特殊地质条件的铁塔基础设计技术分析
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【摘 要】铁塔是我国高压架空线中重要的基础条件，在电力输送过程中发挥了重要的作用。随着我国社会经济的发展，对电力的需求也越来越大。因为我国各个地区的经济条件不同，所以对电力的需求也有所不同。各个地区的电力输送工作，主要是通过电力系统和变电站的发电，在电力输送过程中建立铁塔，作为电力输送的主要介质。因此，铁塔的基础设计关系到电力的输送，是保证电力系统正常运行的重要条件。
铁塔的基础和地基的土体有着复杂的相互作用，在不同的地质条件中，应用不同的基础形式和基础布置，制定合理的设计施工方案，才能控制好铁塔的施工质量和施工时间，保证电力的安全运行。特殊地质条件的铁塔设计，在电力输送工作中，发挥了独特的作用。下面主要简述石灰岩地区、海水中、永冻土区和官桥松砂区域软弱地基等特殊地质条件中的铁塔基础设计技术。
1 石灰岩地区的铁塔基础设计
1.1 铁塔的施工设计
某地区220kv的送电线路工程，属于同塔四回架设线路，总共需要建立15座铁塔，包括3座直线塔和12座转角塔。在建设施工过程中，施工规划和当地的地质条件限制了施工路径和铁塔的位置，因此必须进行同塔多回架设，增加了铁塔的基础荷载，需要按照钻孔桩的基础设计进行计算。
1.2 铁塔基础设计的施工条件
铁塔的基础施工地，处于石灰岩的发育地区，而且包括了发育的石灰岩溶洞，地质情况相对来说比较复杂。主要的地质情况由浅到深分为人工填土、冲积层、残积土和基岩四部分，基岩部分的土层厚度为13～23m。
（1）人工填土：人工填土层，主要包括素填土、杂填土和部分的耕土。土层厚度是1―2m，局部部分的土层厚度是5m。
（2）冲积层：冲积层主要包括淤泥或者淤泥质土、粉细砂和粉质粘土等，其它的土则是中细砂和粗砾砂。冲击层的土层厚度是1―5m。
（3）残积土：残积土的主要成分是粉质粘土，具有软塑性，局部的土质属于硬塑。因为残积土的厚度变化较大，所以这一层位具有不稳定性。残积土的土层，因为局部的土洞发育，所以地面的稳定性相对来说较差。
（4）基岩：基岩的主要组成就是石灰岩，包含一部分的砂岩和泥岩，在这一层普遍存在灰岩和熔岩，是铁塔基础设计施工中的主要难点。
1.3 铁塔基础设计施工中的问题
石灰岩中铁塔基础设计施工过程中，发生的主要问题就是塌孔。发生塌孔现象的主要原因，包括护壁泥浆没有发挥可靠的作用、护筒不合理的掩埋深度、漏浆处理的不及时和回填准备的不足等。解决塌孔原因，需要在铁塔的基础设计过程中，控制土层的钻进速度，保证泥浆量的充足，选择合适的护筒，密切的关注水位变化，当塌陷坎过大的时候，合理的改变铁塔的位置，或者进行塌陷填平等。
2 永冻土区的铁塔基础设计
2.1 铁塔基础设计的施工条件
某电力输送线路的铺设，需要经过冻土区，平均的地温大约是-2～0℃，分布了大量的不良冻土，依靠地表水和地下水进行发育。根据一些冻土的地质和环境资料，可以明显看出电力输送工程的铁塔基础设计施工条件比较复杂。而且，在冻土地质的铁塔建设施工过程中，会受到气候的变化，导致冻土因为气温的上升而慢慢退化。这种情况，影响了铁塔基础设计的稳定性，不利于铁塔的建设施工，会延误施工期，增加生产成本，减低电力经济效益，影响电力用户的及时供电。
2.2 铁塔基础设计施工中的问题
在永冻土区域进行铁塔的基础设计施工，主要会受到冻胀力和冻结力的影响。冻胀力是建筑物约束土体的冻胀性能，致使土体对建筑物产生相对的约束力。根据不同的作用方向，主要划分为法向冻胀力、水平冻胀力和切向冻胀力。不同冻土中铁塔基础形式的不同，受到的冻胀力也不相同。冻胀力是跟冻结锋面和基础底面垂直的，可以使基础向上的力。冻胀受到冻结的影响，随着冻结的深度而变化。一般情况下，把全部冻结深度2/3以上的区域，划分为“强冻胀深度”。土地的冻胀性能，会根据土体的含水量发生变化，两者成正比。例如，土体的含水量增加，冻胀性也会增多。二者之间属于线性关系。另外影响土地冻胀性的还有负温和附加荷载。冻胀量和土体的负温成反比，会随着负温的降低而增加。附加荷载可以抑制土地的冻胀性能，如果附加荷载的强度增加，土体的冻胀量就会减少。
2.3 铁塔基础设计的方法
根据永冻土的特殊性，可以应用自立塔和电杆塔两种铁塔类型。铁塔的基础设计类型可以是锥面柱刚性、装配式、短桩、直面柱刚性、人工掏挖沉井，细桩承台、长桩和劣扩桩基础。埋置的方法，分为大开挖、浅挖高垫、高垫层和钻探。在融区中可以采用大开挖的方法；在冰冻土地区可以采用浅挖高垫的方法，主要是粗颗粒土的岩性；在多年冻土和含冰量较多的区域，可以采用高垫层的方法，主要是细颗粒土的岩性；适用于所有范围的埋置方法及时钻探，产生的热干扰性较小，不会损坏铁塔基础设计施工的地质条件。
3 官桥松砂区域软弱地基的铁塔基础设计
3.1 铁特的基础设计施工条件
110kv的二回输送电力线路，需要在官桥松砂区域软弱地基部分，进行铁塔的建设施工。因为工程所在区域，地势比较平坦，大部分地区都是沙丘地形，海拔相对较高，所以在铁塔的建设施工过程中，会受到一定的影响。施工过程中的，主要地层分布是粉细沙、淤泥粉细沙、粉细沙和粉土。第一层的粉细沙，土层厚度主要是0.5～1m，属于密度一般的混粘土性质；淤泥粉细沙的土层厚度一般是2～2.5m，属于分布不均匀的泥炭质；粉土的土层厚度在10m以上，地基承载力是最高的土质层。
3.2 铁塔设计的基础形式选择
铁塔设计施工中丰富的含水量，会造成不均匀的地质层分布变化，因为地基承载能力的不足，会出现沉降的问题。因为铁塔的建设施工在沙漠软弱地基区域，所以在施工过程中，容易发生流沙，不利于施工的进行。进行降水和基坑开挖的施工过程中，会增加施工的难度，延误了施工的实践，增加了施工的成本，降低了电力输送的经济效益，影响了电力系统的正常进行。所以在进行铁塔设计的基础形式选择过程中，不能只依靠于通常情况下的大板式或者台阶式基础，需要结合实际的施工条件和施工情况，选择合适的基础形式，有效的保证铁塔基础设计施工的的安全进行，适应电力系统的电力输送要求，发挥铁塔在电力输送过程中的重要作用，提高铁塔的基础设计技术水平，才能保证电力系统的有效运行。
4 总结
我国的电力系统随着社会经济的迅速发展也得到了一定的提高和发展，铁塔作为电力输送线路中的重要物质条件，在电力系统的运行中，发挥了重要的作用。随着我国电力系统的普遍应用，不同地区的地质条件不同，所以在铁塔是基础设计施工过程中，应该不断的提高铁塔的基础设计技术水平，通过不同的方法，完成铁塔的建设，保证电力系统的正常运行。
参考文献：
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