摘要：架空输电线路铁塔作为输电线路中重要的组成部分，其耗费量在整个线路工程中比重是很大的。工期大概占整体工期的一半，运输量占整个工程的百分之六十。费用占整体费用的百分之三十五，由此可见架空输电线路铁塔结构的基础设计和施工优劣直接影响着线路工程的建设。本文对架空输电线路铁塔结构与基础设计相关问题进行研究，旨在提高电力传输的效率和安全。
关键词：架空输电线路；铁塔结构；基础设计；研究
架空输电线路铁塔结构设计质量的好坏、施工管理、甚至运行维护对电力传输过程中的安全以及电力输送的效率有很大的影响。为了使得架空输电线路能够更加的安全、可靠，能够为用户提供更加高效的电力服务，需要从源头做好架空输电线路铁塔的结构设计。
1架空输电线路铁塔结构设计概念及主要内容
架空输电线路铁塔又叫电力铁塔，铁塔是目前高压输电线路中最为常用的输电结构体系。输电铁塔包括很多种类型，按照不同的分类方式进行划分，可以划分出不同的铁塔类型：如按照形状分，可以将其分为酒杯塔、干字塔、猫头塔、鼓型塔等；按照用途来划分的话就是：耐张塔、转角塔、换位塔等。结构特点均属于空间桁架结构。使用材料一般为Q235和Q345两种，杆件由单根等边角钢或者组合角钢组成。杆件之间是靠着螺栓受剪力而连接的，而整个塔就是由角钢、连接钢板和螺栓组成的。
一般我国的架空输电线路铁塔结构设计的主要内容包括杆塔设计、防雷接地设计等基本设计内容，近些年还将除冰设计加入了铁塔结构设计中。 其中，杆塔设计是架空输电线路铁塔结构的主体，其设计水平的高低直接决定了铁塔结构的稳定性大小。在杆塔的设计中需要注意选择打好杆塔的基础，这是保证铁塔不会受外力因素轻易倒塌的重要前提，另外，还要合理的设置杆塔位置、控制最佳的塔间距离、正确选型和选材。还要合理设计防雷接地装置，这也是保证铁塔结构设计可靠性的关键技术。一般架空输电线路铁塔的防雷接地结构设计中需要注意确保接地网的可靠性，可以采用埋设接地模块等方式来降低接地电阻，提高防雷接地效果。也可以假设耦合地线或安装不平衡绝缘的方式来进一步保证铁塔防雷接地结构的可靠性与稳定性。
此外，除冰设计最近也逐渐受到电力企业的重视。这是因为一旦输电线路覆冰，就会导致断线事故，甚至还会将铁塔压断，从而导致该线路长期中断。目前我国的除冰技术还不是十分先进与成熟，多采用融冰技术或机械除冰技术，为此要必须做好除冰设计工作。近些年还出现了有源防冰覆层、涂设相应涂料等方式。这些除冰设计方式都需要根据实际情况合理选择，以确保其有效性和可靠性。
2架空输电线路铁塔基础设计研究
2.1常用基础分类
常用的铁塔基础设计主要包括如下几种类型：
（1）掏挖基础是指使用土体的本身特性让混凝土自然成型，这样不仅能够节约时间和成本，而且由于开挖土量较小，施工过程也非常简单。（2）人工灌注基础是通过土体本身让混凝土自然成型，考虑到施工安全等问题，需要设计护壁。这种方式的施工相对复杂，适用于人工条件下，基础作用力大、地形或地质条件影响较大的领域。（3）台阶基础主要利用土体与铁塔的自重来达到抗倾覆和抗拔的要求。但是由于大开挖形式的基础土方量较大，因此会严重影响周围的环境。（4）直柱板基础利用土体与铁塔的自重来达到抗倾覆和抗拔的要求，使用地脚螺栓连接铁塔。这种方式在无地下水的区域比较适用，尤其是运输困难的塔位。（5）斜柱插入基础同样利用土体与铁塔的自重来达到抗倾覆和抗拔的要求，主要特点是塔腿和斜柱的主材坡度保持一致，因此降低了配筋，是非常经济的一种基础类型。
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在实际施工过程中，斜柱插入基础在无地下水环境的各类岩土上都非常适用，对钢筋量和混凝土量的需求较小，所以从投资角度考虑，可以设为首选基础；掏挖基础在无地下水环境下的软岩和黏性土中比较适用，土方量开挖较小，对保护环境，降低投资十分重要，可以设为常用基础；台阶基础适合各类岩石，有地下水时施工非常方便，但是投资相对较高；直柱板基础适用于无地下水的各类岩石，投资较高；人工桩基础适用于黏性土和软岩中，基础作用力较大，投资费用较高。
2.2铁塔基础设计原则
铁塔基础设计是输电线路中最重要的基础部分，铁塔基础设计的选型，对输电线路的施工建设具有决定作用。由于地质原因，目前基础形式分为很多类型，通常是首先浅埋，然后适当增加地板基础尺寸，提高基础自重等方式保证铁塔的稳定。直线塔和承力塔则常使用深埋方式。 不同铁塔在施工、造价和占地上都有着不同的标准和要求，因此选择合适的铁塔基础形式十分重要。对于新建工程，通常要选择直线杆；对于跨越和转交位置要使用角铁塔，这种方式相对简单，对提高线路安全很重要；对于回归线路较多的施工，通常使用占地较小的铁塔，否则会造成杆顶的变形，进而增加基础维护费用；对于线路老化的更新工程，要适当提高铁塔高度，缩小水平距离。在进行基础设计时，不仅要满足经济和安全的需求，还要满足环境的要求。
2.3铁塔基础在设计时应注意的问题
架空输电线路的铁塔基础在设计的过程中，首先应严格按照相应的设计规范、规程、技术规定等，综合考虑实际气象条件、回路数、海拔高度、导地线参数、电气间隙、呼称高、设计使用条件（水平档距、垂直档距、转角度数）等，结合较为成熟的设计塔型，反复对铁塔构造、外形布置开展工作，得出较为合理的一种或几种结构构造型式。然后再反复对选取的结构构造型式的铁塔坡度、节点构造、布材型式、构件材质、构件规格等进行优化设计和比较。其中应特别注意铁塔结构的传力清晰及节点的设计。
架空输电线路中施工质量引起的裂缝问题，较容易解决和处理，而基础设计中的措施则需更加严谨对待。因架空输电线路铁塔基础设计属于建设的基础，裂缝控制必须从根本加强控制。一般情况下，基础顶面裂缝属于造成侧面裂缝的起源，同时，基础顶面裂缝诱发混凝土碳化与钢材的锈蚀非常严峻。 对于导致耐久性与粘结性的裂缝出现，可于基础顶部实践地方增设钢筋网片，且增加箍筋的方法有效降低裂缝的扩大。通过加强输电线路铁塔基础设计，科学合理地完善我国铁塔设计，可提高运输线路铁塔的质量，还可提升铁塔的使用年限。
对于地质松软的地区，进行灌注桩设计时要按照实际情况合理增加钢筋的保护层厚度，并适当提高施工混凝土的设计标号，同时，根据混凝土的抗裂要求采用较小直径的群桩。在施工现场需要进行及时地清理和开挖，塔位中心桩需要保留，它可以作为柱顶标与基础洞底标高校核的参考对象。如果去除了中心桩，要把中心桩从设施中引出。对于根开较小的直线塔，不宜按照高低腿方式进行设计。对于不稳定的山体，要构筑一个护坡，护坡的施工过程要保证嵌入地基的稳定，同时要留有一定的排水孔。
3结论
架空输电线路铁塔承受着下压力的同时还承受着上拔力，因此就要对这一基础设计等方面进行全面的设计，在设计的过程中，要充分考虑铁塔选型、铁塔电算、承受电压等级、所在地区地质特点、环境风速等条件，建立完善的设计规划和施工方案，从而使得架空输电线路铁塔更安全可靠和经济实用。
参考文献
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[3]黄志庆.论述架空输电线路铁塔结构设计与基础设计技术规定[J].广东科技，2011（20）.
论文作者:牛利宁
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/23
标签：铁塔论文; 基础论文; 线路论文; 结构论文; 方式论文; 杆塔论文; 裂缝论文; 《基层建设》2017年第32期论文;