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摘要：随着电力工业的快速稳定的发展，关于输电线路设计的新的要求越来越严格。目前输电工程技术人员如何有效的利用新技术、新材料用以提高输电工程建设的效率和效益，需要解决的关键性技术难题。然而，输电线路重要组成部分的输电塔基础是为了保证电网的安全稳定，同时在电网的投资建设中占有比较大的比重，其关键性是显而易见的。线路安全可靠、耐久地运行取决定作用的杆塔基础，其作用是为了保证杆塔在各种外力因素的下能够不倾覆、不下沉和不上拔。因此，对铁塔基础承载能力和稳定性因素的探究是具有重要的意义
关键词：输电线路；铁塔基础；设计
一、送电线路的基础基本设计规定
1、基础的类型
1）按上拔稳定计算原理分类就是两大种：原状土基础和回填土基础。原状土基础就是采用剪切法计算，回填土基础就是采用土重法计算。
原状土基础有掏挖基础、岩石基础、钻（挖）孔（灌注）桩基础；
回填土基础有混凝土台阶式基础、钢筋混凝土板式基础、装配式基础、联合基础等。
2）各种基础的特点：
原状土基础型式主要适用于无地下水的硬塑、可塑性粘土及强风化岩石的地质条件。基础施工时以土代模，直接将钢筋骨架和混凝土浇入掏挖成形的土胎内，充分利用了原状土承载力高、变形小的优点。施工过程中避免了大开挖，减少了对环境的破坏，同时避免了对土体的过分扰动，充分发挥了地基土的承载性能。
掏挖式基础是目前使用最多的一种原状土基础型式，它以天然土构成的抗拔土体与基础自重相互作用而保持基础的上拔稳定，最大限度地利用了天然原状土的强度，不仅具有良好的抗拨性能， 而且具有较大的横向承载力。在下压及相应的水平荷载作用下，由于原状土基础可考虑侧向土对基础的有利影响，相同基础尺寸时，立柱及基础底板的弯矩均小于开挖回填基础，从而减少了立柱的钢筋配置，改善了基底受力。
掏挖式基础的优点：
（1）结构合理，有效地利用原状土强度，与周围土层共同作用，承受上拨、下压及水平力，充分发挥了土体潜力。
（2）理论计算切合实际情况，基础型式简单，既能节省钢筋的用量，又能减少基础的土石方开挖工程量。
（3）基础施工方便，机械搬运量少，节省了模板，免除了回填土的工序。
（4）适用于运输困难及杆塔基础点分散的线路工程，基础施工的质量有保证。
（5）对原状土和基面植被破坏较少，减少了水土流失。
掏挖式基础的缺点：
（1）地质条件要求较高，适用于地质条件较好、地下水不高且开挖时易成形不坍塌的土质，所以使用范围受限制。
（2）使用受荷载条件限制，荷载较大时，基础混凝土用量较大。在大荷载作用下（特别是转角塔），掏挖式基础混凝土用量明显大于斜柱板式基础，经济性不如后者。
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（3）不适用于需地基处理的塔位（如需进行湿陷性处理的塔位）。
开挖回填基础是指埋置于预先挖好的基坑内并将回填土夯实的基础，它以扰动后的回填土作为抗拔土体保持基础的上拔稳定。基坑采取“开挖-回填”即大开挖的施工方式，基坑的土石方量较大，对植被的破坏也较原状土基础严重。但由于原状土基础使用的局限性，开挖回填基础目前仍是输电线路基础中最常用的一种基础型式，一般地质条件均可使用。这种基础型式在各种电压等级的输电线路中已广泛应用，设计及施工经验非常成熟。
①刚性台阶基础
刚性台阶基础立柱配置钢筋，底板不配钢筋。为满足刚性角要求（每个台阶的高宽比均大于等于1.0），通过增加台阶数和台阶高度来增加底板宽度。刚性台阶基础与板式基础相比特点为：施工简单、周期短和耗钢量小，但其混凝土用量与板式基础相比明显偏高，相应运输成本较大，综合造价较高。
②钢筋混凝土直柱板式基础
是国内外线路工程中普遍采用的一种基础型式，与直柱基础相比，因斜柱基础中心的斜率与铁塔塔身坡度相同，使基础水平力对基础底板的影响降至最低。一般与基础轴线垂直的水平力减少50%以上，而轴向基础作用力仅增大1%～2%，从而大大改善了基础立柱、底板的受力状况，基础的侧向稳定性得到显著提高，同时也较大地降低了混凝土和钢筋用量。
随着基础荷载的增大，在埋深一定的情况下，必然要增加底板宽度，为保证基础底板有足够的刚度，基础底板宽高比不应大于2.5（《架空送电线路基础设计技术规定》DL/T 5219-2005第9.3条），这就是说底板的厚度随着底板宽度的增加而增加，混凝土量也相应增加，随着作用力的增大，混凝土量的增大越明显。
3、基础设计的计算
对于送电线路的基础设计主要就是从以下几个方面计算：
1）基础上拔稳定计算
基础上拔稳定性就是计算杆塔基础抵抗上拔荷载的能力，工程上多采用两种方法：土重法和剪切法。土重法主要依靠基础及基础底板上方土体的自重来抵抗上拔力的作用，其原理简单，计算简便，在设计中得到了广泛的采用。而剪切法不但考虑了土体和基础的自重，而且充分利用了土体自身的抗拔作用，在理论分析上较土重法合理。
2）基础下压和地基计算
基础下压稳定性就是计算杆塔基础承受下压荷载的能力。基础承受最大下压设计荷载作用时，要求基础底板下的地基应力不超过地基允许承载力，限制地基应力可保证地基土不会发生剪切破坏而失去稳定。计算地基在下压荷载作用范围内的地基应力，并据此计算出地基的变形值，从而鉴定是否影响上部杆塔的正常使用，以及是否需要改变基础的类型。
3）倾覆稳定计算
基础倾覆稳定性就是计算杆塔基础抵抗倾覆荷载作用的能力。受水平荷载作用时，在地基受影响范围内，要求基础两侧的被动土抗力产生的平衡力矩能够保持基础的倾覆稳定，并达到规定的抗倾覆稳定安全系数。
二、铁塔的基础优化
随着经济的快速发展，电力工程的大力发展，工程建设的规模越来越大，输电线路的远距离传输方式，导致输电线路的铁塔基础的开挖量不断的增加，必然会破坏了塔位原有的天然植被和地质环境，而且使原稳定的土体受到扰动。因此,保护环境变得极为重要，基础优化主要是减少基面的开挖。
1.原状土基础
不同风化程度岩石、岩石的残积层的山区地质特点，还有一些更为特殊的山区地质比如硬塑及坚硬状态的粘性上覆盖层。当输电线路经过山区时，针对这样的地质条件应该作适合于地质特点的处理，主要表现在原状土基础，如岩石嵌固基础、斜柱粘性土全掏挖基础、岩石锚杆基础等基础形式。这类基础形式可以避免基坑的大开挖，同时减少了土方开挖量，最为重要的是减少对周围自然环境的不良影响。塔位的原状土未受破坏，充分利用原状土的力学性能，可以提高基础抗拔能力，对塔基稳定的更大的作用。
2.深埋基础
塔位降基的方式是为了配合杆塔高低脚的使用，同时应将基础降到跟保护范围的同一高度，主要是采用深埋主柱的方式实现的，这种方式的降基优势在于下降程度可大幅度减小且杆塔的高程相应地得到了提高。
3.塔脚架加高主柱基础
塔位于山腰中的梯田或斜坡地内或位于丘陵地区时，为了能避免基面大开挖，设计了塔脚架加高主柱基础来解决在采用高低脚加高基础不够的这种情况。
结束语
高压输电线路铁塔基础的设计要全面考虑当地的地质水文条件，在基础上要做好细致的分析及研究，挑选适当的铁塔基础型式。这样不仅可以降低工程投资的成本，并且输电线路可靠、安全、有力的运行还可以得以保证。
参考文献
[1]纳慈春.论输电线路铁塔构件钢的制作[J].中国新技术新产品,2010(21).
[2]蔺靖.华架空输电线路铁塔结构设计要点浅析[J].中国新技术新产品,2011(20).
[3]张启后.高压输电线路铁塔基础施工质量控制[J].前沿探索，2012（06）.
论文作者:黄珂,朱晓峰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/29
标签：基础论文; 原状论文; 荷载论文; 底板论文; 杆塔论文; 线路论文; 地基论文; 《防护工程》2018年第29期论文;