（贵州送变电工程公司 贵州贵阳 550002）
摘要：随着我国现代化的发展，输电线路铁塔等电网基础设施已经遍布全国各地，有效地改善了人们的日常生活。输电线铁塔野外运行周期长、分布距离长、使用条件复杂。其原理是将荷载通过基础传递到基地，地质和基础任何地方出问题或损坏，都会严重影响上部位的铁塔，甚至引发重大事故。因此，铁塔的基础设计在高压输电线路设计中占有重要地位。本文主要对铁塔的基础设计进行分析，总结出设计中常见的问题及解决方法。
关键词：高压输电线路；铁塔；基础设计；方法
一、电网高压输电线路铁塔结构
根据不同的分类方式可将电力铁塔分为多种类型：（1）按形状划分，有酒杯塔、拉线塔、门型塔、猫头塔、羊角塔等；（2）按用途划分，有直线塔、换位塔、跨越塔、转角塔、耐张塔等。这些类型的塔均为空间桁架结果，由各种形状的角钢组成的杆件间用粗制螺栓连接而成。整个塔的简单结构即角钢、螺栓、连接钢板，塔脚处的组合件一般选用具有防腐性的热度锌材质。
二、我国输电线路铁塔基础设计中应注意的问题
（一）混凝土配比设计
在进行混凝土材料配比时必须结合实际需求合理操作，一些铁塔工程企业为缩短基础施工工期，混凝土配比时并没有进行严格的计算和审核。
（二）箍筋位置、间距、绑扎等数值设计
部分施工单位在计算施工中的箍筋位置、绑扎和各钢筋材料间距等数值均没有经过精确计算，与实际述职要求相差较大，导致铁塔基础工程的承载力比设计值低。
（三）设计方法
在进行铁塔基础设计工作之前，设计人员需先设计和计算各施工工序及相关的数值，根据铁塔施工工序特点选择恰当的方法。
（四）软土质区铁塔基础设计
在进行铁塔基础设计时，需要根据铁塔的实际造型制定合适的设计方法和内容。在设计前，必须深入实地考察地形地貌等实际情况。如果设计人员没有责任心，不考虑铁塔基础工程实际特点，完全照搬其他工程设计模式，则完全忽视了铁塔基础设计目的。
三、各类基础设计特点
（一）一般地段铁塔设计
一般地段的铁塔基础设计可选择掏挖类基础，以有效利用岩土学性能特征，或选择最常见的大开挖基础等，其选择范围较广。其中岩石类基础具有材料及土石方用量少、易于施工，且对周围环境影响小，一般中等及强风化岩石低端均可选择此类基础设计；掏挖类基础用材量和土石方量均较岩石类基础多，施工难度系数也大于岩石类基础，对生态环境影响较小，但污染系数高于岩石类基础，一般使用于粘土、硬塑或坚硬状态、粘土、粉质粘土地区，强风化岩石和无地下水处也选择掏挖类基础；大开挖基础用材量和土石方量均高于前两类，施工难度系数最高，工作量最大，且对生态环境影响严重，适用于各种岩土地质区。
对比以上三类基础，在满足地质条件的情况下，可优先选择掏挖类基础，地质条件受限时则选择大开挖基础。
（二）掏挖基础设计
掏挖类基础主要包括全掏挖与半掏挖两种类型，半掏挖基础常用于地表土不易成型情况。掏挖类基础具有可根据地基原状土力学性能来提高基础抗拔、抗倾倒承载力，开挖土方量小、用材量少、节约模板、易于施工、投资经费少等诸多优点。通过计算与实践显示，掏挖类基础只能应用于直线型塔或0°-30°的转角塔。
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（三）大开挖基础设计
根据基础对地基的影响来划分，大开挖基础包括轴心基础（基础中心位于塔脚垂直线处）与偏心基础（基础中心位于塔腿主材延长线处）。其中轴心基础地基应力不均匀，基础尺寸大，一般需约55m³混凝土、790kg钢材，综合造价约9.9万元；偏心基础地基应力较均，且基础尺寸较小，一般需约48m³混凝土、655kg钢材，综合造价约8.2万元。根据基础受力状态划分，大开挖基础包括柔性基础、刚性基础。根据基础主柱形态划分，包括直柱基础与斜柱基础。其中ZB2直线塔混泥土用量柔性基础中的直柱约为21m³，柔性基础斜柱约16m³，偏心直柱基础约为25m³；在60°转角塔中混凝土用量直柱约50m³，斜柱约28m³，偏心直柱约47m³。用材量方面，ZB2直线塔中直柱约1422kg，斜柱约1042kg，偏心直柱约462kg；60°转角塔中直柱约3230kg，斜柱约1800kg，偏心直柱约650kg。开挖土方量方面，ZB2直线塔中直柱与协助约160m³，偏心直柱约150m³；60°转角塔中直柱约260m³，斜柱约285m³，偏心直柱约206m³。综合造价方面，ZB2直线塔中直柱约4.0万元，斜柱约3.6万元，偏心直柱约3.8万元；60°转角塔中直柱约9.6万元，斜柱约7.5万元，偏心直柱约7.9万元。一般偏心直柱附性基础与柔性基础中的直柱基础通过底脚螺拴连接铁塔，易施工，方便调整基础预偏；而柔性基础中的斜柱基础主要通过插入角锅连接铁塔，施工难度大，且不方便调整预偏。
对比可知，条件相同的情况下，偏心基础中心位于塔腿主材延长线处，可减小基底边缘应力，使基础均匀受力，基础尺寸小，降低了材料成本，故偏心基础比轴心基础造价更低；偏心直柱比直柱柔性基础刚性强，但弱于斜插式柔性基础，在地下有水的情况下，选择斜插式刚性基础最优；斜柱坡度与塔腿主材一致，可降低主柱正截面弯矩，节省材料，故协助柔性基础比直柱柔性基础更佳；在施工过程中，基础顶面需预偏，且斜柱基础通过底脚螺栓连接塔脚，需火曲，加工质量及受力性能无保障，虽偏心直柱刚性基础造价高于斜柱基础，但30°--90°转角塔、终端塔选择偏心直柱最合适。
（四）山区地段基础设计
（1）岩石锚杆基础主要用于岩石覆盖层交浅、岩石风化程度低且山体稳定区域。利用岩石钻孔，施工周期短，用材量小，对生态环境破坏小。
（2）岩石嵌固式基础可用于各种风化程度的岩石，通过人工掏挖，利用岩石的强度抵抗外部荷载，土石方开挖量、钢材混凝土用量和运输量小，造价低，易于施工。设计基面开方需严格规范，避免水土流失和基面开方减少等问题。岩石嵌固式基础插入角钢式与底脚螺栓式，根据塔腿结构特征，选择不同型式。插入角钢式用材少于底脚螺栓式，且易于施工。一般底脚螺栓式基础主柱约400-700mm，即可与上部结构高低腿、地形向配合。
（3）直柱柔性基础属于大开挖基础类型，一般适用于碎石土、黄土状粉尘和较难掏挖成型的强风化岩石处。
（4）斜插式柔性基础常用语平原地区黄土状粉土多，且地下水位低的直线塔、0-30°耐张转角塔中。
（5）平原区地下水位较低，转角度数较大的耐张转角塔一般选择台阶式刚性基础。
（五）山区线路铁塔基础施工注意事项
在可形成汇水面且离山顶较远处的塔位，根据现场地形，顺坡开挖排水沟防止山洪；清理施工场地及开挖基坑时，为校核基础埋深度和柱顶标高需保留或引出塔位中心桩；根开较小的直线塔不宜采用高低腿；山体不稳定的塔位，需建立嵌入地基稳定的护坡，并设留渗水孔。
四、结语
电网高压输电线路所经地质条件复杂，铁塔基础设计过程中须结合不同地质特点选择不同的方法，设计人员须提前实地勘察地形地貌，了解铁塔基础工程特点，设计出科学、合理的方案，确保输电线路铁塔基础承载力、稳定性符合实际施工标准，保证铁塔基础工程顺利完成。
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论文作者:贺学刚
论文发表刊物:《电力设备》2015年6期供稿
论文发表时间:2016/1/11
标签：基础论文; 铁塔论文; 偏心论文; 岩石论文; 柔性论文; 万元论文; 转角论文; 《电力设备》2015年6期供稿论文;