湖南省送变电工程公司
1引言
近期，在部分500kV同塔双回输电线路施工过程中，个别耐张塔在铁塔组立时，变坡以下塔身主材出现变形情况，具体原因一直分析不明，给工程设计、施工及建设管理产生了很大的困扰，也给工程建设造成了一定损失。
根据以往的工程经验，可以产生铁塔变形的因素有很多，如基础根开错误、基础顶面高差错误、构件长度加工错误、螺栓孔位错误、构件混装等，此外，经过多方面的认真分析，发现以往工程中从未被关注的“转角塔基础预偏”在一定的特殊条件下也会导致铁塔组立困难甚至构件变形。
输电线路杆塔随着电压等级的提高，基础根开越来越大，且线路路径越来越有限、塔位越来越陡峭恶劣，导致铁塔的长短腿极差越来越大。根开大、极差大已经成为当前山区输电线路特别是特高压输电线路塔位的一大新的特点，该特点也相应的产生了一些在以往的工程中尚未完全暴露的新问题，比如目前采用的基础预偏高度是否合理、常规的耐张塔基础预偏方式是否合理等等。因此，有必要对耐张塔基础预偏值及预偏方式进行进一步研究，提出更加准确的预偏值和预偏方式。我公司在±800kV酒湖线（湘1标）中承担了“转角塔基础预偏标准工艺”项目的研究任务，形成了较为合理的转角塔基础预偏值取值公式，在此做一分享，以期望对施工单位技术员的日常工作有所借鉴。
2工程中常规处理方式
2.1 工程中常规预偏方式
耐张塔承受角度力产生的水平力后，塔身会向转角内侧发生倾斜，根据工程中耐张塔变形经验，施工图中常对基础预偏提出以下要求：
转角塔（包括直线转角塔）的内角侧，终端塔的线路侧及内角侧基础顶面应高出△H值，（偏移高度△H=偏移度×基础根开）。△H值由转角大小及地质情况而定，若基础开挖后发现地质情况不符，应及时会同设计重新确定偏移值。当采用地脚螺栓连接时，预偏后各基础顶面应根据预偏方向保持同一倾斜度。
注：
（1）θ为实际转角度数。△h为为下压腿的预偏（提高）值。基础预偏后，地脚螺栓的外露尺寸需满足设计要求。四个基础主柱顶面须在同一倾斜平面内，直线转角塔、耐张转角塔为左右倾斜平面。
（2）转角塔基础顶面预偏后，基础根开会有变化，特别是采用长短腿的塔位，基础根开值变化较大。施工单位在基础开挖前应仔细测算基础根开的变化值，以确保铁塔能顺利组装。
（3）直线塔带角度的塔型也需对下压腿（内角侧）基础进行预偏。
三、基础预偏取值影响因素分析
由上文可以看出，基础预偏为经验值，为更精确的提出基础预偏值的大小，下面我们对影响基础预偏值的“铁塔变形”和“基础沉降”进行分析。
3.1 铁塔变形对基础预偏的影响
铁塔的实际变形是一个综合因素影响的结果，主要有以下方面的因素：
①从结构受力方面，铁塔为以基础为固端的悬臂结构体系，当挂点处承受水平荷载后，铁塔塔身将承受弯矩，并相应产生弹性变形。
②螺栓连接的型钢塔每个螺栓与螺孔之间存在至少1.5mm的误差，铁塔受力后，螺栓会在螺栓孔范围内产生错动滑移，进而产生铁塔变形；
③加工制造方面因素，构件的材料、构件及螺孔精确度、螺孔位置偏差等也会导致铁塔产生变形；
④组装方面，组装方式、螺栓紧固程度等会影响铁塔受力后变形的大小。
以上四个因素中，第2、3、4项因素与当前的规程规范要求、加工施工工艺有关，无法通过铁塔计算得出，因此需通过对一些耐张塔的试验观测位移及理论计算位移进行对比，得出铁塔实际变形与理论计算的比例关系。
根据本项目合作单位西南院对多个工程基础与铁塔的研究，得出了各种组合下基础沉降对铁塔倾斜影响如下：
由上图标可以看出，不同角度对应的基础沉降导致的塔身倾斜变化较小，不同地质情况下基础沉降导致的塔身倾斜存在差异。但基础沉降整体对塔身倾斜影响较小，基本可控制在1‰以内，因此，推荐统一取1‰。
3.2 基础预偏取值总结
根据前文分析，基础预偏所抵消的塔身倾斜值包含铁塔自身变形及基础沉降导致的塔身倾斜两部分，两部分叠加推荐如下：
虽然依据上述公式能够测算出预偏后A-D或B-C的根开值，但具体到每条腿其根开值增大或减少难以量化，例如A-D腿根开较原先增大了100mm，但基础分坑时是A腿考虑增加100mm，还是D腿考虑增加100mm，还是A、D腿均增加同时保证增加值总和为100mm。
造成上述具体各腿根开难以量化的主要有下列两个原因：
（1）在基础预偏时，以不预偏的腿为旋转轴，预偏的腿绕该轴旋转，此时铁塔的中心桩在旋转过程中也发生了变化，导致各腿根开的基准点发生变化，各腿中心难以准确定点。
（2）通常在山区，各腿长度不等，A-B腿或C-D腿的轴线并非平行于Y轴，若以不预偏的腿的为旋转轴进行预偏，则预偏腿的根开将出现畸变。如下图所示，若C、D腿绕A-B腿为轴进行旋转，因A-B轴并不平行Y轴，此时C、D腿的根开将在X、Y、Z三个方向均产生变化，并且变化值难以量化。
4.2 新型预偏方式研究
为了克服常规基础预偏方法带来的各腿根开难以准确定点的难题，本文提出以基础中心桩为基点，以通过中心桩的Y轴为基准旋转轴进行基础预偏的方案。
4.2.1 右转耐张塔预偏
对于右转耐张塔，铁塔预偏一般为绕通过中心桩的Y轴按反右手法则旋转，如下图所示。
图4 基础预偏示意图（线路右转）
由图中不难得出下列直观印象，预偏后A、B、D腿X方向根开减小，C腿X方向根开增大；A、B腿Z方向的标高减小，C、D腿Z方向的标高加大。
现以某工程2R345实际塔位为例，计算各根开值和标高值，该塔位为3型耐张塔，转角度数为右转53°59′，该塔位的预偏度P=0.008，A、B、C、D各腿的减腿长度及基础顶面标高如下图所示。图中各腿正面根开分别为Ga~Gd，各腿标高分别为Ha~Hd。
注：（1）预偏度P，当铁塔右转时取正值，左转时取负值。
（2）计算各腿的ΔX、ΔZ值时，G、H分别取对应腿的正面根开和标高值。其中G值均为正值；H值为基面顶面标高高于中心桩取正，反之取负值。
已经上述公式，可以测算，预偏后各腿的正面根开和标高相对原始情况的变化如表4所示。其中Δx为正值表示，预偏后该腿正面根开加大，反之减小；Δz为正值表示预偏后该腿基础顶面标高升高，反之降低。
图7 基础预偏示意图（线路左转）
由图中不难得出下列直观印象，预偏后A、B、C腿X方向根开增大，D腿X方向根开减小；A、B腿Z方向的标高加大，C、D腿Z方向的标高减小。
现已某工程2R329实际塔位为例，计算各腿根开和标高的变化值，该塔位为2型耐张塔，转角度数为左转29°35′，该塔位的预偏度P=-0.007，A、B、C、D各腿的减腿长度及基础顶面标高如下图所示。图中各腿正面根开分别为Ga~Gd，各腿标高分别为Ha~Hd。
根据三角函数关系，不难推算各腿预偏后的X方向根开变化和Z方向的标高变化公式同式1~式4。
已经上述公式，可以测算，预偏后各腿的正面根开和标高相对原始情况的变化如表5所示。其中Δx为正值表示，预偏后该腿正面根开加大，反之减小；Δz为正值表示预偏后该腿基础顶面标高升高，反之降低。
注：（1）终端预偏度Pz当前侧为线路侧时取正，后侧为线路侧时取负。
（2）转角预偏度P当铁塔右转取正，左转取负，且为常规转角塔的一半
对于后侧为线路侧的终端塔，铁塔预偏分析方法与前侧为线路侧的情况类似，仅Pz取负值，其各腿X、Y、Z方向的变化值计算同式（8）~式（18）。
5结论
根据上述理论研究结果，我公司项目部在±800kV酒湖线（湘1标）的基础施工中已对选定的转角塔桩位进行了基础根开的调整，基础施工已经完成，从目前的铁塔组立情况看，转角塔基础预偏取值合理，塔脚板与基础顶面贴合紧密，转角塔基础预偏取值公式完全适用于各电压等级线路基础的施工。
参考文献
[1]李庆林，架空送电线路施工手册，中国电力出版社，2002。
论文作者:张应文
论文发表刊物:《电力技术》2017年第2期
论文发表时间:2017/6/28
标签：基础论文; 铁塔论文; 标高论文; 转角论文; 线路论文; 螺栓论文; 偏方论文; 《电力技术》2017年第2期论文;