输电线路直线塔预制板式基础设计应用研究_曲志伟.pdf

电工材料 2023 No.1曲志伟等：输电线路直线塔预制板式基础设计应用研究输电线路直线塔预制板式基础设计应用研究曲志伟，韩立奎，赵书龙，孙海莉（国网山东省电力公司德州供电公司，山东德州 253008）摘要：为满足建筑工业化和国网公司“两型三新”工程建设理念要求，越来越多预制结构工程技术应用于输电线路基建项目中。其中输电线路预制基础应用最为广泛。预制基础的应用可大幅度减少输电线路基础施工工序、缩短工程周期、降低工程成本和劳动量。提出了一种实用新型输电线路直线塔预制板式基础，介绍了预制板式基础结构方案、安装就位方案。对预制板式基础的优势进行阐述和总结，为今后预制板式基础在输电线路直线塔中推广应用提供有力理论支撑。关键词：预制板式基础；输电线路；直线塔中图分类号：TM754 DOI：10.16786/ki.1671-8887.eem.2023.01.008Design Applied Research of Prefabricated Slab Foundation for Tangent Tower of Transmission LineQU Zhiwei,HAN Likui,ZHAO Shulong,SUN Haili(State Grid Shandong Electric Power Company Dezhou Power Supply Company,Shandong Dezhou 253008,China)Abstract:In order to meet the requirements of construction industrialization and the two types and three new project construction concepts of State Grid Corporation,more and more prefabricated structural engineering technologies are used in transmission line infrastructure projects.Among them,prefabrication foundation for electric transmission line is the most widely used.The application of prefabricated foundations can greatly reduce the construction procedures of foundations for electric transmission line,shorten the engineering cycle,and reduce engineering costs and labor.This paper proposes a practical new type of prefabricated slab foundation for tangent tower of electric transmission lines,and introduces the prefabricated slab foundation structure scheme and installation plan.This paper expounds and summarizes the advantages of the prefabricated slab foundation,and provides a strong theoretical support for the popularization and application of the prefabricated slab foundation in the tangent tower of electric transmission line in the future.Key words:prefabricated slab foundation;electric transmission line;tangent tower引言众所周知，输电线路是电力系统稳定运行的关键环节1。输电线路杆塔基础作为主要受力构件，其设计、施工质量直接决定了电网系统能否安全、可靠、稳定运行。预制基础可以实现标准化设计、模块化建设、工厂化加工，能较好地控制基础结构的施工质量，缩短工期、绿色节能2，减少现场“湿作业”，并兼具较多其他优点。预制基础的使用是推动“双碳”目标实现，推动清洁代替，抓好节能提效的重要抓手，是输电线路基础施工的重要发展方向。1预制基础技术介绍输电电网多采用架空线路，架空线路需要用到直线塔，直线塔一般用来承受导线的重力，即垂直荷载3。直线塔在安装固定过程中通常采用现浇钢筋混凝土固定。现浇钢筋混凝土基础施工工序复作者简介：曲志伟（1996-），男（汉族），山东省德州市人，硕士，从事架空输电线路设计和运维工程研究。收稿日期：2022-04-1132电工材料 2023 No.1曲志伟等：输电线路直线塔预制板式基础设计应用研究杂、耗能高、生产效率低、劳动力用量大，且对周边环境破坏较为严重。而预制基础技术的出现解决了上述问题。预制基础具有有利于确保施工质量、安装工艺简单、便于运行维护、经济性好等优点4。预制构件早期强度高，抗水性和抗冻性好，避免了现浇钢筋混凝土对周围环境的破坏，尤其适用于工期紧张、紧急抢修工程和冬季寒冷季节施工工程。目前，输电基础设施预制基础在国内外开发、研究较为广泛，但大范围推广应用较少。预制板式基础的规划应用应有相宜条件的准则，满足工程所要求的预制基础运输条件和安装条件，并根据当地地质条件和杆塔类型选用相符基础类型。本文针对110 kV输电线路直线塔提出了一种预制板式基础结构，并申请实用新型专利。此预制板式基础的推广可有效缩短输电线路建设工期1/31/2，且适用于多种特殊天气、特殊季节输电线路基础工程，提高基础工程施工质量控制水平，减少人、材、机野外作业用工成本30%50%5，可最大程度降低铁塔基础建设对周围环境的破坏，减少建设工作面用地、农田赔付成本，同时可提高电网基础设施建设的工业化水平，获得良好的社会效益和经济效益。2预制板式基础结构、安装方案2.1输电线路直线塔预制板式简介本文提出的110 kV输电线路直线塔预制板式基础由预制底板、基础立柱、地脚螺栓和吊环构成，各部件通过钢筋在工厂预制连接组成预制基础。基础立柱上固定连接有多个地脚螺栓用于铁塔与基础的连接，基础底座上固定连接有吊环，便于使用吊装机械对预制基础进行安装就位。2.2预制板式基础结构构成本文提出的110 kV输电线路直线塔预制板式基础结构如图1所示。预制底板由基础底板钢筋和混凝土组成，混凝土层浇筑于底板钢筋上。预制底板上固定连接有基础立柱，基础立柱也通过钢筋柱和混凝土浇筑构成，基础立柱固定连接有多个地脚螺栓，预制基础底板上固定连接有用于预制基础起吊的吊环，基础吊装施工结束后，吊环与地脚螺栓应采用预埋件保护设施和防腐措施。地脚螺栓深入基础主立柱内与钢筋柱的钢筋网络绑扎，且地脚螺栓在末端做180 弯钩。这样可增大地脚螺栓与混凝土间的粘结力，提高锚固能力，避免锚固破坏。其连接方式如图2所示。吊环的数量为四个，且吊环中心距基础立柱边缘125 mm。吊环采用规格为25的Q235钢筋，吊环与钢筋基座的钢筋网络绑扎，且吊环为 U 形设计，以满足基础在起吊时的受力要求。与现有技术相比，本文提出的新型预制板式基础具有以下优势。（1）通过预先设置的预制底板、基础立柱、地脚螺栓和吊环形成直线塔所需的预制钢筋混凝土基图1预制板式基础构造示意图图2地脚螺栓连接示意图33电工材料 2023 No.1曲志伟等：输电线路直线塔预制板式基础设计应用研究础；采用预制基础后可以实现标准化设计、工厂化加工、模块化施工，大幅度简化输电线路基础施工工序、缩短施工周期、降低工程施工成本和劳动量；避免现浇钢筋混凝土对周围环境的破坏，尤其适用于工期紧张、紧急抢修工程和冬季寒冷季节施工工程。（2）通过吊环数量及位置设计，可以保证预制板式基础在起吊时基础各个方向受力均匀合理，不发生倾斜甚至倾覆等现象；不会因吊装对基础造成损伤，吊环的材质设计和固定设计，可以满足基础在起吊时的受力要求；地脚螺栓的结构设计，可以增大地脚螺栓与混凝土间的粘结力，提高锚固能力，避免锚固破坏。（3）通过设置的预埋件保护设施和防腐措施，可以防止地下水通过锈蚀吊环钢筋或地脚螺栓对基础结构内部钢筋产生锈蚀，保证基础长期的受力性能和耐腐蚀性能。2.3预制板式基础安装定位方案预制板式基础是在工厂预制，然后运至施工现场，并在施工现场吊装就位。预制基础在装卸和运输过程中稍不注意就会遭到损坏，所以必须小心装卸和运输。运输前应对运输道路进行调查并整修。装卸方法要因地制宜，做好统筹安排。装车时，预制厂装车应采用吊车。预制件采用边角保护，在车上要排列整齐，相互间加支垫隔离，以防运输过程中发生基础相互间或与车厢碰损。运输中，行车要匀速行驶，防止急刹车撞击预制件。卸车时，车辆直接到达基础坑边安全位置，由吊车直接起吊进行安装就位。对预制板式基础进行安装就位时，应准备四个预制板式基础结构，在地面上开设与本基础结构相配合的基坑。基坑中设置垫层，垫层上开设深凹槽。预制板式基础吊装前，应在基础与垫层间铺水泥浆，在吊装时可用于基础定位的精调，同时在吊装完成后起到胶结作用，提高基础结构整体受力性能。基础吊装采用25 t级载重汽车吊装。将其中一个预制底板设置于对应垫层的凹槽中，随后将其中一个预制底板上的基础立柱进行找平，确定准确位置；接着将直线塔的其中一个塔腿吊装至找正的基础立柱上，使塔腿上的安装孔与对应的地脚螺栓插接，并通过螺母锁紧。以找正后的基础立柱为基准点，利用其他塔腿部分来确定其余3个基础立柱的相对位置。找正开始后，在坑内的操作人员利用千斤顶慢慢调整其余基础位置，将其余基础立柱顶到合适位置，逐个对基础立柱进行抄平找正，直至各基础立柱都找正完毕。将其余塔腿上的安装孔与对应的地脚螺栓的顶端插设，并放置于基础立柱顶面上，随后，即可通过螺母锁紧其余塔腿。预制板式基础安装示意图见图3。基础安装结束后，为防止地下水通过锈蚀吊环的钢筋对基础结构内部钢筋产生锈蚀，应采用环氧沥青树脂沥青漆对吊环高压喷涂34遍，再用玻璃丝布进行三油二毡强化保护，随后即可回填并分层夯实基坑。为了保证基础长期的受力性能和耐腐蚀性能，将基础与直线塔最下一段塔腿用地脚螺栓连接牢固后，应对地脚螺栓涂抹黄油，并将保护套插设于对应的地脚螺栓上。3预制板式基础应用前景尽管国内对预制构件技术的研究越来越成熟，但在输电线路基建项目中，预制构件的含量相对较低，尤其是预制基础的应用实例更是少之又少，大多数输电线路基础仍采用比较传统的现浇技术。其主要原因是在实施过程中也碰到了诸如吊装不到位，垂直度、平整度控制不宜，节点难以处理等技术问题。通过不断的技术改进摸索出一套适合实际应图3预制板式基础安装示意图34电工材料 2023 No.1曲志伟等：输电线路直线塔预制板式基础设计应用研究用的预制板式基础施工技术。现今国网公司已制定比较完善的关于预制基础生产和安装标准，以及对预制构件基础的验收和评定准则，为预制板式基础的发展应用提供更加有力的保障。预制板式基础通过预制底板、基础立柱、地脚螺栓和吊环构成整体，交通运输较为便利。在吊装基础施工安装较为方便的地区，预制板式基础的应用具有以下优势。（1）预制板式基础是在工厂预先制作，节约了现场浇筑所带来的材料损耗和施工现场所造成的环境污染，减少了建筑垃圾，通过产业化的生产也可降低工程成本。（2）预制板式基础在现场进行吊装可节省大量劳动力，提高施工功效。（3）预制板式基础在工厂进行标准化制作与养护，质量控制较为稳定，对提高工程质量，提升建筑品质具有显著效果。4结论（1）预制板式基础由预制底板、基础立柱、地脚螺栓和吊环通过钢筋在工厂预制连接组成。铁塔通过塔脚与基础立柱上的地脚螺栓固定连接，基础底座上固定连接有吊环，便于使用吊装机械对预制基础进行安装就位。（2）预制板式基础可减少现场浇筑所带来的材料损耗、降低环境污染，减少建筑垃圾，降低工程成本。通过施工机械吊装可节省大量劳动力，提高施工功效。同时通过在工厂对预制板式基础进行标准化制作与养护，质量控制较为稳定，对提高工程质量，提升建筑品质具有显著效果。参考文献：1 张新合.输电线路预制承台桩基础应用研究D.保定:华北电力大学,2019.2 荣洋,王小平,曾华益,等.电力设备装配式基础研究现状J.建材世界,2019,40(3):63-66.3 池墨.电网设计标准也应“一国两制”J.中国电力教育,2008(6):18-19.4 黄礼奎.确保高压输电线路预制基础质量的经验J.电力建设,1987(8):52-54.5 陈宗华.浅谈铁塔预制装配式基础的施工方法J.福建电力与电工,2005,25(2):35-37.3结论（1）40H、40SH试样的断口形貌显示晶粒的立体形状，说明其断裂方式为沿晶断裂。（2）试样经高温180、低温-60 的高低温冲击处理后，形变应力消除，从而提高试样的机械性能。（3）试样经过高低温热处理后，原子磁矩平行排列的程度降低，磁通降低；再次充磁后，原子磁矩恢复到平行排列，磁通也随之恢复至未处理时的数值。（4）试样经过高低温热处理后，试样微观组织未发生明显变化，试样的主要磁性能参数剩磁Br、内禀矫顽力HcJ和矫顽力HcB未发生明显变化。参考文献：1 周寿增,董清飞,高学绪.烧结钕铁硼稀土永磁材料与技术M.冶金工业出版社,2011.2 闫兆杰,于旭光,秦茶,等.烧结钕铁硼的微观结构研究J.河北冶金,2004(4):24-26.3 王奇凡,张敏刚,王瑜,等.烧结钕铁硼的磁性能和力学性能研究进展J.山西冶金,2010,2(33):11-13.4 王凌燕,于旭光,张翼,等.温度对33EH高性能烧结钕铁硼永磁体磁性能的影响J.特殊钢,2015,1(36):45-48.5 李安华,董生智,李卫.稀土永磁材料的力学性能J.金属功能材料,2002,9(4):7-10.6 王奇凡.深冷处理对烧结钕铁硼的改性研究D.太原科技大学,2010.7 吕友胜.高性能烧结NvFeB显微组织、磁性能和磁畴结构的研究D.合肥工业大学,2007.（上接第31页）35