角钢塔、钢管杆与窄基钢管塔技术经济差异化分析

王道静，洪天炘，熊小平

(1.国网安徽省电力公司,安徽 合肥　230022；2.安徽华电设计咨询有限公司,安徽合肥　230022)



角钢塔、钢管杆与窄基钢管塔技术经济差异化分析

王道静1，洪天炘1，熊小平2

(1.国网安徽省电力公司,安徽 合肥230022；2.安徽华电设计咨询有限公司,安徽合肥230022)

文章采用现行的电力建设工程计算规定和定额，从造价角度分析了角钢塔、钢管杆与窄基钢管塔在不同地质情况下的技术经济差异化，对城区特种地质条件下杆塔选型提出了建议。

地质比例临界值；造价分析；杆塔选型

0　引　　言

随着国家推进城镇化建设，城镇规划区以及城郊地区的线路走廊日益紧张，线路多经过城市绿化带、人行道等路径拥挤地段。对于66kV及以下的线路工程，采用钢管杆，如图1所示，或者采用混凝土杆，它们具有管径小(1m以下)、易实施、经济性好等优点，可满足线路走廊要求；对于110kV～330kV的线路工程，特别是双回路、多回路工程，由于荷载较大，采用钢管杆虽可满足走廊占地要求，但管径偏大(2m左右)、壁厚增加较多，经济性较差,而采用普通角钢塔(高度根开比4～8)如图3所示。在城市中输电已不能满足现代化城市高压线需占地少的要求。

基于上述，参照国家电网公司输电线路通用设计修订技术原则，根据设计基本条件、导线和地线、绝缘配合及防雷保护、杆塔规划、杆塔荷载、结构设计及优化等，相关单位设计了窄基钢管塔如图2所示。它是一种占地小、通道紧凑，塔高与根开之比通常大于10的塔型，是钢管塔技术在城镇规划区以及城郊地区线路工程中被全新应用。与普通角钢塔相比，窄基钢管塔结构简单、外形美观，与城市环境更加协调；与钢管杆相比，更通透、经济性更好。(节约塔材30%以上)。

图1钢管杆

图2窄基塔

图3普通角钢塔

一般过去认为角钢塔造价最低，宅基钢管杆其次，钢管杆造价最高，为提高前期阶段杆塔选型的科学性，我们展开了对角钢塔、钢管杆与窄基钢管塔在不同地质情况下的技术经济差异化分析，为今后城区特种地质条件下杆塔选型提供指导性建议。

1　研究方法

利用SLCAD架空送电线路平断面图处理及定位CAD系统软件对220kV的角钢塔、钢管杆、窄基钢管塔3种不同杆塔方案排杆，不同地质，不同杆塔形式的设计方案，不同技术方案分别进行了差异化分析及影响因素解析。定额采用《电力建设工程预算定额》(2013年版)，主要材料价格参照国网近期设备材料信息价或同类工程近期招标价计列，地方性材料价格采用当地定额站近期发布的信息价，对选定的各类线路工程设计方案进行建设本体投资测算，采用定性定量分析与环比相结合的方法进行深化研究，分析不同设计方案本体投资及其构成的各分项费用之间的主要差异及其变化幅度。同时采用定量或定性分析的方法对塔材单价、耐张比例、地形地质等主要因素进行分析，针对地质比例作敏感性分析，预测主要因素变化对线路工程造价的影响程度。

2　角钢塔、钢管杆与窄基钢管塔设计方案差异化分析

2.1设计方案概况

选取滁州滁县-南谯220kV线路工程线路路径，路径全长14.8km.设计气象条件为2510气象区。

(1)地形地质。本方案考虑2种代表性地质条件，一种以皖中地区为典型的一级、二级阶地为主的地层，城区道路旁，地势平坦，地质良好；另一种为皖南沿江地区以冲积平原，圩区为主的地层，城区道路旁，地势平坦，地质较差，需桩基处理。

(2)导地线。220kV导线采用为2×JL/G1A-400/35 双分裂钢芯铝绞线，地线1根为24芯OPGW 光缆，另1根为 GJ-80 镀锌钢绞线。

2.2极值地质条件下工程本体费用差异化分析

220kV线路工程极值地质条件下工程本体费用差异化对比分析如表1所列。

表1　220kV线路工程极值地质条件下工程本体费用差异化对比分析表

由表1可见：①当地质条件较好为普通土时，220kV线路工程窄基钢管塔本体单位长度造价介于角钢塔和钢管杆之间；②当地质条件较差为泥水坑时，本体单位长度造价位置发生了变化，从高到低依次为窄基钢管塔、钢管杆、角钢塔:③在总本体费用中，接地工程及辅助工程占总本体费用比例非常小，而基础工程、杆塔工程、架线工程及附件工程费用占总本体费用的95%，在相同的线路路径上，架线工程费用增幅为0%，附件工程费用增幅约有10%，但费用基数不大，可近似相同，剩余的基础工程费及杆塔工程费就是本文分析的敏感性费用;④地质由普通土变为泥水坑时，基础工程费用呈明显上升趋势，部分甚至为数量级的增长；杆塔工程费用只因地形的变化略微上浮。可见相同的杆塔方案，基础工程费用为敏感性费用，地质比例为敏感性因素。

2.3敏感性分析

角钢塔塔身结构均由角钢组成，高宽比4～7，根开较大，一般不小于5m，使用档距较大，一般300～400m，适用于开阔地段。本例工程线路位于城区，角钢塔方案一般不被规划及国土部门批复，因此角钢塔方案无实际意义，以下敏感性费用着重分析钢管杆及钢管塔方案。分析结果如表2所列。相应的趋势图如图4所示。

表2　220kV线路工程敏感性费用分析表

由表2、图4可见，①地质比例的变化，杆塔工程费用有微小增幅，对总体费用趋势没有多大影响；

图4220kV线路工程本体费用变化趋势图

而基础工程费用受地质比例变化影响非常明显。②当泥水坑比例约37%时，钢管杆与钢管塔总费用大致相当，也就是说，当泥水坑比例小于37%时，钢管塔比钢管杆造价低，钢管塔具有优势；当泥水坑比例等于37%时，两种方案造价相当；当泥水坑比例大于37%时，钢管塔比钢管杆造价高，钢管杆具有优势。

3.4地质比例临界值分析

由于220kV杆塔基础作用力比110kV大，通常认为地质比例临界值220kV比110kV更为敏感，临界值应小于110kV。但经提资测算，本文得出的结论与预期相反，主要分析如下：

(a) 钢管杆基础 (b)钢管塔基础

窄基础钢管塔塔高与根开之比通常大于10，通常可认为杆塔基础最大作用力与钢管杆近似，都是弯矩Mmax为控制因素。为验证2种电压等级地质比例临界值敏感性，引入比值关系公式：

(1)

其中，λ表示为各电压等级两种杆塔平均每公里基础最大作用力加权比值。

根据国家电网公司110～330kV杆塔通用设计模块，分别计算出110kV和220kV杆塔的λ值如下：

由上述计算结果可见，110kV杆塔基础作用力的敏感性要大于220kV，由于杆塔地质比例临界值的大小主要取决于杆塔基础作用力，所以就可论证出110kV线路2种杆塔地质比例临界值的敏感性要大于220kV。

3　结束语

通过对实例工程的模拟测算及研究分析，得出的结论如下：①随着地质比例的变化，线路工程3种杆塔方案单位长度造价高低顺序会发生变化；②相同路径方案，110kV线路工程地质比例临界值小于220kV，110kV更敏感；③从分析得出的地质比例临界值可见，在一般地质条件下的城区线路工程，220kV线路更适合采用窄基钢管塔，110kV线路更适合采用钢管杆。本文通过实例工程及安徽典型地质综合分析的结论，为今后前期阶段城区特种地质条件下杆塔选型提出具有重要价值的参考。

[1]国家能源局.电网工程建设预算编制与计算规定[M].北京：中国电力出版社，2013.

[2]国家能源局.电网工程建设预算定额[M].北京：中国电力出版社，2013.

[3]刘振亚.国家电网公司输变电工程通用造价110kV输电线路分册[M].北京：中国电力出版社，2014.

[4]刘振亚.国家电网公司输变电工程通用造价220kV输电线路分册[M].北京：中国电力出版社，2014.

[5]刘振亚.国家电网公司输变电工程通用设计110(66)kV输电线路分册[M].北京：中国电力出版社，2011.

[6]刘振亚.国家电网公司输变电工程通用设计220kV输电线路分册[M].北京：中国电力出版社，2011.

[7]刘振亚.国家电网公司110kV-330kV窄基钢管塔通用设计 [M].北京：中国电力出版社，2013.

(责任编辑陈化钢)

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

王道静(1974-)，男，安徽合肥人，高级工程师，从事电网建设管理工作。

10.3969/j.issn.1671-6221.2016.03.025

TM753

A

1671-6221(2016)03-0075-04