输电线路杆塔基础设计施工技术分析

刘刚

（娄底星源电力建设集团有限公司输变电分公司 湖南娄底 417000）

引言

架空高压输电对于电能的运输具有高效性的优势，这一优势主要来源于杆塔的支撑作用使得高压导线远离地面。在电网建设过程中，对于杆塔的建设也十分重要。杆塔基础是杆塔稳定性和安全性的保证，同时设计及施工需要做到经济高效，先进适用。不同的地理地质条件下，杆塔基础施工需要考虑的因素也进一步增多，从而对杆塔基础施工提出了更高要求。

1 高压输电线路杆塔基础选型分析

1.1 现浇台阶基础

此类基础属于刚性基础类型，能应用的地质条件非常的广泛，适用于各种类型的铁塔。该基础类型的主要特点：混凝土方量较多，但钢材的耗费量较少，且施工工艺简单，为工程施工的质量提供了很好的保障。以往的工程施工中应用较多，但近年来，为减少混凝土的使用量，限制了该基础型式大范围应用，仅在受力较大的转角塔中应用，或者是在地下水丰富容易引起塌方问题的地段中应用。

1.2 板式直柱基础

此类基础属于柔性板式基础，采用直立式主柱，连接铁塔时需使用塔脚板和地脚螺栓，同样适用于各种类型的铁塔。按土重法计算，底板厚度由冲切计算和伸出部分宽厚比小于2.5控制，板的上部与下部均配置钢筋。其优点是基础混凝土方量较少，开挖方便，可进行浅埋，在较容易出现流砂或者是地下水位较高的地基中应用居多，能避免基坑坍塌的危险，还可降低深挖水坑的工作难度；缺点是基坑土石方开挖量较大，钢材耗量大。

1.3 插入式基础

此类基础不需要地螺和塔脚坂连接，将铁塔塔腿的主材直接插入到主柱之中并在端部进行锚固。该基础受力简单，基础所承受的偏心弯矩和水平方向作用力较小，底板和立柱处于压受力状态，该种基础改善了受力状况并且节约材料。另外，由于基础水平力减小，故基础侧向的稳定性有所提高。该基础适用于有无地下水地段、地基土为硬塑情况。在山区塔位，由于交通运输条件差，插入式基础弥补了交通运输上的缺陷，是一种更为经济实用、施工简单方便的基础型式。若按铁塔主材形式划分，可分为钢管类插入式基础和角钢类插入式基础，其中角钢类插入式基础应用较为广泛。

1.4 人工掏挖基础

人工掏挖基础对地基土的成孔性能要求较高，适用于基础埋深在地下水位以上的硬塑、可塑性粘土及强风化岩石类地质条件。掏挖桩基础施工时以土代模，直接将基础的钢筋骨架和混凝土浇入掏挖成型的土胎内。由于减少了对原状土的扰动，能充分发挥地基土的承载性能，所以可大幅度的节约基础材料和施工费用。此外，掏挖桩基础还具有如下优点：①掏挖桩基础可减小基础变形。②山区回填土（粘性土）来源较困难、掏挖桩基础不需回填土，山区基面边坡窄小时掏挖基础每边可减小保护范围1～2m。③充分利用原状土，相同的基础尺寸可提高抗拔承载力1.2倍，减少挖填方1.6～2.5倍。④减少了对原地貌植被的破坏。⑤对施工机具要求不高，降低高山、偏远地方的运输难度。

2 杆塔基础设计优化

近年来国家对环保的要求越来越高，在线路基础施工中，需要尽量做到保持原地形地貌，不破坏绿化，施工后不能造成水土流水，因此在设计时必须根据地形地貌尽量优化设计，减少对原状的破坏，基础考虑以下几种形式：

2.1 原状土基础

输电线路经过的山区地质多为不同风化程度岩石、岩石的残积层或为硬塑及坚硬状态的粘性上覆盖层，这样的地质条件适合于做原状土基础，如岩石嵌固基础、直柱或斜柱粘性土全掏挖基础、岩石锚杆基础等。这类基础避免了基坑大开挖，减少了土方开挖量，减少对周围环境的不良影响，更为重要的是塔位原状土未受破坏，能充分利用原状土力学性能，提高基础抗拔能力，有利于塔基稳定。

2.2 深埋基础

为配合杆塔高低脚的使用，塔位降基应考虑基础保护范围内将基础降为同一作业面，保护范围的高差采用深埋主柱，这样降基可大幅度减小，而且杆塔高程相应地提高了。

2.3 高低脚加高基础

一般基础主柱露出基面高度地值通常为0.1～0.3m，主柱加高基础的主柱即在Δ值的基础上，按照需要加高一个适当的高度Δh，Δh通常取为0.5，1.0，1.5，2.0m等。采用高低脚塔主柱加高基础时，设计基面以上的土体实际上并不挖除，这样可以将土方的开挖量减少到最小程度，尽量维持原地形地貌，保持塔基稳定。

2.4 塔脚架加高主柱基础

现场施工时常常会遇到塔位于山腰中的梯田或斜坡地内或位于丘陵地区几块不同标高的耕地内，为避免基面大开挖，在采用高低脚加高基础不够的情况上，特别设计了塔脚架加高主柱基础。

3 输电线路杆塔基础施工要点

3.1 基坑开挖前的调查工作

基坑开挖施工之前，必须要对基坑开挖处的环境及地下设施做一个全面的分析调查，开挖的时候不能破坏各类地线管线设施，特别是国防通讯光缆，保证它们不会遭到破坏。

3.2 人工挖孔桩技术

从现阶段输电线路杆塔基础施工的实际状况来看，人工挖孔桩施工是一项复杂且涉及施工内容较多的一项施工技术。应用人工挖孔桩施工技术进行施工前，相关的施工人员需要明确当前工程施工的实际状况及施工要求，做好相关的工程施工控制工作，为了确保混凝土的质量，需要合理的控制混凝土浇灌的时间与力度，尽量避免出现裂缝的情况，如果出现裂缝，相关的施工人员必须在第一时间，根据裂缝的实际宽度，采取有效的弥补方案，切边混凝土的平整性。

3.3 灌注桩施工技术

灌注桩基础施工机理是通过特制的宝塔型钻头与机械钻孔进行钻孔灌注成桩，借助高压水泵，在钻杆边钻边向钻孔内注水，通过水的冲刷压力与钻头的旋转力，将泥土搅成泥浆，水从洞孔上面流出。在确定洞孔的深度后，再利用导管将搅拌好的混凝土灌入到有水的洞孔下面，改变混凝土从洞孔底部原来的位置。同时确保导管周围的泥浆水不会神人混凝土中，采用边浇边提升导管的方法，进行浇制，一直浇到地面为止。此外，为了防止杆塔基础施工的过程中出现导管堵塞的情况，可以通过重物向导管内部不断冲击的方式，敲落粘附在导管内部的杂物。

4 案例概述

岳龙杨110kV输电线路全长20.1km，共计杆塔81基。由于线路属于风电输出工程，线路途径高山腐叶土区，风化岩易塌方区，松砂石区和粘土区，水田区等各种地质区，考虑环保要求及施工方便及成本控制，基础施工一般采用了掏挖式，采用以下步骤和技术：

4.1 土石方施工技术

①在施工前对线路基础的形式和尺寸要求进行熟悉，然后进行试挖，了解基础周边及地质的情况，并对土壤特性进行检查，判断其是否符合施工要求。②由于龙山属于风景保护区，不能采取大开挖的形式破坏绿化及造成水土流水，对于山上易塌方的风化岩地质，采用掏挖方法，在施工中采取边开挖边护壁的方式施工。③对于底部扩盘的掏挖式基础，一般在混凝土浇制前进行扩盘工作，避免浇制时间过晚造成塌方。④由于较多基础处于山区，为避免雨水冲刷，必须妥善设置排水沟和截水沟，且要进行硬化处理。

4.2 模板、钢筋、地脚螺丝安装

①模板一般选择木模板，使用前检查模板表面是否平坦，接缝严密，模板每次使用前进行表面清理。而在拼接四角交缝时，要确保交缝的垂直，需要添加废机油或者柴油涂膜在模板与混凝土的接触面作为隔离剂使用。还要在模板与钢筋之间设置保护距离，在使用垂线校准对角线、井字水平桩等，要确保模中心与线锤的中心相对于，在对底盘进行支撑时，要把支撑的距离维持在1m左右，在实际浇筑时，可以防止来回移动。并且还需要重合对角线，要求模具的尺寸必须要符合设计要求，标记好四个腿的标高，并防止出现漏浆或者模板移位等情况。②在安装钢筋时要防止有油垢或者铁锈等杂物，因此必须要对钢筋的表面进行清洁，对于钢号的选择也必须要按照图纸要求，在连接钢筋交叉点时，必须要扎结牢固，并且要求箍筋的末端在基础的内部，并且箍筋的弯钩送合处需要在柱角的主筋处，并沿着这一方向进行交错布置。还要在主筋下垫石块或将其吊在模板上方，防止其扦入泥内。③可以使用槽钢或者5×10cm方木进行地脚螺丝的安装，螺丝的型号也必须要根据图纸的规定进行选择。如果不符合标准，必须要及时调整，在确保位置正确以后，再进行安装。在进行螺丝固定时，可以先固定其中一个腿，并对螺丝之间的距离进行测量，然后根据尺寸来固定其他螺丝。

4.3 混凝土的浇制

①要按照要求选择砂石和水泥等，所选择的水泥也必须要符合设计的要求，确保其在有效期内使用，防止出现结块或者受潮等情况，在浇筑同一个腿时，不可使用两种或者更多种类的水泥，防止出现不粘合等现象。②在进行浇筑之前，需要根据图纸和设计的要求，认真检查钢筋与模板的尺寸，在进行浇筑时，防止出现漏浆等情况。如果模板出现弯曲或者变形的情况，必须要立即停止施工，在找出问题并解决之后，再进行进一步的浇筑，浇筑工作要由基底的模一边或者两边开始向四周进行蔓延，然后结合捣固人员的位置再开始浇筑，在此过程中还需要防止将混凝土浇筑到模板上，导致砂石出现分离。此外，捣固工作要分层进行，才能确保所浇筑的混凝土之间能够实现紧密结合，进而更加牢固。③混泥土下落高度大于2m时，必须采用溜槽。

5 结束语

电力线路施工是电网工程施工重要环节，是保障电力输送效率基础。电力企业需给予输电线路施工高度重视，掌握施工技术关键点，提高线路工程质量。输电线路施工中，杆塔基础的设计及施工质量关乎输送电安全，相关人员在处理时应当以实际要求为准则，在降低施工难度、危险性以及成本同时，尽量增强其质量，为电力行业的安全、绿色、可持续发展奠定良好的根基。