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摘要：高压电网设计过程中输电线路的设计是一项非常重要的内容，其中，铁塔基础对输电线路提供支撑，是保证输电线路安全的重要设施，对电力系统的安全稳定运行具有非常重要的影响。因此，必须通过创新的科学技术和优化方案，努力加强铁塔基础设计相关领域的研究，这样才能保证当前快速增长的电网建设需求。
关键词：输电线路；铁塔；基础设计
1、铁塔基础设计原则
（一）选型原则
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。
（二）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。
2软弱地基环境下铁塔基础选型的优化设计
输电线路工程应按既定的路径敷设线路,因此铁塔将不可避免地分布在地质条件复杂的环境中,应根据输电线路铁塔的受力特征,解析其基础型式的经济性和安全性。根据实践经验,影响高压输电线路铁塔基础选型的因素包括：铁塔所在位置所决定的土力学性质；铁塔与基础的相互作用和受力变形特征。因此,在联合式高压输电线路铁塔基础设计中,应明确铁塔基础的受力规律。
1.1基础的受力规律
针对联合式输电线路铁塔基础,其主要特征是埋深浅,因此可通过整体浇制基础来解决板式基础上拨、基坑开挖难度大及基础根开小等问题,且应先确定高压铁塔基础受力的规律,即利用ANSYS有限元软件分析高压铁塔基础的荷载,由此得到基础底部边缘所受上部荷载压力的最大值,此时基础底部所受拉应力最大,究其原因是铁塔基础的主要制作材料一般为钢筋混凝土,而其刚度与土壤的差别较大。据分析,土体位移点的最大值出现在基础底部,且高压铁塔基础底部中心点到土层的距离与其沉降位移量呈反比,但无论土层如何加深,应力依然存在。据此,若将联合式基础应用在软弱土塔位中,则应先准确计算出土层地基的承载力,并标明铁塔基础底部的尺寸；而若将其应用在土层较硬的环境中,铁塔基础下部极易出现受压、弯曲等问题,则在高压铁塔基础设计时,应先详细勘察线路敷设沿线的地质情况,然后再据此确定配筋比例,以免配筋偏差破坏铁塔基础。
1.3工程概况
在某输电线路铁塔基础工程中,广泛分布有软土层,且通过对线路沿线的地质情况进行勘察发现,其土层的物理指标如表1所示。
根据表1所示的土层物理指标,并结合前文所述的铁塔基础受力特征及据此所建立的目标函数,可确定将联合式铁塔基础应用在该工程中具有可行性。另据表1所列数据,该输电线路铁塔基础的持力层应选在第二层,即粉砂层,而据此便可确定铁塔基础的埋深和尺寸。
综合上述内容,与独立式铁塔基础相比,联合式铁塔基础具有整体性好和稳定性高的优点,同时根据这一地区软土层分布广泛且线路为中等荷载的条件,最终确定选择联合式铁塔基础。但在铁塔基础选型中,首先应算出基础的承载力及优选控制数值,联合式铁塔基础的承载力一般应小于设计值的4/5；其次,在软土层上,联合式铁塔基础的埋深较浅,则这一做法既可提高基础的排水效果,又可提高原地基表层原状土硬壳层在整个工程中的作用。另外,在软弱土层上,联合式铁塔基础易因内、外在因素的影响而出现沉降量累积。其中,在内在因素的影响下,铁塔基础易发生下列两种变形：一是由铁塔负载分布失衡引起的合理变形,其
是一种合理的铁塔形态位移,且其会在时间的推进中不断趋于稳定；二是铁塔施工负载分布偏离设计分布所致的变形,一般从局部上来看,这种变形的危害较小,但从变形的累积效应而言,其将会严重威胁铁塔的安全。在外在因素的影响下,铁塔易发生如下变形：一是基础变形,即基础土壤在铁塔的重力压实作用下发生
沉降；二是由风力因素、季节性地下水变化、周期性温度变化和地基构造不均等所致的地基沉降。据此,针对初次用到的铁塔基础,应先分析和计算其变形情况,应将其最大压力侧变形幅值控制在20mm以内,以免地基沉降变形引发局部开裂等质量问题。
3岩石地基环境下铁塔基础选型的优化设计
某500kV线路沿线分布了大量存在严重风化的裸露基岩,且这些岩石的类型包括凝灰岩、石炭系砂岩、花岗岩和砂页岩等。在真型试验中,决定选取两种岩石基础为测量点,即Y40、Y40+2.5,其中Y40区为岩体风化严重的砂页岩结构,且其表层覆有厚约50mm的基土,而Y40+2.5区分布有浅灰色的石炭系砂岩,且其表层夹杂了风化沙砾。据此,该线路沿线以岩石地质为主,具体为风化严重的软质岩石,则选用Y型嵌固式铁塔。一般而言,岩石嵌固基础的稳定性主要取决于上拨力,而利用岩石表面等垂直分量可抵消这一上拨力,其中在这些垂直分量中存有极限强度。因此,在岩石地基环境下,高压输电线路铁塔基础的承重与尺寸设计应突
出对(kN/m2)的控制。
参照表2所示参数开展铁塔基础施工,并在铁塔基础竣工后,用500t油压千斤顶、应变测量仪和静载仪测量基础。测量结果表明,测试点Y40和Y40+2.5在4200kN上拨力条件下的位移量很小,则可确定表2所示的设计参数满足工程要求。
3结语
为了保证输电线路的可靠运行,应结合实际优化铁塔基础的选型设计,并针对不同的地质条件,制定针对性的处理方案和基础设计方案。该文根据影响高压输电线路铁路基础选型的因素,浅析了联合式基础在软土地基环境中的应用,然后再简要论述了Y型嵌固式在岩石地基环境中的应用,注意无论采用何种型式,在设计中,都应先开展线路沿线地质勘察,并根据勘察结果分析铁塔基础的受力特征,最后再采用相关函数对其设计参数加以优化,以保证铁塔基础稳定级输电线路安全运行。
参考文献
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作者介绍：王淑秀（1978.2)，性别：女，民族：汉，籍贯：离石，职称：工程师，学历：本科，职务： 研究方向：输电线路；
论文作者:王淑秀
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第7期
论文发表时间:2017/9/6
标签：铁塔论文; 基础论文; 线路论文; 土层论文; 地基论文; 高压论文; 岩石论文; 《电力设备管理》2017年第7期论文;