对这些可能对输电线路铁塔基础造成影响的因素采取相应的防治措施，而要想达到这一步，便是需要确定所有可能对输电线路铁塔基础造成影响的因素。输电线路铁塔的施工工艺相对较为复杂，而且其所处的地理环境多变，因此，可能对输电线路铁塔基础造成影响的因素不能够一概而论，对于不同的环境来说可能存在着截然不同的影响因素。但是对其进行总结，我们大致可以确定影响输电线路铁塔基础设计的因素主要有如下几个方面：首先，施工技术因素。由于输电线路铁塔对于施工工艺的要求较高，如果施工技术不能够达到标准，如铁塔基础应力结构发生偏差，基础型式选择与实际工程情况不能较好匹配，铁塔基础设计过程中存在失误或者是工程材料运输过程中受到损坏等都会对铁塔基础造成一定的影响。其次，施工环境因素。输电线路铁塔建设工程所处的地理位置需要依据线路走线来确定，地质条件的不同往往会对工作人员的铁塔基础设计产生一定的阻碍。例如：水文地质情况、工程地质情况等，如果在设计过程中没有得到充分考虑，则可能会在施工过程中发生沉降、位移或是形变等问题。而这些问题都会对铁塔基础的性能造成影响。最后，特殊因素的影响。这一类影响因素一般都是非人为因素，发生较为突然且难以推断出具体的发生时间与波及范围，如大风、强降水等自然天气；滑坡、泥石流等自然灾害等。可以说特殊因素是影响输电线路铁塔基础设计因素中最为棘手的一个，因为人们并不能够阻止这一类自然灾害的发生，一般只能被动地采取相应的保护措施。

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。

3某500kV线路中铁塔基础的选型设计

3.1铁塔基础施工区域内的地质情况

某500kV输电线路工程沿线的地貌大多数是崇山峻岭，很多地区的基岩呈裸露状态，受到了非常严重的风化影响。岩石大多数属于花岗岩、砂页岩、石炭系砂岩、凝灰岩等等。采用Y40以及Y40+2.5两种类型的岩石基础用于真型试验的测量点，Y40范围内大多是砂页岩结构，岩体受到了严重风化影响，同时表面具有50mm左右厚度的基土；Y40+2.5范围内主要是石炭系砂岩，表面具有受到风化的砂砾，呈现出浅灰色，属于间隙块状结构。

3.2铁塔基础尺寸以及承重载荷的设计

因为此500kV线路沿线的范围大多数是岩石地质，并且很多都是软质岩石，受到较大风化影响，所以铁塔可以采用“Y”型嵌固式。一般情况下，岩石嵌固基础的下压承受力还是比较容易实现的，但是基础温度是否满足的重点为上拔力，其中岩石表面所具有的剪切强度的垂直分量用于平衡上拔力，所以对于剪切强度数值范围进行合理的估算是对于铁塔基础承受载荷以及尺寸大小进行设计的重点内容。其中“Y”倒锥体所具有的侧表面积可以按照如下公式进行计算：