输电线路铁塔基础设计

输电线路铁塔基础设计 关于输电线路铁塔基础设计探究 摘要:随着电力工业的快速稳定的发展，关于输电线路设计的新的要求越来越严格。目前输电工程技术人员如何有效的利用新技术、新用以提高输电工程建设的效率和效益，需要解决的关键性技术难题。然而，输电线路重要组成部分的输电塔基础是为了保证电网的安全稳定，同时在电网的投资建设中占有比较大的比重，其关键性是显而易见的。线路安全可靠、耐久地运行取决定作用的杆塔基础，其作用是为了保证杆塔在各种外力因素的下能够不倾覆、不下沉和不上拔。因此，对铁塔基础承载能力和稳定性因素的探究是具有重要的意义。 关键词:输电线路;基础;设计 中图分类号:tm726文献码: a 文章编号: 1.概述 根据输电线路基础设计的原则，输电线路的路径需要进行基础型式的选择，同时应结合各段地形、水文地质情况等因素的施工条件以及铁塔的型式选择从而确定输电线路，并且在满足规程的前提下，应该选择时在保证使线路能安全稳定地运行的情况下尽可能的降低工程造价，铁塔基础结构设计的功能要求应该具有以下几方面:能够承受正常施工和正常运行情况下可能发生的各种条件恶劣的工况下的荷载;在正常使用中能够具有很好的工作性能;后期的维护抢修中具有足够的耐久性能;突发事件发生以及发生之后，也能够保持必有的整体稳定性能。 2. 铁塔基础选型的分类 (1)混凝土台阶式基础。该类型的基础底板内不置入受力钢筋，同时要求该基础底板的台阶具有不小于1.0的高宽比，属于国内的传统基础形式。由于只需立柱配筋、台阶不配筋，从而具有混凝土的耗量比较大同时钢材耗量较小的特点，同时具有容易校正的特点，采用塔脚板与其预埋的地脚螺栓相连的方式来固定铁塔采;由于以上的特点从而在施工方面变得更方便，同时能缩短工期，提高效率。 (2)掏挖基础。在掏挖成型的土胎内置入底板，该结构的基础底板能有效的利用原状土承载性能。掏挖的底板基坑具有不用支模、无须回填的特性，从而大大减轻了施工模板的运输和降低了施工的难度;在环境生态的角度变得更加环保，开方和弃土造成的地表植被破坏和污染有效的减少了。掏挖基础受到水文地质等诸多因素的影响，限制一定程度的实际使用。这也有利于最大限度地防止水土流失和控制山体的破坏程度。 (3)岩石嵌固式基础。强风化岩石和中等风化岩石的岩体地段可以使用嵌固式岩石基础，同时不能用作直锚式岩石基础的岩体地段也可以使用嵌固式岩石基础。可以看出嵌固式岩石基础的适用范围比较广泛。嵌固式岩石基础的自身特点使其有利于保护植被环境，嵌固式岩石基础可以减少岩石的挖掘量且不需要进行运土回填。 (4)斜柱板式基础。斜柱板式基础形式在国内外都适用的比较广，是通用的基础形式之一。该结构基础的在实际施工应用中主要表现 在:基础立柱坡度要参考塔腿主材的坡度并且坡度保持一致，由于塔腿主材角钢是直接插入到底板的，从而减少来自基础柱顶的水平力，同时降低了立柱正截面的强度和缩小立柱的断面。底板面积较大，底板较薄同时底板双向配置钢筋，以至于台阶宽高比可达到至25。加大上拔土体可以达到增强基础抗拔的能力，适宜基础浅埋。 (5)钢筋混凝土板式基础。国内传统的基础形式之一的钢筋混凝土板式基础，这种结构的基础立柱和底板内都置入了受力钢筋，该结构的基础底板的台阶具有不小于1.0(?25)的宽高比。由于其底板较宽、柔性较强和自重较轻的特点，从而减少了混凝土的消耗量，同时极大的减小砂、石、水泥及水等材料的运输量。对于山区和煤矿采空区的大直线塔以及转角塔的施工显得更方便和有利。同时钢材的耗量较大由于立柱和台阶都需要配置钢筋。 (6)高低腿与高低立柱基础配合使用。通常铁塔基础工程为了使塔基平面和塔位更加稳定和稳固。利用降基面处理的方式对山丘大部分地区的塔位基面进行处理使其稳定。按照传统和实际施工经验，同时根据视土质稳定情况在基础的上拔土体外边缘要预留预定范围的安全余度，通常是1(om,3(5m甚至可以更大。 3.铁塔地基的抗倾覆 埋置于土体的铁塔基础，受到来自不同方面的荷载作用。铁塔地的基抗倾覆受到很多因素的影响，主要表现在一下的几个方面: (1)铁塔基础自身特性。目前，通常根据构件的自身的刚度不同将其分类为刚性、半刚性和柔性，这些同时共同工作的构件根据自 身的刚性表现出不同的特性。半刚性和柔性视具体的情况可以称之为弹性。由于外力作用，构件刚度的不同造成其内部对外力的应变和对土体的表现出反力也有很大程度的差异。构件表现出刚性时，外荷载作用致使基础立柱有可能绕某作用力点进行小幅度的刚性转动;表现出弹性情况时，立柱自身刚度与土的刚度的比决定了基础的抗倾覆和其破坏的程度。 (2)基底地基土及立柱周围土体的特性。众所周知，地基土的强度影响基础的竖向位移与稳定，也决定了地基的变形条件。在外荷载作用下，立柱周围的土体受到挤压，从而使立柱产生水平位移和转角，力的作用是相互的，因而立柱会受到土体的反作用，从而形成抵抗弯矩。在基础立柱和侧向土体不破坏前，能与外荷载作用相平衡，确保整个基础的稳定随着荷载的逐渐增加，将可能因立柱周围土体发生塑性流动而引起基础的失稳。 (3)荷载工况。荷载有下压荷载和上拔力，对电力铁塔基础的影响表现的比较复杂，尤其表现在水平荷载较大。输电线路铁塔基础面临的各种荷载工况，对其的倾覆稳定有不同的影响程度。根据现有的研究了解到，立柱与周围土体的摩擦力在竖向下压荷载作用下表现出抗侧向荷载的作用。与此同时，上拔荷载作用则表现出不利的影响。因此，上拔荷载与水平力的组合对倾覆稳定性而言，带来了巨大的不利影响。 (4)施工与工艺措施的影响。回填土的强度对铁塔地基有很大的影响，同时应该相应的加强处理措施。近地表加强层表现出的水平 反力系数较大，而且其产生的力矩也比较大。因此，近地表的回填土密实度对倾覆稳定具有十分重要的作用。在外荷载作用下，铁塔基础的工作性能与土体和基础之间的相互作用有密切的关系。这种产生抵抗倾覆力矩的力表现在:地基的反作用力、土体的抗拒力、基础的自身重量和土的重量。一般情况下，横向荷载作用在立柱顶部时，基础立柱自身呈刚性从而导致立柱会发生一定程度的侧向位移，促使周围土体变形产生相应的抗力，同时这种抗力表现出对立柱变形的阻止。抗力在水平作用力较小时是由近地面的土作用的。荷载的增大促使立柱变形加大，同时表层土体将产生一定的屈服作用力，促使向更深的土层传递水平荷载。立柱顶部的表层土的结构遭到一定的破坏导致呈现上涌，致使小部分基土的水平反力减小;随着荷载的增加，立柱前侧的屈服区不断向下扩展，导致力矩中心的不断改变伴随着位移也不断增大。基底部分土体随着荷载的不断增大到一定程度开始进入塑性区。如果荷载一直增大，变形的程度增大到超出了基础自身所承受的范围从而出现的塑性流动而被破坏，那么整个体系的稳定就遭到了破坏。 4.铁塔的基础优化 随着经济的快速发展，电力工程的大力发展，工程建设的规模越来越大，输电线路的远距离传输方式，导致输电线路的铁塔基础的开挖量不断的增加，必然会破坏了塔位原有的天然植被和地质环境，而且使原稳定的土体受到扰动。因此, 保护环境变得极为重要，基础优化主要是减少基面的开挖。 (1)原状土基础。不同风化程度岩石、岩石的残积层的山区地质特点，还有一些更为特殊的山区地质比如硬塑及坚硬状态的粘性上覆盖层。当输电线路经过山区时，针对这样的地质条件应该作适合于地质特点的处理，主要表现在原状土基础，如岩石嵌固基础、斜柱粘性土全掏挖基础、岩石锚杆基础等基础形式。这类基础形式可以避免基坑的大开挖，同时减少了土方开挖量，最为重要的是减少对周围自然环境的不良影响。塔位的原状土未受破坏，充分利用原状土的力学性能，可以提高基础抗拔能力，对塔基稳定的更大的作用。 (2)深埋基础。塔位降基的方式是为了配合杆塔高低脚的使用，同时应将基础降到跟保护范围的同一高度，主要是采用深埋主柱的方式实现的，这种方式的降基优势在于下降程度可大幅度减小且杆塔的高程相应地得到了提高。 (3)塔脚架加高主柱基础。塔位于山腰中的梯田或斜坡地内或位于丘陵地区时，为了能避免基面大开挖，设计了塔脚架加高主柱基础来解决在采用高低脚加高基础不够的这种情况。 结束语: 随着经济和科学技术的快速发展，我国的电力工程建设事业不断发展和进步。在铁塔基础建设中的基础处理技术不断发展和进步，对输电线路铁塔基础设计的探究，为输电线路安全可靠地运行提供有力保证。 【参考文献】 1. 陈兰 输电线路基础选型及基础优化设计-广东科技2010 2. 张小锋 姜华 黄冈电网输电线路基础设计选型分析-湖北电力2010 3. 姜清华 架空输电线路杆塔基础设计施工技术分析-黑龙江科技信息2010 4. 李永祥 输电线路杆塔基础选型研究-中小企业管理与科技2010 5. 邱庆忠. li yong-xiang 岩石嵌固式基础在750 kv输电线路中的应用研究-电力建设2009 6. 简述铁塔基础形式的选择-山西建筑2009