摘 要： 阐述了铁塔基础工程的现状，探讨了铁塔基础改造处理的方法和技术，并对输电线路基础的发展做出展望。

1 引言

输电线路铁塔基础是输电线路的重要组成部分，是输电线路安全稳定运行的基础。由于铁塔基础问题，造成倒塔事故甚至引发整个输电网瘫痪的事故时有发生 [4] [16] [17] 。

铁塔基础分布点多而且分散，存在于不同的地质条件和地质环境中，地基的种类繁多，容易受外界条件的变化而变化。由于铁塔基础所处的地质条件或在勘测、设计过程中的失误、施工质量不良、泥石流等自然灾害以及运行过程中发生的外破事件等诸多原因，均可能造成铁塔基础的变形、不均匀沉降，致使铁塔倾斜甚至倒塔。另外由于规划变更、高速公路修建等原因使得输电线路的运行条件发生变化，安全距离不够，这些都成为输电线路安全稳定运行的隐患 [14] 。因此开展铁塔的基础加固、基础纠偏、基础移位、基础顶升等改造处理方法研究，以应对上述情况的发生具有非常重要的现实意义。

2 我国铁塔基础工程现状

2.1我国地基分布及铁塔基础型式

我国地域辽阔，各地工程地质条件差异很大，各类地基分布面广，所采用的铁塔基础形式也灵活多样 [5][6] 。

（ 1 ）软土地基，主要分布在我国华东地区和天津等地区，所采用的基础型式主要有：锚杆式基础、插入式基础、嵌固式基础和掏挖式基础。在软土地基进行基础设计时不仅要考考铁塔总的承载，还应充分考虑沉降、倾斜等因素。相对其它的地基型式，软土地基的处理费用、基础的造价都会更高。

（ 2 ）黄土地基，主要分布在西北地区和黄河河床沿岸地区，主要采用刚性台阶式基础和插入式基础，部分软弱地基则采用钻孔灌注桩基础。黄土地基的湿陷性容易造成地基变形和不均匀沉降。目前常采用用强夯，灰土桩等方法处理。

（ 3 ）冻土地基，主要分布在东北、新疆及高纬地带，所采用的基础型式有插入式基础和掏挖式基础。冻胀和融沉是冻土区铁塔基础必须面临的两大危险。通常可采用抬高基础位置、埋设保温层、通风管等方法并结合地基的预处理进行基础工程。

（ 4 ）岩石地基，主要分布在西南地区和其它处于山区的地带，所使用的基础主要有：岩石锚桩基础、斜插式基础和嵌固式基础。目前，岩石体的变形、稳定等物理和力学特性还有待加强研究，以提高基础型式的设计和施工。

此外，在我国内蒙古、青海、甘肃等地分布着风积砂、盐渍土等地基型式。

2.2存在的问题

目前，我国在地基及铁塔基础型式的研究、设计、施工等方面还存在许多的问题：

（ 1 ）对软土地基和冻土地基等地基的研究还很薄弱，导致地基的处理方法和基础的设计、施工方法水平较低。如基础尺寸过大、钢筋用量过多、施工质量不易控制、开挖土方量大、费用高等。

（ 2 ）目前，现行的设计方法仍采用安全系数法 [2] ，对基础的设计过于保守，对一些特殊地基的铁塔基础所面临的问题也难以解决。设计技术规定 [2] 还有待标准化和规范化。

（ 3 ）地质勘测工作的比较粗浅，难以提供翔实的地质参数，经验判断较多。

（ 4 ）由于线路走廊的特殊性，铁塔基础经常分布在山区、丛林等地形和施工场地易受限制的地带，导致机械化作业难以开展，施工质量难以控制。

此外，在盐渍土及近海处的基础存在着基础腐蚀的问题。

2.3铁塔基础改造处理的现状

目前国内外的专家、学者在基础改造处理方面进行了大量的研究，积累了相当的经验和成果，但大多数的都集中在普通建筑物的基础上。铁塔基础具有自身的特殊性，与普通建筑物有所不同，主要表现在：

（ 1 ）铁塔属高耸结构，其设计的控制条件与普通建筑物不同。目前，铁塔基础的设计控制条件是基础的抗拔和抗倾覆稳定性 [2] ，而普通建筑物则是基础下压稳定性。

（ 2 ）铁塔基础勘测的精确、详细程度，都无法与普通建筑物相比。

（ 3 ）铁塔基础改造处理过程中，很多情况下要求不停电作业。

由于上述原因铁塔基础在借鉴普通建筑物的经验和成果方面受到限制。

目前，虽然铁塔基础改造处理在实际工程中成功应用的经验越来越多 [8][7][18] ，但是在铁塔基础改造的过程中，铁塔的结构、受力情况的变化以及作业过程中的安全、稳定控制等方面过多的依赖人为经验。长期以来，针对此方面的理论研究很有限，技术储备及从事铁塔基础研究的人才都比较匮乏，技术应用的相关文献和报道都比较少。因此，有必要开展铁塔基础改造处理的相关研究，对相关的技术、方法进行总结，为铁塔基础改造处理提供技术支持。

3 铁塔基础改造处理方法

3.1铁塔基础加固

目前，对铁塔基础加固的常规方法是通过在铁塔周围填土并夯实，或在铁塔基础上灌注混凝土外壳等方法来提高基础的承载能力。此外还有换土法、碾压法、强夯法、爆炸压密法、振冲法、高压喷射灌浆法、地锚锚固法等方法常用与基础加固中。考虑到铁塔基础的特殊性及施工场地的限制，在铁塔基础加固中，常采用振冲法、高压喷射灌浆法、地锚锚固法 [10] 。

（ 1 ）振冲法：主要是通过在地基中形成密实桩体和挤密作用，与原地基构成复合地基，从而达到提高地基承载力减少沉降和不均匀沉降的作用。其特点是技术可靠、机具设备简单、操作技术易于掌握，可节省材料、加快施工速度、节约投资。形成的碎石桩具有良好的透水性，可加速地基固结。

（ 2 ）高压喷射灌浆法：通过钻入土层中的灌浆管，用高压压入水泥浆液或某种流体，并从钻杆下端的特殊喷嘴以高速喷射出去的地基处理方法。在喷射的同时，钻杆以一定速度旋转，并逐渐提升。高压射流使四周一定范围内的土体结构遭受破坏，并被强制与浆液混合，凝固成具有特殊结构的圆柱体，从而达到加固目的。

（ 3 ）地锚锚固法：通过在原基础下方埋设地锚，通常地锚为被水泥浆或其他固定剂所包裹的高强度钢件。通过连接装置将原有基础和地锚连接一起，用以抵抗侧向力和向上力。

3.2铁塔基础纠偏

建筑物纠偏技术可以分为迫降法和顶升法两大类 [9] 。迫降法是在建筑物沉降小的一侧采用扰动措施迫使基础下沉实现建筑物纠偏；顶升法则在建筑物沉降大的一侧采用锚杆静压桩、托梁柱或地基注入膨胀剂等措施顶升基础从而使建筑物恢复水平。上述方法在倾斜铁塔的纠偏加固已有了很多成功的经验 [8][7][18] 。

目前，在铁塔基础纠偏的方案中，主要采用锚杆静压桩托换加固和顶升法纠偏相结合的方案，具体如下：

（ 1 ）在原位设置平面框架梁并通过植筋的方法与原基础连在一起。

（ 2 ）采用锚杆静压桩及顶升机构将原有基础和框架梁同步恢复至水平位置。

（ 3 ）通过灌浆方法及时填补原基础底面产生的空隙。

（ 4 ）采用高强度混凝土封桩头完成纠偏。

该方案不破坏原有基础，在施工过程中无冲击载荷，震动小，对铁塔的影响也小，纠偏过程安全可靠，可以实现带电纠偏。文献 [8] 铁塔偏斜率达 24.35 ‰的情况下，实现铁塔原位带电纠偏。文献 [7] 应用 FEM 技术研究基础倾斜对塔身的应力和变形的影响机制，分析了倾斜铁塔的健康状况，在此基础上提出了有效的加固纠偏方案。该文的分析方法为基础改造前的方案制定、施工过程的信息化控制等关键技术提供了科学决策的依据，减少了人为经验的依靠。

3.3铁塔整体移位

（ 1 ）传统的铁塔移位方法：通过在旧塔旁重新浇注基础，组立新塔来代替旧塔。该方法思路简单，安全可靠，但存在耗材多、劳动强度大、费用高、停电时间长等缺点。

（ 2 ）整体移位的方法：旧塔不拆除而直接将其整体平移、安装到新浇注的基础上 [11] 。该方法免去加工、组立新塔的环节，节约了成本、缩短了工期，降低了停电损失。文献 [12] 介绍了带电情况下的铁塔整体移位方法和技术。

在整体移位的方法中，通常先采用轮番收紧设置在铁塔上的前后侧拉线，使得前后侧塔脚板先后抬起脱离地脚螺栓，再通过牵引机构和导轨平面，实现铁塔整体移位。由于铁塔的根开很大，铁塔重心几乎不变，所以采用该方法进行铁塔整体移位是安全、适用的。在整体移位过程中，尤其要注意预先测量、计算有关跨越物的安全距离，防止在移位过程中弧垂变化而影响安全距离。

3.4铁塔基础顶升

（ 1 ）传统方法：首先确定相应的提升高度，通过将铁塔整体提升到预定高度，再在原基础顶面新增一套能满足要求的角钢架及地脚螺栓，然后将提升的铁塔放置在处理过的基础上，再浇注混凝土将铁塔基础加固，从而达到铁塔整体提升的目的 [13] 。文献 [15] 通过在铁塔内笼布置提升架，并在支架下的 4 角布置比例阀精确控制的液压油缸，通过 4 个液压油缸同步做功，使铁塔沿着新增的地脚螺栓，向上顶升至所需高度，最后浇注新的基础。

（ 2 ）铁塔顶升的新思路：上述两种方法虽然在顶升过程中的作业流程有所不同，但根本上都是对铁塔基础的提升改造，都存在工期长、施工复杂、费用高等不足。文献 [1] 针对采煤塌陷区存在基础塌陷的问题，综合考虑铁塔的设计和加工，提出了适应于基础均匀沉降的高度可调输电线路铁塔设计的思路，并通过有限元分析和型式试验，得到了塔头部与根部结构形式分别相同，呼称高度不同的铁塔，并在实际工程中成功应用。在调整铁塔高度的过程中不需要对基础进行改造，调整过程简单、方便，工期短。因此，加强新型式的铁塔结构研究，以应对基础变化的随机性和不可控性，是一个很好的方法。

输电线路铁塔整体提升方法在近年输电线路基础改造中的应用越来越广泛。实践证明该方法工期短，可靠性高，社会、经济效益明显。

3.5铁塔基础改造处理存在的问题及发展的展望

综上所述，铁塔基础改造处理的方法和技术在实际工程中积累了很多成功的经验。针对不同原因所采取的处理方法，虽然都不同程度的实现了耗材少、工期短、费用低和停电损失少的优点，但还存在如下的一些问题：

（ 1 ）目前，大多数的改造工程中，从方案的制定到施工过程中的安全、稳定控制，都过多的依赖人为经验的判断，缺乏科学、合理的评价和计算机仿真研究。

（ 2 ）为保证铁塔在施工过程中的绝对安全，在施工过程中，自动控制技术及综合的监测技术的应用还有待提高。

针对目前存在的问题及总结以往经验的基础上，对未来的铁塔基础处理做些展望：

（ 1 ）系统地开展新的基础型式的试验、测试和分析研究。地基处理及基础型式的选择与优化设计是当前迫切要解决的问题。

（ 2 ）建立相关的输电线路铁塔模型，加强理论基础和数学模型的研究，开展铁塔的模块化设计 [3] 和有限元分析，为基础改造方法提供科学评价和理论指导。

（ 3 ）开展新的铁塔结构型式的研究（如适应基础均匀沉降的铁塔结构）和加强地质勘探工作的深度和详细程度，以减少投运后铁塔基础所面临改造处理的几率，改变一直以来被动面对的局面。

（ 4 ）不断改进完善施工方法、施工机具，减少开基面，保护植被，减少水土流失，做到社会效益和经济效益的结合。

4 结论

我国在铁塔基础改造处理方法中有了很多成功的经验，但还存在过多依赖人为经验判断和缺少自动控制、检测技术的支持。开展铁塔基础改造处理方法的相关研究，具有非常重要的现实意义。

参考文献

[1] 李淮海，王璋奇，李恒遥等 . 适应基础均匀沉降的高度可调铁塔结构设计及试验研究 [J]. 电网技术， 2007 ， 31 （ 19 ）： 83-86

[2] 《送电线路基础设计技术规定》 SDGJ62-84 [S].. 北京 : 水利电力出版社， 1986.

[3] 王璋奇，孙燕，安利强 . 输电铁塔参数化建模方法及应用 [J]. 中国工程机械学报， 2007 ， 5 （ 3 ）： 85-88

[4] 李博之 . 高压架空输电线路架线施工计算原理 . 中国电力出版社 .2001.5

[5] 鲁先龙，程永锋 . 中国架空输电线路杆塔基础工程现状与展望 . 第五届输配电技术国际会议 2005[R]. 2005 ， P189-192

[6] 程永锋，邵晓岩，朱全军 . 我国输电线路基础工程现状及存在的问题 [J]. 电力建设， 2002 ， 2 （ 23 ）： 32-34

[7] 刘毓氚，刘祖德 . 输电线路倾斜铁塔原位加固纠偏关键技术研究 [J]. 岩土力学， 2008 ， 29 （ 1 ）： 173-176

[8] 邓开清 . 高压配电线路铁塔带电纠偏技术 [J]. 供用电， 2008 ， 2 （ 25 ）： 40-42

[9] 刘祖德 . 纠偏防倾工程十五年 . 全国首届建（构）筑物地基基础特殊技术研讨会特邀报告 [R]. 上海 : [s. n.],2004.

[10] 龚晓南 . 地基处理新技术 . 陕西科学技术出版社 .1997.6

[11] 输电线路铁塔整体移位 马军 2008 （ 1 ）山东电力技术

[12] 500kV 铁塔带电移位升高 席时显，李光贤，蒋立恩。 1999 （ 1 ）华东电力

[13] 浅谈 500kV 拉 V 型直线铁塔整体提升方法 卓高智 2007 （ 10X ）广东科技

[14] DL/T741-2001 ，架空送电线路运行规程 [S].

[15] 何耀佳，刘晓东，林新生 . 一种新的原地提升铁塔的方法 [J]. 广东电力， 2006 ， 11 （ 19 ）： 69-72

[16] 王中， 500kV 江斗线 2 次倒塔的分析，华东电力， 2000 ，（ 2 ）： 29 ～ 30

[17] 喻明志，龙小乐，鲍务均，输电自立塔多塔腿有限元分析，武汉大学学报（工学版）， 2004 (2) ： 53~56

[18] 邝梦明 . 220kV 四端线 012 号铁塔基础纠偏技术分析 [J]. 广东电力， 2002 ， 1 （ 15 ）： 67-69