高压送电线路杆塔基础型式的特点分析

赵寅生

摘要：社会经济的不断发展，使得电力资源的需求量与日俱增，于是电力建设项目日益增多。其中杆塔基础一直是电网建设中的重要内容，其施工质量直接关系到整个电力系统的安全稳定性。对于杆塔基础而言，其可用的型式较多，具体选用何种需要结合工程实际。因此文章就高压送电线路杆塔基础型式的特点展开分析。

关键词：高压送电线路；杆塔基础型式；特点

众所周知高压的输电线路的根本是杆塔基础，它是地下的隐蔽的工程，杆塔基础能够稳定是保障输电线路正常且稳定工作的必要前提，还关系到了整个输电的网络的稳定性以及安全性。所以，在施工建设杆塔基础的时候，应该根据工程地质的特点，合理的来选择设计以及施工地基基础，这样来保障杆塔基础的平稳性以及安全性。

一、高压送电线路杆塔基础的分类以及对稳定性的一般要求

送电线路的水文地质条件变化很大，故在选择杆塔型式的过程中，应本着“因地制宜”的基本原则，按基础分类一般可分为预制和现场浇制两种。其中浇制基础又可分为地下水位、塔型、灌注桩、爆扩桩基础等等，还包括普通的钢筋混凝土基础。预制基础有拉线盘、卡盘以及底盘等等，实践应用过程中，应结合当地的实际情况进行处理和选择，最大限度发挥基础的经济性、可靠性以及安全性等等。若按施工功能进行划分可分为换位塔、直线塔以及承力塔等。承力塔是整个高压送电线路中最为重要的结构环节之一，一般进行分段设立，运行过程中，可缩小安全事故的发生范围，而直线塔的设计数据将直接决定整个线路杆的经济指标。其对于一般稳定性的一些要求如下：线路经过的地区的地质以及地貌环境等一些情况都直接的关系到杆塔基础类型的选择以及强度稳定性的设计。所以，针对基础的稳定性设计，应该对高压输电线路进行详细的勘测，并且充分的了解地质水文资料之后才可以进行。与此同时，对混凝土强度等级的要求是：提前制备的钢筋混凝土基础的强度等级不应低于C20，一般采用C30或更高强度等级的混凝土；现浇的钢筋混凝土基础的强度等级不应低于C20。

二、高压送电线路杆塔基础型式的特点分析

目前，我国所应用的高压送电线路杆塔基础型式种类繁多，基本可概括为两类，即大开挖基础和原状土基础。大开挖基础主要包括台阶直柱基础、板式直柱基础以及插入式基础等。而原状土基础包括岩石基础（岩石嵌固基础、岩石锚杆基础）、人工全掏挖基础、桩基础等。具体分析如下：

（一）现浇台阶直柱基础

该基础属于刚性基础类型，主要形式为大开挖基础形式，该类型基础是传统的基础型式，适用于各种地质情况，特别在地质条件较差，如有地下水、流砂等的塔位，适用于各种类型的铁塔。该基础类型的主要特点：混凝土方量较多，但钢材的耗费量较少，且施工工艺较为简单。基于上述特点，为工程施工的质量提供了很好的保障。以往的工程施工中，基础型式居多，但近年来，为减少混凝土的使用量，限制了该基础型式的大范围应用，仅在受力较大的转角塔中应用，或者是在地下水丰富容易引起塌方问题的地段中进行应用。

（二）现浇板式直柱基础

该基础类型与插入式基础性类似，均属于柔性板式基础，但最大的差别在于，该基础为直立式主柱，连接铁塔时，需使用踏脚板和地脚螺旋，同样适用于各种类型的铁塔。其实际特点为开挖方便，可进行浅埋，在较容易出现流砂或者是地下水位较高的地基中应用居多，能避免基坑坍塌的危险，还可降低深挖水坑的工作难度。另外，节约了大量的土石方量和混凝土，但钢材的使用量偏多。在地质情况复杂、水资源丰富以及地下水位较高的地段中，该基础型式较为常见。

（三）插入式基础

该基础不需要地脚螺栓和塔脚坂，需将铁塔腿材料直接插入到与其完全一致的主柱之中即可，并在端部开展锚固工作。该基础结构简单，基础所承受的偏心弯矩和水平方向作用力也在大幅度减小，底板和立柱处于压受力状态，从而改善了底板以及基础主柱的受力状况，节约材料。另外，由于减少了基础水平力，故提高了基础侧向的稳定性。该基础一般适用于有无地下水的硬塑地基。适合各种各样的地形条件。在我国的一些山区，由于当地的交通运输条件有限，该基础的应用可弥补交通运输上的缺陷问题，有利于工程的统筹规划，是一种经济实用、简单的基础型式。若按主材形式进行划分，可详细分为钢管插入式基础和角钢插入式基础，后者在过去的几年当中应用较为广泛，前者在国内的应用较少。

（四）桩基础

桩基础包括单桩基础以及群桩基础，是由基桩或者连接于桩顶的承台一起构成的基础。在施工可成型的情况下，基坑施工时不扰动原状土，属于原状土基础类。基坑开挖土石方量较小且不需回填，可以最大程度地保持原地形地貌，减少水土流失，保护环境。该类基础主要靠桩周与土的摩擦力、桩端承载力以及原状土的内摩擦角和凝聚力来承担上部荷载，施工方便，安全可靠，缺点是施工费用较高。对位于城市规划道路上的钢管杆线路，基础位于道路边，桩基础可节约用地，施工时可有效减少对其他管线的影响。桩基础的施工工艺众多，可适应各种不同地质条件：人工挖孔灌注桩适用于可塑黏土地基以及无地下水的硬塑地基，该基础主要是通过人工掏挖成孔，并在孔内放置灌注混凝土和钢筋笼，其受力性能比较好，应用过程中，对环境不会造成影响，且进退场方便，造价低廉，为工程质量提供了很好的保障。适应山区、丘陵以及平坦地形条件施工，特别是一些土质变化较大的地区。该基础是目前应用最为广泛的一种型式之一。冲孔灌注桩基础与人工挖孔桩基础类似，两者区别在于成孔方式。该基础一般用于地基软弱层中或者是地质条件复杂的地段，如沼泽、滩地以河床等等。具有成孔率高、抗冲刷、速度快等特点。

（五）人工全掏挖式基础

该基础多应用于丘陵、山地等地质条件较好的地段中，适用于基础作用力较小的铁塔。受力大的铁塔其基础开挖量一般较大，故限制了其应用。该基础一般掏挖的基坑较小，不会对基坑周边的土造成扰动，故可充分利用原状土的抗剪强度，达到节约材料的目的。施工程序少，不会对环境造成影响，具有很好的技术经济性。但该基础对地质条件要求较高，有地下水的地域开挖之后洞臂不稳定，成形困难，因此不宜使用。

（六）岩石基础

其一，岩石嵌固基础。这类的杆塔基础型式主要应用于无覆盖层或者覆盖层比较浅的强风化岩石地基上，它的特点是不用在底部配筋，并且需要把基坑全部的掏挖，有着较强的抗拔承载力，还可以把主柱的坡度与塔腿主材的坡度设置成一样的，这样可以把偏心弯矩降低，并且减少了地脚螺栓的使用。这样型式的基础充分的利用了岩石自身的力学性能，能有效减少钢筋以及混凝土的用量，降低工程造价。其二，岩石锚杆基础。这类的基础型式适合应用于整体性较好并且中等风化程度以下的硬质岩层。它充分的利用了岩石的强度特点，使得锚杆可以与岩石紧密粘接，对混凝土和钢材的需求也比较少，工程造价也比较低。但是，因为这类基础型式对地质有着比较高的要求，需要充分的鉴定基础岩石的稳定性以及完整性，不能实现大规模的推广应用。

三、提高输电线路杆塔基础的稳定性的措施

杆塔基础的稳定性以及承载能力，主要由基础附近土体的密实度以及强度来决定。比较常用的加强土体密实度以及强度的施工方法主要有爆炸挤实、压力注浆、打入桩柱、振动密实、冲击夯实、表面压实等。经过工程实践以及系统研究发现，压力注浆和振动密实是比较方便且实用的两种方法。

（一）压力注浆法

压力注浆法的主要工作原理是运用气压或者液压，把浆液均匀的注入填料地层里，浆液通过渗透、挤密以及填充等方式，把原来松散的土粒胶结成一个整体，这样能起到加固土基和减少沉降的作用。压力注浆法施工的时候，首先应根据相应的设计要求，将套管夯入土中，再通过套管的下方排浆口，向土里压入由粉煤灰和水泥按比例配置成的浆体，并且逐步把压力增大，直到水泥浆从相邻的套管中溢出来为止。注浆3~4h以后就可以把套管拔出。压力注浆法有着施工比较方便且可操作性比较强的特点。土壤和套管外壁之间的密实度决定着注浆的效果，并且和回填土体的土质有着重要关系。

（二）振动密实法

振动密实法是把振动头振到土里，使杆塔所在区域土质被振实的方法。如果需要振实的土体深度不够的时候，可以把振动头的长度加长。在施工的过程中，把振动头挂在吊车的吊臂上，这样可以使振动头能够一边垂直下降一边振动，并且利用振动头的自身重力逐步的振动到土里。为了能够加强振实的效果，还可以在孔里喷射压力水或者空气。振动完成之后，需要在振动形成的孔里填充级配碎石或者灌注细石混凝土，这样就可以形成碎石或者混凝土柱体，进一步增加土体的密实度，改善土质的构成。使用振实法跟压力注浆法，可以把地基的承载力提高20~50%左右，且因为提高了地表回填土的密实度，也有效的提高了地基的水平承载力。这样能使杆塔的基础稳定性进一步的提高。

（三）跑浆露筋的防范方法

在施工过程中可以采用以下的措施来防止或避免发生跑浆露筋现象：①在立柱混凝土浇筑的过程里应该先向外角下料，这样可以确保立柱内外角的混凝土浆石达到混合均匀的要求。②在混凝土浇制施工进行到阶梯结合的地方，将上层模板的外侧以及底部四周跟下层阶梯混凝土之间的空隙用混凝土填满，然后再向上层阶梯模板里浇灌混凝土，当浇灌到一定高度的时候要进行捣固处理。③在斜插式基础浇制的过程中，测量人员对各项参数应进行检测，以便及时的发现误差并且做出相应的整改。④将斜插基础的主角钢的位置控制作为关键点，在基础施工之前，提前制作好混凝土垫块，并测量垫块的相关数据，以确保其操平找正，然后用砂浆和碎石将垫块的四周充填好，来确保它的稳定。⑤在基础回填的时候要均匀回填并分层夯实，确保回填土的密实度，避免发生基础移位或者倾斜的情况。

综上所述，杆塔基础是高压输电线路的组成部分之一，其工期以及造价在整个高压线路施工工程中占有非常大的分量。所以，合理的选择杆塔基础的型式，对保障高压输电线路的安全性以及稳定性有着极其重要的影响。由于我国高压送电线路杆塔基础型式繁多，每一种类型都有自己的特点和优势。因此在具体选用时，需要结合工程实际特点，合理选取，最大化发挥基础型式的重要作用，提升电力工程施工质量水平。

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