架空输电线路杆塔基础问题及改进方法探讨

杨斌 陈应权 曾臻 周云

摘 要：架空输电线路杆塔是输电线路中的关键组成部分，杆塔的科学合理结构是其持续稳定运行的重要保障，也对输电线路整体的运营发挥着重要作用，一定程度上关系到电力系统整体的运行安全。架空输电线路杆通过使用相应的绝缘子，将输电线固定于杆塔上，从而提高爬电距离，实现电能的稳定传输。由于架空输电线路杆塔的重要性与特殊性，在实际的设计施工及后续维护运营工作中应该全面细致。文章对架空输电线路杆塔的基础问题及相应的一系列改进方法进行了深入探讨，从而有效提高架空输电线路杆塔的相关工作质量，促进供电系统的长远可持续化发展。

关键词：架空输电线路；杆塔；基础问题；改进方法

中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）24-0111-02

随着我国城市经济的迅速发展，城市的建设工作也取得了巨大成效，为了满足城市的发展需要，城市电网系统也相应的在不断进行改进。作为供电系统的重要组成部分，架空输电线路杆塔的结构设计及施工等所面临的一系列问题也逐渐变多，本文结合架空输电线路杆塔基础问题的分析及我供电局的工作经验，对具体改进方法进行探讨。

1 架空输电线路杆塔基础面临的主要问题分析

架空输电线路杆塔基础主要是指被掩埋到地下的杆塔部分，这部分基础的主要作用是确保杆塔在投入使用后，不会因地质下沉或者其他外在力量的影响，出现倾斜、变形甚至倒塌等情况。架空输电线路杆塔基础施工的良好质量，能够为高压电网的稳定运行提供有力保障，以往架空输电线路杆塔基础会因底层混凝土的老化，会出现塔基沉陷、滑坡、杆塔基础积水以及冲刷等问题，甚至会直接导致杆塔倒塔等严重问题。结合单位的工作经验，沿海地区架空输电线路杆塔基础主要影响因素表现为以下几个方面。

1.1 软土等特殊地质环境的考验

地形地质条件会对架空输电线路杆塔基础等重要部分产生影响，结合我单位在深圳地区的工作经验进行分析，区域位于珠三角地区又同时在沿海地区，地形上同时受到海岸地形环境和三角洲地形环境的影响，故土质较为复杂。在软土等特殊地质环境下，架空输电线路杆塔基础不仅要考虑到常规设计施工要求，还需要考虑到地质环境的变化，使塔基的后期沉降、倾斜等不会对其正常使用造成过大影响。软土等特殊地质环境下的架空输电线路杆塔基础往往较为脆弱，如何对其进行优化设计及施工是目前需要解决的迫切性问题。

此外，由于地质沉降等因素，也会导致架空输电线路杆塔基础后期出现倾斜等情况，造成巨大隐患，需要在实际工作中慎重考虑。

1.2 因風荷载引起的杆塔损坏缺乏有效的处理措施

位于沿海地区的架空输电线路杆塔会因台风等强风因素造成巨大损害。所以，如何综合分析风动力效应，精确考虑杆塔及其基础受到风力的影响程度，具有重要意义。通过把握风力与杆塔两者间的互相作用力，采取完善的抗风防风技术手段，能够有效保障架空输电线路杆塔的安全。

1.3 设计方法存在一定缺陷

架空输电线路杆塔基础工程具有一定的特殊性，实际设计施工工作也较为复杂，目前在进行架空输电线路杆塔基础施工时，一部分单位依旧沿用以往的总安全系数方法，没有结合实际情况适当加入分项系数设计方法。随着架空输电线路杆塔基础工程的逐渐发展，传统的总安全系数法已经逐渐跟不上时代需求，需要使用新型系数法取而代之。

2 架空输电线路杆塔基础问题的改进方法

2.1 不同地形环境下架空输电线路杆塔基础的选择

随着供电系统的逐渐发展，高压电网的建设工作也逐渐变多，在此过程中，电压等级一直提高，架空输电线路杆塔基础所承受的外部压力也逐渐变大，相应的架空输电线路杆塔基础的长度、体积也有所增加，工程量变大。结合以往的工作经验来看，架空输电线路杆塔基础工程的施工期、运输量及费用三个部分分别占据了总工程55%、65%、10～20%的比例。为了最大程度上减少架空输电线路杆塔基础施工的材料消耗，将施工期缩减到最短，有效优化资金投入，需要结合实际情况进行具体分析，针对不同输电线路基础的类型，采用组合相应的改进方法。

2.1.1 地质环境较好情况下的掏挖类基础

此类型在近几年我国的电网建设工作当中广泛应用，其优点在于充分挖掘了施工地原状土自身的承载能力，从而有效较少了开挖工程量。此类型的基础掏挖中，一般而言土石方的开挖工程量应该小于混凝土浇筑型的土石方填筑工程量。

掏挖类基础施工方式又可以分为全掏挖型与半掏挖型两种形式。后者一般针对成型度较低的地质土壤。两种方式都能够充分挖掘施工地原状土的潜在能力，最大程度上避免基础后期的侧向走形，且该类型的基础具有良好的抗拔出、抗倾斜等优越的承载能力。

目前该方法在地质条件较为苛刻，地下水平均水位较高、地质环境恶劣等环境下不宜使用，应及时调整为其他方法。在实际工作当中应当尽量避免过宽的底板，保持基础作用力平衡和塔基承载力的均匀。

2.1.2 地质环境较恶劣时的灌注桩基础

灌注桩为主的基础，主要利用我国逐渐完善并高速发展中的基础交通设施。具有较强的适应能力，成本投入较为合理，施工方法也较为简单便利，在其他领域也有所应用。

灌注桩为主的基础一般用于地质环境较为恶劣的区域，最常见的有地下水含量较高、地下软土及淤泥积淀较厚还有河网等区域，针对坡度较陡且主杆需要较大的加高的陡峭坡体环境有明显效果。

该方法目前在开挖基坑时需要存在相应的护臂，对施工方式等方面的要求较为严格，施工难度相应稍大，基础的材料投入量大，具有较高的综合造价，另外也需要配有相对应的检测办法。

2.1.3 施工面积较大的大开挖基础

同以上两种类型相比，大开挖基础主要针对范围较大区域的全面挖掘，这一基础型式的具体施工工艺较为繁琐。通过基础的受力情况可以分成刚、柔两个部分。前者的施工手法较简单，基础掩埋坑度较浅，主要利用自身重量来同外部上拔力抗衡，不过这一手法往往需要投入巨大的资金，且实际使用区域也具有局限性。后者利用钢筋混凝土底板，充分挖掘了杆塔基础层上覆盖土的重量和性能，综合造价比普通的混凝土更为偏移。

2.2 不同地质环境下架空输电线路杆塔基础的后期处理

较为常见的杆塔基础地质问题包含了基础的崩陷、坍塌、滑坡等，相应的处理办法也较多，文章选取最为常见的四种方法进行分析。

2.2.1 强夯法

此方法主要针对碎砂石土、饱和性较差的粉土与粘性土、后期容易湿陷型的黄土等架空输电线路杆塔基土质。而若存在饱和度较高的粘性土或粉土等特殊地质，则应该在实际工作时，往夯坑中回填粗颗粒性材料从而湿陷强夯置换工作，一般采用块石、碎石等材料为宜，具体应根据施工现场情况进行调整。

2.2.2 换填法

此方法主要针对架空输电线路杆塔基础受力层地质较软，不足以承载杆塔上部结构的荷载和塔基的多方面要求，一般通过在受力层换填土垫层的方式来强化较软的地质及塔基。在有效提升塔基的综合承载能力基础上，尽量减轻杆塔完工后的沉降情况，并且提高软土地质层的排水性能及土壤固结效率，避免因温度高低差变化过大引起冻胀现象，并进一步解决膨胀土质的胀缩问题。

2.2.3 砂石桩法

此方法多用于挤密松散型的砂土、粘性土、素填及杂填土等地质情况和塔基，用来提高塔基与地质的综合承载能力，并减少压缩情况的出现，在遇到可能出现液化的地质塔基时也能够使用此方法。砂石桩法主要利用桩的挤密作用，还有施工时的振动作用等综合作用，提高桩基周边土壤环境的综合密度，进而提升架空输电线路杆塔基础综合承载力，并降低该区域土壤的压缩性。

2.2.4 振冲法

该方法与砂石桩法所针对的地质塔基情况基本类似，但工作原理有巨大差异，此方法主要利用振动器进行冲水及振动工作，从而利用压力水流动作用，带走土壤中的泥粒，并逐渐生成相应的振冲孔。在振冲过程中，用砂、石等稳固性材料回填，在借助振冲器的振动冲击作用力，把回填材料和桩进行压缩，配合原有塔基变为复合型塔基，从而有效提升了塔基负荷能力，促进架空输电线路杆塔的安全稳定使用。

杆塔基础结构及形式的选用，用该严格参考周边地形环境、工程地质、水文条件以及施工环境和运输环境等众多因素。针对地形环境、水文地质情况等方面应该有更加详细的把握。在设计杆塔构造时，应当结合计算机放样绘图手段，配合手动校正的手段，完成杆塔基础构造的设计。在对杆塔基础进行分析和优化时，应该以设计杆塔构造阶段的最终方案为依据，建立相应的力学模型，并对杆塔基础的强度进行全面分析，制定相应出相应的优化方案，使杆塔基础的结构较为牢固。在最后，通过计算机计算，结合之前的设计方案、强度分析及优化方案等工作当中的数据，绘制出明确的施工图，并对应进行编号，做出施工过程明细表。此方法能够保证杆塔基础设计施工各阶段工作的互相独立，又能够提高各部分的联系性，使得架空输电线路杆塔基础设计施工更为自动高效化。该方法在有效优化杆塔基础的设计及施工成本上对与地形相适应的新型杆塔基础进行了有效探索，值得推广。

3 结 语

架空输电线路杆塔基础的设计施工方法优化，能够为输电线路整体的安全性提供重要保障，通过对不同地质环境下架空输电线路杆塔基础的设计及建设方法深入分析，可以选择最为合适的设计施工方案，优化工程的资金投入。只有采取因地制宜式的科学合理方法，才能促进该事业的长期發展。

参考文献：

[1] 赵宇翔.架空输电线路杆塔结构设计相关问题的研究[J].电源技术应用，2014，（2）.

[2] 张晓迎.架空输电线路杆塔结构设计相关问题分析[J].民营科技，2010，（5）.

[3] 张小锋.架空输电线路杆塔基础设计施工技术分析[J].黑龙江科技信息，2010，（14）.

[4] 陈明亮.浅析架空输电线路杆塔结构设计[J].民营科技，2010，（11）.

[5] 唐冬林.刍议220 kV架空输电线路杆塔设计中的相关问题[J].电源技术应用，2013，（3）.

[6] 段晓辉，张伟.浅谈架空输电线路杆塔结构设计[J].电源技术应用，2013，（5）.

[7] 张猛.探讨架空输电线路杆塔的结构设计[J].电子制作，2013，（19）.