摘要：随着国家经济的快速发展，电力行业作为基础能源行业取得了显著的成绩。输电线路铁塔是电力系统中最为重要的基础设施之一，承载着整体输电网络负荷，其基础结构直接决定着输电线路是否能够正常平稳的运行。所以输电线路铁塔基础的选型对于电力传输来说具有非常重要的作用。本文主要阐述输电线路铁塔基础的选型设计以及优化方面的问题，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 软土地基情况下的铁塔基础选型设计
输电线路工程应按既定的路径敷设线路，因此铁塔将不可避免地分布在地质条件复杂的环境中，应根据输电线路铁塔的受力特征，解析其基础型式的经济性和安全性。根据实践经验，影响高压输电线路铁塔基础选型的因素包括：铁塔所在位置所决定的土力学性质；铁塔与基础的相互作用和受力变形特征。因此，在联合式高压输电线路铁塔基础设计中，应明确铁塔基础的受力规律。
1.1高压灌注基础
高压灌注基础就是通过高压泵将水泥料浆泵入到软土地基当中，使其和淤泥、土壤形成整体，加强基础的承载力。首先要按照软土路基的具体情况进行注浆深度的设计，在泵机钻头达到设定深度时开启高压泵，将料浆注射到路基内。因为料浆受到较大压力具有较大的冲量，在进行喷射时会对软土造成切割并且能够帮助泥土和料浆更好的结合，在料浆发生固化后就成为了稳定的路基。近些年随着高压泵车技术的快速发展，高压灌注基础也大范围应用到了软土路基方面，同时向外进行了扩展。
1.2砂石置换基础
砂石置换基础就是指通过砂石料将软土路基进行置换，最终达到提升基础强度的方式。已经被广泛的应用在软土路基情况下铁塔基础的施工上。在实际操作中，首先要对软土地基实施开挖清淤，将较为疏松的软土层清除掉，之后通过较大硬度和较高强度的砂石料进行分层的回填，之后对路基进行夯实完成全部的置换工作。在换填时需要将具有较稳定性质的回填料置于下部，较大硬度和较高强度的物料置于上层，在回填时要分层进行，将每层的厚度控制在250mm左右。在完成砂石铺设后要在其上部回填基土，保持和路面一平，在回填完成后采用500kg蛙式夯将基础夯实，确保基础具有足够的承载能力以及夯实度。
1.3粉喷桩基础
从现阶段来看，粉喷桩是处理软土路基中最为常见的施工技术之一。其主要原理就是通过空压机将粉体状固化剂喷入到路基后实施较深的搅拌，使其充分和软土路基当中的水发生化学作用而结合到一起，这就能够使软土路基形成固化土桩，从而有效提升路基的硬度以及强度。在通过粉喷桩施工技术进行软土路基处理时，要以水泥、石灰和细砂作为固化剂的主要成分，同时按照软土路基土壤组成情况适当添加一定量的辅助固化剂，将本来较为松散的淤泥进行固化，从而形成具有较强整体性、硬度较大以及承载能力较高的路基。
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。
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：
在进行基础设计过程中，一定要保证基础的上拔力小于岩石极限抗剪力的垂直分量，所以要保证K1T<πτh（D+h）。式中，K1表示的是基础上拔安全系数；T表示的是基础设计上拔力，单位为kN；h表示的为基础预埋深度，单位为m；D表示的为底部“Y”型基础的直径，单位为m，τ表示的是岩石等代极限剪切应力，单位为kN/m2。在此工程当中采用的铁塔型号为ZGU2（45），所需要的上拔力为1988kN。根据上述条件可以预估出不同的τ值，这样就能够在Y40以及Y40+2.5两个测试点设计出对应的开挖尺寸。
结束语：
输电线路基础选型和优化对工程有着直接的影响，在基础选型和优化设计时，要结合具体地质及地形等条件，基础型式选用合理优化、降低造价，满足工期、环保等要求，提升设计水平以满足结构设计的要求。
参考文献：
[1]王丽彬，袁广林，王永安，等.煤炭采动区高压输电铁塔保护技术现状分析[J].内蒙古电力技术，2015（1）：21-23.
[2]陶冶.高压输电线路铁塔基础选型设计及其优化[J].科技资讯，2016（16）：15-17.
论文作者:李卓洋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/24
标签：基础论文; 铁塔论文; 岩石论文; 线路论文; 土路论文; 路基论文; 固化剂论文; 《电力设备》2017年第16期论文;