输电线路杆塔基础设计探索

任玉会，李 鑫

（1.中国电建集团吉林省电力勘测设计院有限公司，吉林 长春 130022；2.中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司，吉林 长春 130021）

杆塔属于保证输电线路良好运行的关键基础设施，其性能是否能够得以充分发挥，会对输电线路经济效益与服务功能产生较大的影响[1]。电力线路施工环节，杆塔成本与工程总成本比例大概为1:3,因此须要重点做好杆塔选择及设计工作，保证输电线路正常运行。杆塔基础设计过程中，相关设计人员须要根据输电线路实际需求，将设计环节的细节问题实施全面处理，通过这样的方式，保证杆塔设计质量，在后期使用中满足实际建设要求。杆塔基础设计环节，相关设计人员须要重点关注以下内容：（1）对线路施工概况加以明确，保证设计环节可选择杆塔数量；（2）设计环节需要根据施工要求，科学选择杆塔类型，促进电力系统良好运行；（3）杆塔基础设计环节，应与杆塔使用寿命及自然不利因素结合，选择有效的设计方法严格控制成本支出，降低占地面积。由此可以看出，输电线路的良好运行，离不开杆塔基础的科学设计。

1 输电线路杆塔基础面临的问题

输电线路杆塔基础表示的是杆塔被掩埋到地下的部分，其主要作用是保证杆塔使用稳定性，不会受到外力或地质下沉的影响，发生变形、倾斜等不良问题。杆塔基础设计与施工质量，会对输电线路运行产生较大影响，当前输电线路杆塔基础主要面临以下问题：（1）地质环境复杂。杆塔基础土质比较为复杂，常常会出现软土等不良地质环境，输电线路杆塔基础不仅要满足常规设计要求，还应对地质环境变化进行考虑，避免使用期间出现严重的沉降问题。并且，特殊地质环境下，杆塔基础较为脆弱，如何通过有效的设计方案保证杆塔基础稳定已经成为重点关注的一个问题。（2）杆塔后期应用时，会受到风荷载影响，但在此方面的处理措施仍不够完善，设计环节应重点对风动力效应进行综合分析，通过抗风防风技术，确保杆塔安全性。（3）设计方案存在缺陷。杆塔基础工程较为特殊，设计工作存在一定的复杂性，不过现阶段，一些单位仍选择传统总安全系数的方式，未根据实际情况实施分项系数设计，这种情况下，不能很好地满足现代化杆塔基础设计要求，因此在实际设计环节，须要积极探究新型的设计方案，不断提升设计水平。

2 输电线路杆塔基础优化设计

2.1 路径设计原则

输电线路杆塔基础设计应遵循以下原则：首先，选择路径时，尽量选取地形较好、长度较短、水文及地质条件满足设计标准的路径；其次，不可对自然资源产生破坏，尽量避开植被茂密的区域，以免增加输送电过程的危险性，同时也能对植被资源进行保护。最后，路径选择过程中，须要通过调查研究的方式，了解周边沿线民众意愿，避免出现大量的房屋拆迁、农田占用情况。

2.2 基础选型处理

灌注桩基础处理。当前，我国电力配电系统得以快速发展，相关人员应选择有效的方式，做好输电线路杆塔基础选型处理工作。地形条件不同的情况下，在基础建设方法上也会有所差异，通过应用灌注桩基础处理的方式，能够使基础具备更强的抗压能力。如某施工单位地下水含量较高且存在较多淤泥沉积的区域施工中，选择了灌注桩基础处理方式，不仅提升了材料使用效率，还降低了施工难度。

掏挖类基础处理。经不断发展，掏挖类基础结构应用日益广泛，在该结构的使用下，能够将原有土地结构承载能力更好发挥出来，减少土地开挖总量。如某施工部门重点计算了土石方的开挖总量，对开挖总量进行了严格控制，使其低于混凝土浇筑型土石方填筑工程总量。实际操作环节，施工单位细化了掏挖类基础处理方式，共分为2 种类型，一种是半掏挖类型，另一种是全掏挖类型。通过半掏挖的方式进行成型度较低的土壤结构处理，能够使土壤具备更强的基础承载能力。

大开挖基础处理。全面开挖在输电线路杆塔基础中较为常见，应用的技术为大开挖基础，通常而言，施工技术人员可按照基础受力情况，对选择刚性施工还是柔性施工做出判断，其中，刚性施工方法操作简单，基础埋深较浅，主要是依据设备构件自重，抵抗外界作用力。不过这种方式成本较高，在应用范围上也有所限制。而柔性施工是将钢筋混凝土作为底板，可使基础层上覆盖土重量及性能得到改善。选型过程中，应综合考虑杆塔承受外力、工程工期、计算工程造价、地质条件等，保证杆塔选型的科学性及合理性。

2.3 杆体定位优化

一般可选择通用塔型，如果地形地质特殊，应综合考虑选线情况、施工条件等因素，进行合理选择。在满足使用标准件要求的基础上，重点分析杆塔形式的合理性[2]。在绿化带边缘布置时，尽可能选择多回直线钢制杆塔，节约城市用地。对于转角较大的区域，应选择挖孔桩基础加角钢塔。若线路布置较为密集，应选择紧凑的塔型，如果存在较高的地面障碍物，需要适当提升基础质量及杆塔高度。杆塔定位中，相关设计人员应结合地形情况进行设计，通常情况下，应遵循以下原则：（1）不可将其布置于土质松软、水量较多且交通便利的区域；（2）配置间距时，应防止因为差异过大，影响到杆塔间的平衡性；（3）若存在导线交叉情况，须要适当降低间距；（4）完成立杆后，应实施检测、验证，对杆塔线路进行检查，使其满足实际使用要求，若发现存在问题，应重新测算、定位。

2.4 杆塔基础后期处理

强夯法。强夯法属于杆塔基础处理中较为常见的一种方式，在碎砂石土、粘性土、饱和性较差的粉土等土质中较为适用，在特殊地质处理中，须要将粗颗粒材料回填到夯坑中，首选碎石及块石等材料，实际应按照现场情况作出科学调整。

换填法。这一处理方式主要用于受力层地质较软的杆塔基础处理中，通常是在受力层换填土垫层的方式，对塔基与地质进行强化[3]。保证塔基综合承载能力的情况下，最大程度上避免杆塔出现较为严重的沉降情况，同时也能使软土地质具备更高的土壤固结效率与排水性能，防止由于温差过大出现冻胀情况。

砂石桩法。这种方法在紧密松散型地质及塔基中较为适用，能够有效提升塔基综合承载力，同时可减少压缩问题的发生，也适用于存在液化的地质塔基。实际使用环节，在挤密与振动作用协同作用下，提升土壤密度，使杆塔基础具备更强的承载力。

振冲法。这种方式在适用地质塔基上，与砂石桩法基本相同，不过在工作原理上存在较大差异，实际使用环节，通过振动器开展冲水及振动工作，受到压力水流动作用影响，将土壤中的泥粒冲走，同时获得振冲孔。振冲环节，选择稳固性材料进行回填，利用振冲器压缩回填材料，与原有塔基配合下，形成复合型塔基，获得更高的塔基负荷能力，使输电线路杆塔更为安全稳定。

3 输电线路杆塔基础设计注意事项

输电线路杆塔基础设计环节，会存在较多影响因素，为提升输电线路杆塔基础设计水平，应重点关注以下因素：

选用杆塔基础形式与结构时，应对周边地形环境、施工环境、工程地质、运输环境及水文条件等因素进行分析，从而更加详细地了解水文地质以及地形环境等情况。杆塔构造设计环节，须要通过计算机放样绘图方式[4]，结合手动矫正，设计杆塔基础构造。优化杆塔基础时，应将设计杆塔构造阶段最终方案作为主要依据，构建力学模型，同时全面分析杆塔基础强度，制定出科学、合理地优化方案，保证杆塔基础结构的牢固性与安全性。经过计算机计算与原有设计方案等数据结合，进行施工图绘制，同时对应做出编号，形成施工过程明细表。通过这样的方式，可以保证基础设计各项工作具备较强的独立性，且彼此间能够相互联系，使基础设计更加高效。

重视地下水及地表水影响。输电线路杆塔基础设计中，会受到地下水位的不良影响，因此，在实际设计环节，须要通过有效的方式，将其危害性降至最低，有效控制地下水，为获得较好地控制效果，应对地下水特质进行全面分析，科学选择桩基础型式。选择杆塔基础型式时，还应对地表水进行考虑，基础设计环节，不可在靠近河流或雨量充沛的位置立塔，若必须要在以上区域立塔，应设置护坡及排水沟，防止杆塔基础覆土层受到地表水冲刷，还应对基础进行深埋处理。

重视中心桩保护。做好中心桩保护工作，能够确保输电线路杆塔基础的安全性与稳定性，例如山区现场定位环节，相关工作人员须要按照塔位塔基断面数据，开展基础配置工作，同时，还应将中心桩作为基准，强化中桩保护，若没有做好中心桩保护工作，会导致施工无法满足设计要求[5]。开展中心桩保护工作时，应保证具备较好的全面性，防止后续施工环节中心桩出现损坏，使杆塔基础应用安全性得到进一步提升。

做好杆塔类型选择工作。输电线路杆塔基础设计环节，还应加大对杆塔的关注力度，主要的目的是保证杆塔结构与基础具备较好的吻合度，防止由于杆塔自身结构不合理，影响到基础作用的良好发挥，因此，在实际工作中，应实施双向协调分析，保证杆塔选用类型合理的同时，更好地提升杆塔基础设计水平。

4 结束语

综上所述，输电线路中杆塔基础设计尤为重要，是电力系统良好运行的关键，更是保证电力企业发展的基础前提。实际设计环节，不仅需要做好路径设计优化、基础选型处理、杆体定位优化、杆塔基础后期处理等工作，还应对基础设计多方面影响因素进行综合考虑，从而提升杆塔基础设计水平，更好地发挥出输电线路杆塔的作用。