摘要：输电线路基础关系到送变电安全性和稳定性。我国地域辽阔，不同区域的地形地貌、水文条件有很大的差异，如果输电线路基础形式不符合施工现场的环境，则可能导致输电线路出现短线、杆塔倒塌和倾斜等问题，造成大范围的停电故障。所以，基础设施必须结合实际情况，选择合适的基础形式，确保输电线路运行的安全性和稳定性。本文主要分析输电线路路径设计、基础选型以及杆塔基础荷载设计。
关键词：电力工程；输电线路；基础设计
电力是国民经济发展的基础能源，关系到人们日常生活生产。输电线路是电力系统重要组成部分，输电线路连接发电厂、变电站和供电公司。杆塔基础是整个输电线路设计重要环节，施工周期占整个输电线路工程的一半，基础选型、设计和施工优劣直接影响到电力工程输电线路的建设。由于输电线路需要经过高山、丘陵、山地、沙漠等复杂地形，输电线路基础设计方案没有充分考虑到实际运行环境，导致输电线路运行过程中频繁出现故障，影响到居民正常用电。
1.输电线路路径设计
路径勘测和路径设计是整个输电线路设计的关键，路径设计不科学不仅增加了输电线路工程造价，而且可能增加输电线路运行故障，影响到电网正常供电。我国地域辽阔，不同区域的自然环境、地形地貌、气候条件有很大的差异。电力工程输电线路设计前，必须做好线路勘测，了解施工区域周围的自然环境、地形地貌、水文条件，才能为路径设计提供详细的数据信息，给输电线路设计人员提供参考[1]。在设计前，地质勘查人员必须对输电线路经过区域的地质灾害、矿产资源、水文信息、农田、森林植被等进行详细的勘查，将所有勘查信息汇集资料，递交给设计单位，设计人员根据勘查信息进行设计，这样才能提高设计水平。一条路线，往往需要勘查人员多次勘查才能选择最佳的路径。在选择输电线路路径的时候，尽量避免雷电灾害频繁的区域，避免直击雷、感应雷直接击穿输电线路，导致输电线路起火，造成大面积停电事故。杆塔基础结构尽量避免黏土和软土，选择土质比较坚硬的区域，避免杆塔施工或者运行过程中，出现地面沉降问题，导致杆塔倒塌现象。选择输电线路的时候，尽量选择线路长度短、转角少、转角度数比较小、交叉跨越少、交通运输方便等线路，减少线路运行故障。
2.电力工程输电线路基础结构选型
杆塔工程的费用占整个输电线路总费用的30-40%，不同的杆塔基础形式则工程的造价、占地面积、施工方式都有所差异。杆塔基础主要目的是稳定输电线路杆塔，防止杆塔受到地线、风力、冰雪、断线张力等外力作用产生上拔、下压或者倾覆等现象[2]。因此必须选择合适的杆塔基础结构，输电线路杆塔基础主要有水泥电线杆基础和铁塔基础。我国110KV及以上电网都采用铁塔基础，水泥电线杆主要集中在农村低压配电网工程。本文主要探讨铁塔基础选型。
2.1混凝土台阶式基础
混凝土台阶式基础型式是传统的一种杆塔基础形式，经过多年发展，该项基础形式施工技术已十分成熟。它采用大开挖形式，用模板浇筑混凝土，混凝土成型以后再回填土。这种基础形式不需要钢筋配筋，钢材损耗比较小，施工周期短，适合各种地形输电线路施工。但是这种混凝土台阶式基础结构的埋深比较深，混凝土用量比较大，如果遇到塌方或者流砂区域时，施工很难达到设计深度，所以尽量避免在容易塌方或者流砂区域施工[3]。
2.2钢筋混凝土板式基础
钢筋混凝土板式基础是混凝土基础形式一种，主要用于天然地基承载力不是很大的持力层，适合各种直线塔和转角塔，是传统的一种杆塔基础形式，适合软土层施工方式。这种基础形式的底面面积大，可以减少基底压强，提高地基承载力，避免施工周围出现不均匀沉降现象。钢筋混凝土板式基础施工所用的混凝土比较少，钢材用量比较大，适合在软塑土施工，可提高软土地基的承载力，避免施工区域出现不均匀沉降现象。
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2.3岩石嵌固基础
岩石嵌固基础是近年来发展起来的一种新型基础形式，这种基础形式是利用有岩石作为砌筑杆塔基础，然后浇筑钢筋混凝土材料，将各个岩石连成一个整体，提高基础结构的承载力。这种基础形式充分利用了岩石本身的抗剪切力，减少了土方开挖量，降低施工过程中对周围土体的干扰，浇筑钢筋混凝土不需要使用模板，施工成本低。岩石嵌固基础形式适合在覆盖层比较浅或者没有覆盖层的强风化岩石地基，可以充分利用地基岩石，提高地基承载力[4]。
2.4斜柱板式基础
斜柱板式基础是指基础主柱和铁塔主材的坡度一致，减少或者消除水平力在主柱根部的双向玩具，改善了主柱的受力情况，减少基础钢材的使用量。这种基础结构充分利用混凝土抗压强度，改善杆塔基础的主柱和底板的受力情况，底板双向配筋承担着铁塔上拔、下压和水平应力。这种基础结构适合基础埋深比较浅的区域，与钢筋混泥土板式基础结构相比，这种基础结构省去了搭建脚板和地脚螺栓的数量，降低钢材的耗量，是一种杆塔基础结构。但是这种杆塔基础结构的土方开挖量比较大，且对杆塔位置的地基造成一定的破坏。因此该基础形式不能用于掏挖成型的粉土、砂土以及碎石坡等各类直线杆塔和单角钢主材的转角塔，对设计和施工工艺要求比较高。
2.5掏挖基础
掏挖基础是利用人工或者机械设备在土壤中挖出或者钻出设计所需的基坑，然后将钢筋骨架和混凝土浇筑在基坑形成基础。这种掏挖基础形式开挖的时候不会对周围土体造成扰动，避免大开挖后回填土，节省了安装浇筑模板和回填土的工序，节省了施工周期，降低工程成本。这种掏挖基础适合高压输电线路地质条件比较好的铁塔基础，施工过程中产生的废渣废土比较少，对环境影响比较小，具有良好的经济效益和环境效益[5]。
根据地形地貌条件，选择不同的杆塔结构。一条输电线路的地质条件有很大的差异，在设计的时候，需要综合考虑到实际情况，在走廊狭窄地带或者清理费用比较高的地方，则采用导线三角形或者垂直的杆塔，林区和林地根据树木高度选择高跨杆塔形式。
3.杆塔荷载设计
在设计过程中，设计人员必须根据实际地质条件，计算出杆塔基础的受力情况，才能选择合适的杆塔基础。杆塔荷载包括永久荷载、可变荷载、特殊荷载。永久荷载包括杆塔自重、电线、绝缘子、金具重力；可变荷载指风荷载、雪荷载；特殊荷载指电线断裂造成的荷载以及地震发生时的地震荷载。永久性荷载是不可变的，在设计过程中，通过对杆塔、电线、绝缘子等建筑材料的计算可以得出一个比较准确的数据。但是风荷载、雪荷载以及电线断裂、地震荷载是不可计算和预测的，一定程度上增加了设计的难度。风荷载、雪荷载以及地震荷载根据该地曾经发生的最大风力、降雪以及地震情况进行设计，确保输电线路基础结构可以满足自然因素造成的荷载。
结束语
电力工程输电线路基础设计关系到线路运行的安全性和稳定性。在设计过程中，必须结合输电线路经过区域的地形地貌、水文条件、气候条件等因素，选择合适的输电线路路径和杆塔基础，合理计算杆塔荷载，确保输电线路基础结构满足输电线路运行要求。
参考文献
[1]张廷波,段有重,芦毅, 等.输电线路工程基础设计特点分析[J].山东工业技术,2019,(1):177-177.
[2]管剑.输电线路工程基础设计特点分析[J].商品与质量,2019,(1):230-230.
[3]程栋.高压输电线路杆塔基础的结构设计[J].建筑工程技术与设计,2018,(33):1132-1132.
[4]张红秀,姫利青.电力工程输电线路施工技术[J].山西科技,2018,33(5):146-147.
[5]李博伟,邹健.超高压输电线路铁塔基础选型研究[J].中国资源综合利用,2018,36(9):168-171.
论文作者:胡云强1,韩俊凡2,李雪峰1
论文发表刊物:《电力设备》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/18
标签：杆塔论文; 基础论文; 线路论文; 荷载论文; 形式论文; 结构论文; 混凝土论文; 《电力设备》2019年第11期论文;