架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)問(wèn)題及改進(jìn)方法探討

楊斌 陳應(yīng)權(quán) 曾臻 周云

摘 要：架空輸電線路桿塔是輸電線路中的關(guān)鍵組成部分，桿塔的科學(xué)合理結(jié)構(gòu)是其持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，也對(duì)輸電線路整體的運(yùn)營(yíng)發(fā)揮著重要作用，一定程度上關(guān)系到電力系統(tǒng)整體的運(yùn)行安全。架空輸電線路桿通過(guò)使用相應(yīng)的絕緣子，將輸電線固定于桿塔上，從而提高爬電距離，實(shí)現(xiàn)電能的穩(wěn)定傳輸。由于架空輸電線路桿塔的重要性與特殊性，在實(shí)際的設(shè)計(jì)施工及后續(xù)維護(hù)運(yùn)營(yíng)工作中應(yīng)該全面細(xì)致。文章對(duì)架空輸電線路桿塔的基礎(chǔ)問(wèn)題及相應(yīng)的一系列改進(jìn)方法進(jìn)行了深入探討，從而有效提高架空輸電線路桿塔的相關(guān)工作質(zhì)量，促進(jìn)供電系統(tǒng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路；桿塔；基礎(chǔ)問(wèn)題；改進(jìn)方法

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）24-0111-02

隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市的建設(shè)工作也取得了巨大成效，為了滿足城市的發(fā)展需要，城市電網(wǎng)系統(tǒng)也相應(yīng)的在不斷進(jìn)行改進(jìn)。作為供電系統(tǒng)的重要組成部分，架空輸電線路桿塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工等所面臨的一系列問(wèn)題也逐漸變多，本文結(jié)合架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)問(wèn)題的分析及我供電局的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)具體改進(jìn)方法進(jìn)行探討。

1 架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)面臨的主要問(wèn)題分析

架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)主要是指被掩埋到地下的桿塔部分，這部分基礎(chǔ)的主要作用是確保桿塔在投入使用后，不會(huì)因地質(zhì)下沉或者其他外在力量的影響，出現(xiàn)傾斜、變形甚至倒塌等情況。架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)施工的良好質(zhì)量，能夠?yàn)楦邏弘娋W(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障，以往架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)會(huì)因底層混凝土的老化，會(huì)出現(xiàn)塔基沉陷、滑坡、桿塔基礎(chǔ)積水以及沖刷等問(wèn)題，甚至?xí)苯訉?dǎo)致桿塔倒塔等嚴(yán)重問(wèn)題。結(jié)合單位的工作經(jīng)驗(yàn)，沿海地區(qū)架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)主要影響因素表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。

1.1 軟土等特殊地質(zhì)環(huán)境的考驗(yàn)

地形地質(zhì)條件會(huì)對(duì)架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)等重要部分產(chǎn)生影響，結(jié)合我單位在深圳地區(qū)的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，區(qū)域位于珠三角地區(qū)又同時(shí)在沿海地區(qū)，地形上同時(shí)受到海岸地形環(huán)境和三角洲地形環(huán)境的影響，故土質(zhì)較為復(fù)雜。在軟土等特殊地質(zhì)環(huán)境下，架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)不僅要考慮到常規(guī)設(shè)計(jì)施工要求，還需要考慮到地質(zhì)環(huán)境的變化，使塔基的后期沉降、傾斜等不會(huì)對(duì)其正常使用造成過(guò)大影響。軟土等特殊地質(zhì)環(huán)境下的架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)往往較為脆弱，如何對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)及施工是目前需要解決的迫切性問(wèn)題。

此外，由于地質(zhì)沉降等因素，也會(huì)導(dǎo)致架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)后期出現(xiàn)傾斜等情況，造成巨大隱患，需要在實(shí)際工作中慎重考慮。

1.2 因風(fēng)荷載引起的桿塔損壞缺乏有效的處理措施

位于沿海地區(qū)的架空輸電線路桿塔會(huì)因臺(tái)風(fēng)等強(qiáng)風(fēng)因素造成巨大損害。所以，如何綜合分析風(fēng)動(dòng)力效應(yīng)，精確考慮桿塔及其基礎(chǔ)受到風(fēng)力的影響程度，具有重要意義。通過(guò)把握風(fēng)力與桿塔兩者間的互相作用力，采取完善的抗風(fēng)防風(fēng)技術(shù)手段，能夠有效保障架空輸電線路桿塔的安全。

1.3 設(shè)計(jì)方法存在一定缺陷

架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)工程具有一定的特殊性，實(shí)際設(shè)計(jì)施工工作也較為復(fù)雜，目前在進(jìn)行架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)施工時(shí)，一部分單位依舊沿用以往的總安全系數(shù)方法，沒(méi)有結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)加入分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)方法。隨著架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)工程的逐漸發(fā)展，傳統(tǒng)的總安全系數(shù)法已經(jīng)逐漸跟不上時(shí)代需求，需要使用新型系數(shù)法取而代之。

2 架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)問(wèn)題的改進(jìn)方法

2.1 不同地形環(huán)境下架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)的選擇

隨著供電系統(tǒng)的逐漸發(fā)展，高壓電網(wǎng)的建設(shè)工作也逐漸變多，在此過(guò)程中，電壓等級(jí)一直提高，架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)所承受的外部壓力也逐漸變大，相應(yīng)的架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)的長(zhǎng)度、體積也有所增加，工程量變大。結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)工程的施工期、運(yùn)輸量及費(fèi)用三個(gè)部分分別占據(jù)了總工程55%、65%、10～20%的比例。為了最大程度上減少架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)施工的材料消耗，將施工期縮減到最短，有效優(yōu)化資金投入，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行具體分析，針對(duì)不同輸電線路基礎(chǔ)的類型，采用組合相應(yīng)的改進(jìn)方法。

2.1.1 地質(zhì)環(huán)境較好情況下的掏挖類基礎(chǔ)

此類型在近幾年我國(guó)的電網(wǎng)建設(shè)工作當(dāng)中廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)在于充分挖掘了施工地原狀土自身的承載能力，從而有效較少了開挖工程量。此類型的基礎(chǔ)掏挖中，一般而言土石方的開挖工程量應(yīng)該小于混凝土澆筑型的土石方填筑工程量。

掏挖類基礎(chǔ)施工方式又可以分為全掏挖型與半掏挖型兩種形式。后者一般針對(duì)成型度較低的地質(zhì)土壤。兩種方式都能夠充分挖掘施工地原狀土的潛在能力，最大程度上避免基礎(chǔ)后期的側(cè)向走形，且該類型的基礎(chǔ)具有良好的抗拔出、抗傾斜等優(yōu)越的承載能力。

目前該方法在地質(zhì)條件較為苛刻，地下水平均水位較高、地質(zhì)環(huán)境惡劣等環(huán)境下不宜使用，應(yīng)及時(shí)調(diào)整為其他方法。在實(shí)際工作當(dāng)中應(yīng)當(dāng)盡量避免過(guò)寬的底板，保持基礎(chǔ)作用力平衡和塔基承載力的均勻。

2.1.2 地質(zhì)環(huán)境較惡劣時(shí)的灌注樁基礎(chǔ)

灌注樁為主的基礎(chǔ)，主要利用我國(guó)逐漸完善并高速發(fā)展中的基礎(chǔ)交通設(shè)施。具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，成本投入較為合理，施工方法也較為簡(jiǎn)單便利，在其他領(lǐng)域也有所應(yīng)用。

灌注樁為主的基礎(chǔ)一般用于地質(zhì)環(huán)境較為惡劣的區(qū)域，最常見的有地下水含量較高、地下軟土及淤泥積淀較厚還有河網(wǎng)等區(qū)域，針對(duì)坡度較陡且主桿需要較大的加高的陡峭坡體環(huán)境有明顯效果。

該方法目前在開挖基坑時(shí)需要存在相應(yīng)的護(hù)臂，對(duì)施工方式等方面的要求較為嚴(yán)格，施工難度相應(yīng)稍大，基礎(chǔ)的材料投入量大，具有較高的綜合造價(jià)，另外也需要配有相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)辦法。

2.1.3 施工面積較大的大開挖基礎(chǔ)

同以上兩種類型相比，大開挖基礎(chǔ)主要針對(duì)范圍較大區(qū)域的全面挖掘，這一基礎(chǔ)型式的具體施工工藝較為繁瑣。通過(guò)基礎(chǔ)的受力情況可以分成剛、柔兩個(gè)部分。前者的施工手法較簡(jiǎn)單，基礎(chǔ)掩埋坑度較淺，主要利用自身重量來(lái)同外部上拔力抗衡，不過(guò)這一手法往往需要投入巨大的資金，且實(shí)際使用區(qū)域也具有局限性。后者利用鋼筋混凝土底板，充分挖掘了桿塔基礎(chǔ)層上覆蓋土的重量和性能，綜合造價(jià)比普通的混凝土更為偏移。

2.2 不同地質(zhì)環(huán)境下架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)的后期處理

較為常見的桿塔基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題包含了基礎(chǔ)的崩陷、坍塌、滑坡等，相應(yīng)的處理辦法也較多，文章選取最為常見的四種方法進(jìn)行分析。

2.2.1 強(qiáng)夯法

此方法主要針對(duì)碎砂石土、飽和性較差的粉土與粘性土、后期容易濕陷型的黃土等架空輸電線路桿塔基土質(zhì)。而若存在飽和度較高的粘性土或粉土等特殊地質(zhì)，則應(yīng)該在實(shí)際工作時(shí)，往夯坑中回填粗顆粒性材料從而濕陷強(qiáng)夯置換工作，一般采用塊石、碎石等材料為宜，具體應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整。

2.2.2 換填法

此方法主要針對(duì)架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)受力層地質(zhì)較軟，不足以承載桿塔上部結(jié)構(gòu)的荷載和塔基的多方面要求，一般通過(guò)在受力層換填土墊層的方式來(lái)強(qiáng)化較軟的地質(zhì)及塔基。在有效提升塔基的綜合承載能力基礎(chǔ)上，盡量減輕桿塔完工后的沉降情況，并且提高軟土地質(zhì)層的排水性能及土壤固結(jié)效率，避免因溫度高低差變化過(guò)大引起凍脹現(xiàn)象，并進(jìn)一步解決膨脹土質(zhì)的脹縮問(wèn)題。

2.2.3 砂石樁法

此方法多用于擠密松散型的砂土、粘性土、素填及雜填土等地質(zhì)情況和塔基，用來(lái)提高塔基與地質(zhì)的綜合承載能力，并減少壓縮情況的出現(xiàn)，在遇到可能出現(xiàn)液化的地質(zhì)塔基時(shí)也能夠使用此方法。砂石樁法主要利用樁的擠密作用，還有施工時(shí)的振動(dòng)作用等綜合作用，提高樁基周邊土壤環(huán)境的綜合密度，進(jìn)而提升架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)綜合承載力，并降低該區(qū)域土壤的壓縮性。

2.2.4 振沖法

該方法與砂石樁法所針對(duì)的地質(zhì)塔基情況基本類似，但工作原理有巨大差異，此方法主要利用振動(dòng)器進(jìn)行沖水及振動(dòng)工作，從而利用壓力水流動(dòng)作用，帶走土壤中的泥粒，并逐漸生成相應(yīng)的振沖孔。在振沖過(guò)程中，用砂、石等穩(wěn)固性材料回填，在借助振沖器的振動(dòng)沖擊作用力，把回填材料和樁進(jìn)行壓縮，配合原有塔基變?yōu)閺?fù)合型塔基，從而有效提升了塔基負(fù)荷能力，促進(jìn)架空輸電線路桿塔的安全穩(wěn)定使用。

桿塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及形式的選用，用該嚴(yán)格參考周邊地形環(huán)境、工程地質(zhì)、水文條件以及施工環(huán)境和運(yùn)輸環(huán)境等眾多因素。針對(duì)地形環(huán)境、水文地質(zhì)情況等方面應(yīng)該有更加詳細(xì)的把握。在設(shè)計(jì)桿塔構(gòu)造時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合計(jì)算機(jī)放樣繪圖手段，配合手動(dòng)校正的手段，完成桿塔基礎(chǔ)構(gòu)造的設(shè)計(jì)。在對(duì)桿塔基礎(chǔ)進(jìn)行分析和優(yōu)化時(shí)，應(yīng)該以設(shè)計(jì)桿塔構(gòu)造階段的最終方案為依據(jù)，建立相應(yīng)的力學(xué)模型，并對(duì)桿塔基礎(chǔ)的強(qiáng)度進(jìn)行全面分析，制定相應(yīng)出相應(yīng)的優(yōu)化方案，使桿塔基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)較為牢固。在最后，通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算，結(jié)合之前的設(shè)計(jì)方案、強(qiáng)度分析及優(yōu)化方案等工作當(dāng)中的數(shù)據(jù)，繪制出明確的施工圖，并對(duì)應(yīng)進(jìn)行編號(hào)，做出施工過(guò)程明細(xì)表。此方法能夠保證桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工各階段工作的互相獨(dú)立，又能夠提高各部分的聯(lián)系性，使得架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工更為自動(dòng)高效化。該方法在有效優(yōu)化桿塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)及施工成本上對(duì)與地形相適應(yīng)的新型桿塔基礎(chǔ)進(jìn)行了有效探索，值得推廣。

3 結(jié) 語(yǔ)

架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)施工方法優(yōu)化，能夠?yàn)檩旊娋€路整體的安全性提供重要保障，通過(guò)對(duì)不同地質(zhì)環(huán)境下架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)及建設(shè)方法深入分析，可以選擇最為合適的設(shè)計(jì)施工方案，優(yōu)化工程的資金投入。只有采取因地制宜式的科學(xué)合理方法，才能促進(jìn)該事業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙宇翔.架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題的研究[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2014，（2）.

[2] 張曉迎.架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題分析[J].民營(yíng)科技，2010，（5）.

[3] 張小鋒.架空輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工技術(shù)分析[J].黑龍江科技信息，2010，（14）.

[4] 陳明亮.淺析架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].民營(yíng)科技，2010，（11）.

[5] 唐冬林.芻議220 kV架空輸電線路桿塔設(shè)計(jì)中的相關(guān)問(wèn)題[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013，（3）.

[6] 段曉輝，張偉.淺談架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013，（5）.

[7] 張猛.探討架空輸電線路桿塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].電子制作，2013，（19）.