特高压输电线路地脚螺栓式斜柱基础可行性分析

吕国钊

(河北省电力勘测设计研究院，石家庄　050031)



特高压输电线路地脚螺栓式斜柱基础可行性分析

吕国钊

(河北省电力勘测设计研究院，石家庄050031)

摘要：介绍铁塔基础形式现状，提出地脚螺栓式斜柱基础形式，以某特高压输电线路工程为例，对地脚螺栓式斜柱基础、插入式基础、直柱柔性基础形式进行技术经济比较，结果表明地脚螺栓式斜柱基础具有节省材料、施工便捷、降低造价的特点，在输电线路工程中具有推广应用价值。

关键词：输电线路；基础工程；地脚螺栓；斜柱基础；插入式基础

基础工程是输电线路工程的重要组成部分，其造价、工期在整个线路工程中占很大比重。因此针对不同的基础作用力、地质水文条件因地制宜选择基础形式，不仅可以降低工程造价，而且为线路的安全运行提供了必要的保障。只有寻求受力更合理的铁塔基础形式，并对已有的基础形式进行优化和改良，才能达到减少材料量，降低工程造价，降低单公里指标的目的。

1铁塔基础形式现状

目前平原地区的输电线路工程，基础形式多采用直柱柔性基础或插入角钢式基础，在地下水丰富且地质条件泥砂地区采用刚性基础，对有冲刷、河中立塔以及港口海边地区多采用灌注桩基础[1]，这些基础形式各有特点。特高压输电线路工程一般采用多分裂导线，每根分裂导线的截面较大，交流特高压一般在600 mm2以上，直流特高压一般在1 000 mm2以上，而且使用档距大、安全系数高。由此铁塔所受的上部荷载较大，导致其基础作用力比常规线路要大的多。对比普通常规线路，直线塔增加约130%~190%，耐张塔增加约88%~239%(相同风速、呼高、上拔力、下压力、水平力)，所以对基础的合理优化则显得更为重要。只针对平原地区采用比例最高的2种基础形式直柱柔性基础和插入式角钢基础进行改良和优化，得到了一种优化的基础形式：地脚螺栓式斜柱基础。

2地脚螺栓式斜柱基础的特点

地脚螺栓式斜柱基础的主柱向铁塔的正面及侧面双面倾斜，基础主柱坡度与塔腿主材坡度一致，外观与插入式基础相同。不同的是基础与塔身通过带有坡度的倾斜地脚螺栓进行连接，倾斜的地脚螺栓与基础顶面垂直并且其坡度与塔腿主材坡度一致，塔脚板与塔腿主材垂直。简单说就是斜柱斜顶斜地脚螺栓。其计算方法在DL/T 5219-2005《架空送电线路基础设计技术规定》9.12节中已明确给定[2]。

地脚螺栓式斜柱基础完全继承了插入式基础和直柱柔性基础的优点，其优于直柱柔性基础的特点在于，铁塔对基础的作用力可以沿主柱方向直接传至基础底板中心。根据DL/T 5219-2005 9.12中公式计算，斜柱较直柱来说，其主柱截面所受到的轴向力仅增大1%～2%，但其水平方向作用力减少70%～90%，极大的改善了基础主柱和底板的受力情况，既减小了作用在主柱正截面和底板上的弯矩，又减小了作用在基底边缘的应力，使基础受力更趋合力。从而达到减少基础混凝土和钢筋的用量，降低工程造价的目的。而且因为水平方向作用力减小，地脚螺栓所承受的剪切作用变小，更趋安全。

地脚螺栓式斜柱基础优于插入式基础的特点在于插入式基础插入角钢的定位难度大，若施工误差较大，则会造成无法安装或强行安装。强行安装会产生附加应力，给线路运行留下了安全隐患。地脚螺栓式斜柱基础则可以通过塔脚板上的螺栓孔径和地脚螺栓直径差值进行调节，保证了铁塔和基础的顺利连接安装。

3技术经济方案比较分析

以某特高压输电线路工程为例，基本设计条件是风速27 m/s(高度10 m)，6×JL1/G3A-1250/70导线，同塔单回双极架设，全线无水。以直线塔Z27102和Z27104 2种铁塔为例，对地脚螺栓式斜柱基础、插入式基础以及直柱柔性基础这3种基础形式进行方案比较。3种基础形式外观和样式见图1。

图1　3种基础形式外观和样式

基础作用力和地质条件见表1和表2，基础材料量和造价见表3。

由表3可以看出，相同条件下地脚螺栓式斜柱基础的底板尺寸和基础埋深最小，挖方量最小，减少了对环境的破坏。地脚螺栓式斜柱基础的钢筋量和混凝土量最小，其钢筋绑扎，基础支模，混凝土浇筑的施工工作量最小。根据3种基础的施工特点，施工工作量越小，施工越方便简单，工作时间越短。

表1基础作用力kN

塔型TTxTyNNxNyZ2710215812061872027257228Z2710416452432302311314284

注：表中所列为各塔型最高呼高的基础作用力。

表2地质情况

地基承载力/kPa土壤重度/(kN·m-3)地基土类型地下水上拔角/(°)11016可塑无20

表3单基材料量

塔型基础形式地脚螺栓式斜柱基础插入式基础主柱柔性基础Z27102C25混凝土/m348.7748.7755.33总钢材/kg5304.305615.505932.70底板×埋深/m3.80×4.003.80×4.004.30×3.90Z27104C25混凝土/m349.3549.3555.61总钢材/kg4487.6059027077底板×埋深/m3.80×4.103.80×4.104.50×3.90

注：表中总钢材包含地脚螺栓及插入角钢。

对比3种基础形式所用的材料量，地脚螺栓式斜柱基础≤插入式基础≤直柱柔性基础。地脚螺栓式斜柱基础与插入式基础材料量相差不大，但与直柱柔性基础比较，混凝土量节约11.3%～11.9%，基础钢材节约5.3%～16.6%。

通过上述分析，得出相同条件下，采用地脚螺栓式斜柱基础，材料量最少、造价最低、经济指标最优、施工最便捷。

4结论

地脚螺栓式斜柱基础作为一种改良的基础形式，与一般基础相比具有受力更合力、节省材料量，以及降低本体造价等显著优点。并且适应性广，只要地质条件不是十分恶劣，适用于柔性基础的塔位均可以采用此种基础形式。并且根据地质水文情况合理采用此基础形式，线路工程的本体造价会明显降低，因此地脚螺栓式斜柱基础具有在特高压输电线路工程中推广应用的价值。

参考文献：

[1]张殿生.电力工程高压送电线路设计手册[M].2版.北京:中国电力出版社,2003.

[2]DL/T 5219-2005,架空送电线路基础设计技术规定[S].

本文责任编辑：罗晓晓

Possibility Analysis on Slope Column Foundation with AnchorBolt in UHV Transmission Line

Lv Guozhao

(Hebei Electric Power Design & Research Institute, Shijiazhuang 050031, China)

Abstract:This paper introduces slope column foundation with anchor bolts，takes the aultra-high voltage transmission line project as an example, then through technical and economic comparison with other two kinds of foundation form, finds base foundation types,advances the slope column foundation with anchor bolt has the advantages of saving material, convenient construction, and low cost. So this foundation form has application value in transmission line project.

Key words:transmission line; foundation work;anchor bolt；slope colume foundation；insert type foundation

中图分类号：TM754

文献标志码：B

文章编号：1001-9898(2016)01-0046-02

作者简介：吕国钊(1984-)，男，工程师，主要从事输电线路结构设计工作。

收稿日期：2015-05-12