角鋼塔、鋼管桿與窄基鋼管塔技術(shù)經(jīng)濟(jì)差異化分析

王道靜，洪天炘，熊小平

(1.國網(wǎng)安徽省電力公司,安徽 合肥　230022；2.安徽華電設(shè)計(jì)咨詢有限公司,安徽合肥　230022)

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角鋼塔、鋼管桿與窄基鋼管塔技術(shù)經(jīng)濟(jì)差異化分析

王道靜1，洪天炘1，熊小平2

(1.國網(wǎng)安徽省電力公司,安徽 合肥230022；2.安徽華電設(shè)計(jì)咨詢有限公司,安徽合肥230022)

文章采用現(xiàn)行的電力建設(shè)工程計(jì)算規(guī)定和定額，從造價(jià)角度分析了角鋼塔、鋼管桿與窄基鋼管塔在不同地質(zhì)情況下的技術(shù)經(jīng)濟(jì)差異化，對城區(qū)特種地質(zhì)條件下桿塔選型提出了建議。

地質(zhì)比例臨界值；造價(jià)分析；桿塔選型

0　引　　言

隨著國家推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)，城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)以及城郊地區(qū)的線路走廊日益緊張，線路多經(jīng)過城市綠化帶、人行道等路徑擁擠地段。對于66kV及以下的線路工程，采用鋼管桿，如圖1所示，或者采用混凝土桿，它們具有管徑小(1m以下)、易實(shí)施、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，可滿足線路走廊要求；對于110kV～330kV的線路工程，特別是雙回路、多回路工程，由于荷載較大，采用鋼管桿雖可滿足走廊占地要求，但管徑偏大(2m左右)、壁厚增加較多，經(jīng)濟(jì)性較差,而采用普通角鋼塔(高度根開比4～8)如圖3所示。在城市中輸電已不能滿足現(xiàn)代化城市高壓線需占地少的要求。

基于上述，參照國家電網(wǎng)公司輸電線路通用設(shè)計(jì)修訂技術(shù)原則，根據(jù)設(shè)計(jì)基本條件、導(dǎo)線和地線、絕緣配合及防雷保護(hù)、桿塔規(guī)劃、桿塔荷載、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化等，相關(guān)單位設(shè)計(jì)了窄基鋼管塔如圖2所示。它是一種占地小、通道緊湊，塔高與根開之比通常大于10的塔型，是鋼管塔技術(shù)在城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)以及城郊地區(qū)線路工程中被全新應(yīng)用。與普通角鋼塔相比，窄基鋼管塔結(jié)構(gòu)簡單、外形美觀，與城市環(huán)境更加協(xié)調(diào)；與鋼管桿相比，更通透、經(jīng)濟(jì)性更好。(節(jié)約塔材30%以上)。

圖1鋼管桿

圖2窄基塔

圖3普通角鋼塔

一般過去認(rèn)為角鋼塔造價(jià)最低，宅基鋼管桿其次，鋼管桿造價(jià)最高，為提高前期階段桿塔選型的科學(xué)性，我們展開了對角鋼塔、鋼管桿與窄基鋼管塔在不同地質(zhì)情況下的技術(shù)經(jīng)濟(jì)差異化分析，為今后城區(qū)特種地質(zhì)條件下桿塔選型提供指導(dǎo)性建議。

1　研究方法

利用SLCAD架空送電線路平斷面圖處理及定位CAD系統(tǒng)軟件對220kV的角鋼塔、鋼管桿、窄基鋼管塔3種不同桿塔方案排桿，不同地質(zhì)，不同桿塔形式的設(shè)計(jì)方案，不同技術(shù)方案分別進(jìn)行了差異化分析及影響因素解析。定額采用《電力建設(shè)工程預(yù)算定額》(2013年版)，主要材料價(jià)格參照國網(wǎng)近期設(shè)備材料信息價(jià)或同類工程近期招標(biāo)價(jià)計(jì)列，地方性材料價(jià)格采用當(dāng)?shù)囟~站近期發(fā)布的信息價(jià)，對選定的各類線路工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行建設(shè)本體投資測算，采用定性定量分析與環(huán)比相結(jié)合的方法進(jìn)行深化研究，分析不同設(shè)計(jì)方案本體投資及其構(gòu)成的各分項(xiàng)費(fèi)用之間的主要差異及其變化幅度。同時(shí)采用定量或定性分析的方法對塔材單價(jià)、耐張比例、地形地質(zhì)等主要因素進(jìn)行分析，針對地質(zhì)比例作敏感性分析，預(yù)測主要因素變化對線路工程造價(jià)的影響程度。

2　角鋼塔、鋼管桿與窄基鋼管塔設(shè)計(jì)方案差異化分析

2.1設(shè)計(jì)方案概況

選取滁州滁縣-南譙220kV線路工程線路路徑，路徑全長14.8km.設(shè)計(jì)氣象條件為2510氣象區(qū)。

(1)地形地質(zhì)。本方案考慮2種代表性地質(zhì)條件，一種以皖中地區(qū)為典型的一級、二級階地為主的地層，城區(qū)道路旁，地勢平坦，地質(zhì)良好；另一種為皖南沿江地區(qū)以沖積平原，圩區(qū)為主的地層，城區(qū)道路旁，地勢平坦，地質(zhì)較差，需樁基處理。

(2)導(dǎo)地線。220kV導(dǎo)線采用為2×JL/G1A-400/35 雙分裂鋼芯鋁絞線，地線1根為24芯OPGW 光纜，另1根為 GJ-80 鍍鋅鋼絞線。

2.2極值地質(zhì)條件下工程本體費(fèi)用差異化分析

220kV線路工程極值地質(zhì)條件下工程本體費(fèi)用差異化對比分析如表1所列。

表1　220kV線路工程極值地質(zhì)條件下工程本體費(fèi)用差異化對比分析表

由表1可見：①當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較好為普通土?xí)r，220kV線路工程窄基鋼管塔本體單位長度造價(jià)介于角鋼塔和鋼管桿之間；②當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較差為泥水坑時(shí)，本體單位長度造價(jià)位置發(fā)生了變化，從高到低依次為窄基鋼管塔、鋼管桿、角鋼塔:③在總本體費(fèi)用中，接地工程及輔助工程占總本體費(fèi)用比例非常小，而基礎(chǔ)工程、桿塔工程、架線工程及附件工程費(fèi)用占總本體費(fèi)用的95%，在相同的線路路徑上，架線工程費(fèi)用增幅為0%，附件工程費(fèi)用增幅約有10%，但費(fèi)用基數(shù)不大，可近似相同，剩余的基礎(chǔ)工程費(fèi)及桿塔工程費(fèi)就是本文分析的敏感性費(fèi)用;④地質(zhì)由普通土變?yōu)槟嗨訒r(shí)，基礎(chǔ)工程費(fèi)用呈明顯上升趨勢，部分甚至為數(shù)量級的增長；桿塔工程費(fèi)用只因地形的變化略微上浮。可見相同的桿塔方案，基礎(chǔ)工程費(fèi)用為敏感性費(fèi)用，地質(zhì)比例為敏感性因素。

2.3敏感性分析

角鋼塔塔身結(jié)構(gòu)均由角鋼組成，高寬比4～7，根開較大，一般不小于5m，使用檔距較大，一般300～400m，適用于開闊地段。本例工程線路位于城區(qū)，角鋼塔方案一般不被規(guī)劃及國土部門批復(fù)，因此角鋼塔方案無實(shí)際意義，以下敏感性費(fèi)用著重分析鋼管桿及鋼管塔方案。分析結(jié)果如表2所列。相應(yīng)的趨勢圖如圖4所示。

表2　220kV線路工程敏感性費(fèi)用分析表

由表2、圖4可見，①地質(zhì)比例的變化，桿塔工程費(fèi)用有微小增幅，對總體費(fèi)用趨勢沒有多大影響；

圖4220kV線路工程本體費(fèi)用變化趨勢圖

而基礎(chǔ)工程費(fèi)用受地質(zhì)比例變化影響非常明顯。②當(dāng)泥水坑比例約37%時(shí)，鋼管桿與鋼管塔總費(fèi)用大致相當(dāng)，也就是說，當(dāng)泥水坑比例小于37%時(shí)，鋼管塔比鋼管桿造價(jià)低，鋼管塔具有優(yōu)勢；當(dāng)泥水坑比例等于37%時(shí)，兩種方案造價(jià)相當(dāng)；當(dāng)泥水坑比例大于37%時(shí)，鋼管塔比鋼管桿造價(jià)高，鋼管桿具有優(yōu)勢。

3.4地質(zhì)比例臨界值分析

由于220kV桿塔基礎(chǔ)作用力比110kV大，通常認(rèn)為地質(zhì)比例臨界值220kV比110kV更為敏感，臨界值應(yīng)小于110kV。但經(jīng)提資測算，本文得出的結(jié)論與預(yù)期相反，主要分析如下：

(a) 鋼管桿基礎(chǔ) (b)鋼管塔基礎(chǔ)

窄基礎(chǔ)鋼管塔塔高與根開之比通常大于10，通?？烧J(rèn)為桿塔基礎(chǔ)最大作用力與鋼管桿近似，都是彎矩Mmax為控制因素。為驗(yàn)證2種電壓等級地質(zhì)比例臨界值敏感性，引入比值關(guān)系公式：

(1)

其中，λ表示為各電壓等級兩種桿塔平均每公里基礎(chǔ)最大作用力加權(quán)比值。

根據(jù)國家電網(wǎng)公司110～330kV桿塔通用設(shè)計(jì)模塊，分別計(jì)算出110kV和220kV桿塔的λ值如下：

由上述計(jì)算結(jié)果可見，110kV桿塔基礎(chǔ)作用力的敏感性要大于220kV，由于桿塔地質(zhì)比例臨界值的大小主要取決于桿塔基礎(chǔ)作用力，所以就可論證出110kV線路2種桿塔地質(zhì)比例臨界值的敏感性要大于220kV。

3　結(jié)束語

通過對實(shí)例工程的模擬測算及研究分析，得出的結(jié)論如下：①隨著地質(zhì)比例的變化，線路工程3種桿塔方案單位長度造價(jià)高低順序會發(fā)生變化；②相同路徑方案，110kV線路工程地質(zhì)比例臨界值小于220kV，110kV更敏感；③從分析得出的地質(zhì)比例臨界值可見，在一般地質(zhì)條件下的城區(qū)線路工程，220kV線路更適合采用窄基鋼管塔，110kV線路更適合采用鋼管桿。本文通過實(shí)例工程及安徽典型地質(zhì)綜合分析的結(jié)論，為今后前期階段城區(qū)特種地質(zhì)條件下桿塔選型提出具有重要價(jià)值的參考。

[1]國家能源局.電網(wǎng)工程建設(shè)預(yù)算編制與計(jì)算規(guī)定[M].北京：中國電力出版社，2013.

[2]國家能源局.電網(wǎng)工程建設(shè)預(yù)算定額[M].北京：中國電力出版社，2013.

[3]劉振亞.國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用造價(jià)110kV輸電線路分冊[M].北京：中國電力出版社，2014.

[4]劉振亞.國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用造價(jià)220kV輸電線路分冊[M].北京：中國電力出版社，2014.

[5]劉振亞.國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)110(66)kV輸電線路分冊[M].北京：中國電力出版社，2011.

[6]劉振亞.國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)220kV輸電線路分冊[M].北京：中國電力出版社，2011.

[7]劉振亞.國家電網(wǎng)公司110kV-330kV窄基鋼管塔通用設(shè)計(jì) [M].北京：中國電力出版社，2013.

(責(zé)任編輯陳化鋼)

The differentiate between angle steel tower,steel pole and narrow-based steel tower on technical and economic

WANG Dao-jing1,HONG Tian-xin1,XIONG Xiao-ping2

(1.State Grid Anhui Electric Power Corpration ,Hefei,230022,China; 2.Anhui Huadian Engineering Consultating & Design CO.LTD,Hefei,230022,China)

The requirements and quotas of existing electric power construction engineering are used in this paper,the differentiate on technology as well as economy between the angle steel tower,steel pole and narrow-based steel tower under different geological are analyzed in the terms of costs.Some recommendations for selection tower on special geological conditions are proposed for future work.

geological ratio threshold；cost analysis；tower selection

2016-05-23；

2016-05-25

王道靜(1974-)，男，安徽合肥人，高級工程師，從事電網(wǎng)建設(shè)管理工作。

10.3969/j.issn.1671-6221.2016.03.025

TM753

A

1671-6221(2016)03-0075-04