输电线路铁塔基础选型设计及其优化思路

 输电线路铁塔基础选型设计及其优化思路

谭速

 中国电建集团青海省电力设计院有限公司 青海省西宁市 810008

摘要：作为关系到社会稳定与国计民生的工程，确保施工安全质量非常必要。企业是电网工程建设的责任主体，为了确保施工安全质量，在实际运行过程中，应结合工程实际需求，不断地提升自身的技术装备与工艺水平，还需不断强化施工现场管理工作，以便于很好地促进电网工程的发展。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。

关键词：输电线路；铁塔基础；选型设计；优化

1影响输电线路铁塔基础设计的因素

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。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输电线路铁塔基础选型设计及其优化思路

2.1杆塔选择的基本要求

杆塔设施的施工是电力工程项目输变电线路施工过程中的基础所在，那么，实际施工过程中，非常重要的一点就是结合施工规范及设计方案选择满足要求的杆塔设施。不同电力工程项目施工现场对于杆塔设施具有不同的要求，具体选择何种类型的杆塔设施还需要综合考虑施工现场的地形。例如，陡坡地形上的杆塔设施应考虑到雨水冲刷因素，为了防止在雨水的冲刷作用下导致杆塔受力畸形，那么，在确立杆塔施工方案时，应避免出现档距孤立现象；而山地地形或丘陵地形的杆塔设施开展建设施工时，不仅要做好当地稳固边坡位置的测量作用，还需要充分考虑紧线拉线、立杆、排杆等方面的因素，以便于后续的焊接施工能够顺利开展；而对于重冰区的杆塔施工，要确保档距设置的均匀性，避免出现档距过小或过大的情况。针对拉线杆塔设施，应对杆塔的实际位置予以明确，防止杆塔出现在池塘边、路边区域，防止出现平线打入的情况。

总的来说，对于不同地理地貌特征的输变电送电线路的杆塔施工，应充分考虑当地的地理条件，从而选择具有针对性的杆塔设施。这就要求施工人员在正式开展施工前，综合考虑当地的地理地貌条件，选择满足要求的杆塔设施，确保其运行稳定性，防止在实际运行中受到自然环境的影响，从而保证整个送电工作的安全可靠性。

2.2铁塔基础受力分析

一般来说，影响到铁塔基础设计与选型的因素主要有如下两个方面：其一，铁塔基础所在位置的土层物理指标。输电线路路径是确定的，故而我们可以在铁塔基础设计之前进行分析测定。其二，铁塔塔身与铁塔基础之间的受力情况与基础变形规律。这一点可以通过反复的实验测定进行总结归纳，之所以该地的铁塔基础选用联合式，主要取决于当地的土层性质，土层的受力层为粉砂，土质软弱。而联合式铁塔基础施工时需要对铁塔基础进行整体浇筑，较好地解决了这一问题。为了能够较好地了解铁塔的受力情况，一般都会采用ANSYS有限元软件对联合式基础所需要承载的载荷进行分析，这样便可以得出铁塔基础各个位置所承受力的大小。铁塔基础为了能够保证较强的稳定性，往往需要使用钢筋混凝土来进行制作，而基础材料的刚度如果与土壤材质相差较大，则较为容易发生沉降或是位移。即使基础沉降数值已经非常大，应力仍然会一直存在，从而加大对基础稳定性的影响。而如果土壤层刚度也同样较大，则非常可能使铁塔基础发生弯曲、压缩等形变，如果形变量超出限定值，则会使基础破碎裂解。故而，在承载层土质较软时，应当采用联合式基础设计方式，除此之外，工作人员也需要根据土壤的具体参数进行计算，以确定铁塔基础的尺寸、形状等具体信息。

2.3确定目标函数

通过上述铁塔基础的受力分析可以清楚地了解到，能够对铁塔基础设计产生影响的因素主要包括地质条件与外力影响这两个方面。通过对土层的调查分析与测定我们可以选择出铁塔基础所应该选用的型式，而一旦确定了基础型式之后，便可以进一步计算出相应的载荷大小。可以说，基础的受力情况除了受到地质因素的影响之外，更大程度上是受到了基础设计参数的影响。影响到设计参数的数据有很多，因此，在进行设计工作之前必须对相关数据进行精密测定，只有这样才能够让铁塔基础的参数更加细致。

2.4线路施工风险管控建议

①重视安全教育，切实提升作业人员的安全意识，对于任何工程的施工安全来说，第一要素始终是人，应不断强化安全教育，树立作业人员的安全意识，提升作业人员的安全责任心，降低安全事故的发生率。②积极提升施工方案的编制质量，优化工程方案审批流程，最终所确定的施工方案应具备良好的操作性。过去方案审批存在流程过长的问题，这会导致现场施工出现方案滞后问题，极易造成延误施工周期。但一旦确定了施工方案，必须在施工现场严格执行。③各类安全文件及资料应简化，并不断提升信息化管理水平，减轻一线安全管理人员的负担，从而有更多的时间和精力去进行施工现场监督。④落实风险作业现场查勘工作，提高风险辨识的质量。⑤增强现场作业人员的技能。⑥落实作业班组，强化现场管理。⑦做好机械设备维护保养工作，减少机械设备伤害事故，备足备品备件。⑧强化设计深度。

结语：

在设计与选择铁塔基础型式时，应明确前期选址是影响最后设计效果的主要因素，在控制基础建设成本的基础上，也要扎实推进工程场地的前期选址工作。尽量选择地势平整、地质条件较好的区段，规避断层等土质偏差的地段。面对铁塔项目建设中遇到的各种不良地质状况，则要尽早采用科学、合理的方法处理，并依照不同的工程水文、地质条件，比较筛选出适用型的铁塔基础设计方案，最大限度地优化基础建设质量。

参考文献：

[1]麻坚,袁建国,应健等.山区输电线路转角塔压力型锚索承台基础研究[J].浙江电力,2019(7):53-57.

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[3]牛馨,李金.浅析降雨量较大台阶地带输电铁塔基础设计[J].信息周刊,2019,000(009):1-1.