大庆艾帕斯电力工程设计有限公司 黑龙江省大庆市 163458
摘要：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；优化设计
1软土地基环境下铁塔基础的选型设计
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。 例如高压水泥灌注基础、高压化学灌注基础等等。 要按照软土路基所具有的地质结构以及软土自身的特性来选择适合的高压灌注基础， 这样就能够保证铁塔不能因为自身和线路所具有的重力而发生基础沉降。
1.2粉喷桩基础
粉喷桩是目前软土路基处理过程中最为常见的施工技术之一[2]，其原理是利用空压机将粉体状的固化剂喷入到路基之后进行深度搅拌处理，使之与软土路基中的水分发生化学作用结合在一起，从而使得软土路基形成固化土桩，提高路基的硬度和强度。在粉喷桩施工技术处理软土路基的过程中，首先以水泥、石灰以及细砂作为主要的固化剂，并根据软土路基的土壤构成适量添加一些其他的固化剂进行辅助，将原本松散柔软的淤泥固化起来，形成整体性强、硬度大和承载度高的路基。
1.3砂石置换基础
砂石置换基础顾名思义是将软土路基用砂石料进行替换，从而达到提高基础强度的一种方法，特别是对于池塘、湖泊等纵深明显的软土路基，该项技术效果明显且成本低廉，可以在空间上提高基础稳定性能，因而被广泛应用于软土路基环境下铁塔基础的施工之中。砂石换填技术首先将软土地基进行开挖清淤，将疏松多孔的软土层挖除移走，然后再将硬度大、强度高的砂石料进行分层回填，而后夯实路基完成整个换填工作。在换填过程中应当将物理性质稳定的回填料放在下层，强硬度不高的物料放在上层，在回填的过程中要分层铺设，控制每层厚度在250mm左右即可，砂石铺设完毕之后在其上方回填基土，使其与路面相平，回填完毕之后用500kg的蛙式夯夯实基础从而保证基础的承载力和夯实度。
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
岩石锚桩基础主要用在表层裸露、风化程度小以及质地坚硬的岩石之上，首先利用冲击钻对岩石进行成孔，边钻边提，保证岩粉排除孔外，然后将地脚螺栓置入岩孔之中，螺栓用240×240的钢筋骨架进行支撑，将混凝土砂浆灌入其中，确保地脚螺栓与岩石紧密连接，最后在顶部浇筑铁塔平台，用以搭设铁塔。通常情况下，根据岩石锚桩基础承受荷载的不同可以将其分为群锚式和直锚式两种，群锚基础是将许多根地脚螺栓埋入到岩石之中，以获得更高强度的支撑力，通常用于基础负荷较大的铁塔上，例如转角塔、终端塔等；而直锚基础则只是在基础中心线上埋入两种或者四根地脚螺栓，常用在负载较小的铁塔上。
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。由于“Y”型岩石嵌固基础的土石方用量和混凝土用量都比较少，所以所消耗的工程造价相对较低，同时其具有较高的基础抗拔能力，此种基础主要被应用到岩石地质区域内铁塔基础的建设当中。
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。
在明确了设计尺寸之后就可以进行铁塔基础的施工建设内容。完成了铁塔基础的施工建设后，需要对基础的情况进行测量。测量所使用的仪器设备主要有：静载仪、应变测量仪以及500t的油压千斤顶。
在4200kN上拔力的情况下，Y40以及Y40+2.5两个测试点的铁塔基础只是出现了非常小的位移，所以从中能够得出的结论就是：此铁塔基础的设计尺寸能够较好满足实际方面的需求。
4结论
铁塔是输电线路工程中最为重要的组成部分之一，其基础情况直接决定着铁塔的施工质量。但是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，造成电力传输方面的问题。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。
参考文献：
[1]廖永昌.浅谈500kV输电线路铁塔基础选型与设计[J].广东科技,2016,24:118-120.
[2]吴善春.输电线路杆塔基础选型及优化设计探究[J].广东科技,2016,06:37-38.
[3]陈兰.输电线路基础选型及基础优化设计[J].广东科技,2016,08:122-124.
论文作者:崔瑾
论文发表刊物:《基层建设》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/20
标签：基础论文; 铁塔论文; 岩石论文; 土路论文; 线路论文; 路基论文; 砂石论文; 《基层建设》2017年第9期论文;