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输电线路混凝土块体装配式基础试验研究及应用

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2025-06-18 12:36:58

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 何永君 | 2025-06-18 12:36:58

本成果以钢筋混凝土扩展基础为原型,将传统基础在工厂中预加工成预制件,施工时运送至施工现场以穿钉和钢板链接拼装完成组装。相比较于传统装配式基础,混凝土块体装配式基础受力路径清晰明确,通过对原本沉重的主柱、台阶、底板进行积木式拆分,工厂化预制,以控制构件尺寸模数及重量,减轻单个构件的重量,更加便于运输,较大程度上加快了沙漠、高海拔等施工困难地区铁塔基础作业。本成果内容主要包括:提出了输电线路混凝土块体装配式基础的结构型式,开展了其结构选型、构件连接方式、设计方法、承载机理以及工程应用技术研究,并进行了数值模拟仿真计算和承载特性现场试验。结果表明:输电线路混凝土块体装配式基础结构型式合理、承载性能良好,可在依托工程中进行试点推广应用。应用场景:应用于塔东——盐泽Ⅰ、Ⅱ回π入若羌变电站220千伏线路工程,铁塔基础机械化施工率提升至100%,压缩施工周期约70%。

输电铁塔基础与普通建筑基础不同,除要承受竖向荷载外,还要承受较大的水平荷载。为抵消水平荷载产生的倾覆效应,往往需要将铁塔基础底板加大。为降低水平作用效力对基础的不利影响,通常采用偏心基础型式,对改善基础受力、优化基础工程量有显著作用。结合装配式基础可缩短工期、利于机械化施工的特点,与采用横向预应力固定底板的方式不同,本成果采用穿钉对装配件进行固定,从而降低施工成本,在绿色节能环保方面优势较为明显。输电线路混凝土块体装配式基础主要由7部分组成,其中基础底板由四块装配件组成,台阶部分由两块装配件组成,基础柱体及扩大头部分由一块装配件组成,装配部件用穿钉连接,相邻装配件之间用槽钢连板连接。该基础由工厂预制,运输至施工现场拼装,施工工期短、对环境影响小,能够满足输电线路工程要求。

十九大召开后,国家提出经济建设由高速发展向高质量转变,面对生态优先,绿色发展的要求,传统设计、施工模式难以满足新时代的要求。目前,国家电网公司大力推进输电线路机械化施工,应对施工人力逐渐短缺的现状,不断提升工程设计、施工装备制造等技术水平,以利于环境保护,实现良好的经济、社会效益。随着电网建设技术的发展,输电线路工程基础不断朝基础构件小型化、工厂化加工方向发展,以提高基础施工机械化程度,节省投资,保护自然植被,减少水土流失。装配式基础作为输电线路全过程机械化施工体系中的一种重要杆塔基础型式,一般采用多个预制混凝土或金属构件通过螺栓等连接件在施工现场拼装而成,在缺水、砂石采集较困难且运输条件较好的沙漠地区和采用现场制作混凝土基础施工困难、有效作业工期较短的冻土和高寒地区,以及灾后快速抢修输电线路工程中均具有广泛应用前景。输电线路杆塔装配式基础,将基础进行工厂预制,控制构件尺寸模数及重量,现场装配,方便运输,省去了现场混凝土浇筑养护、现场模板搭设和钢筋绑扎的作业环节,减少了基坑敞开时间,大大缩短施工周期,是各类输电线路杆塔基础中施工周期最短的基础型式;相对现场浇筑基础成品质量的离散性和不确定性,预制装配式基础很好的保证了基础成品质量,且较现浇基础外形更加美观;减少了现场施工的噪声污染,最大限度的降低了现场施工对于周边环境的影响,避免了现场建筑材料的大量浪费,非常的绿色环保;现场无需大量施工人员,有效解决了施工现场人力紧缺、人员素质参差不齐、人工成本上涨等问题,避免了很多施工风险和安全隐患,极大的保证了现场作业的安全,提高了施工效率,提升了输电线路技术水平。目前,装配式基础已在我国除岩石外的土质地基、平地和丘陵等地形、基底以上无地下水的110(66)~750kV输电线路工程的直线塔基中得到试点和推广应用,应用的结构型式也多种多样,主要包括全预制混凝土装配式基础、预制混凝土板条与型钢支架组合的装配式基础和全金属装配式基础3种。从设计和施工单位反馈的意见看,制约输电线路装配式基础推广应用的主要问题是一方面单个基础构件重量较重、运输吊装困难、预制件生产配套能力不足;另一方面是基础型式设计较为复杂、构件间的连接节点较多且构件连接裕度和变形大、型钢支架周围的回填土密实度施工质量得不到保证。

本团队是一支在输电线路领域深耕多年、成果斐然的科研团队,依托公优质资源,致力于推动输电线路领域的前沿研究与创新发展。​团队成员汇聚了来自不同学科背景的精英人才,其中有经验丰富的高级工程师团队,也有充满活力与创造力的中青年学者,他们积极投身科研一线,以扎实的专业知识和创新思维为团队注入源源不断的新鲜活力。在研究方向上,团队聚焦于输电线路铁塔、基础及环水保方向,深入探究输电线路领域的理论知识,致力于解决实际工程中出现的问题,旨在为新疆电网发展贡献智库力量。多年来,团队在国际知名学术期刊上发表了多篇高水平学术论文,部分研究成果还荣获了自治区级科技进步奖,得到行业内外同行高度认可。在团队文化建设方面,秉持着开放包容、严谨创新、团结协作的理念。团队定期组织学术交流活动,鼓励成员之间分享研究思路和最新成果,促进思想碰撞与学术合作;强调科研工作的严谨性和规范性,以科学的态度对待每一个研究环节,确保研究成果的可靠性和高质量;注重团队协作精神的培养,在项目研究过程中,各成员分工明确、相互支持,充分发挥团队的整体优势,共同攻克科研难题。​

在该成果的研发进程中,我们累计投入了大量经费。从人力成本、实验设备采购,到原材料消耗以及技术咨询等多方面,总计投入经费达120万元。其中,人力成本占比30%,约为36万元,主要用于科研团队成员的薪酬及福利支出,以吸引和激励优秀人才参与研发。实验设备采购花费了36万元,占比30%,购入了一系列先进的仪器设备,确保实验数据的精准性和实验过程的高效性。原材料消耗为48万元,占比40%,用于各类实验的开展与测试。 推动科学技术进步:该成果在输电线路领域取得了创新性突破,提出了全新的装配式偏心基础型式,为相关领域的研究提供了新的思路和方向。通过成果的应用,大大提升了输电线路基础施工机械化率,压缩了施工工期。例如,盐泽Ⅰ、Ⅱ回π入若羌变电站220千伏线路工程应用中,铁塔基础机械化施工率提升至100%,压缩施工周期约70%。

在输电线路建设领域,我们研发的混凝土块体装配式基础技术具有显著优势。该技术大幅缩短施工周期,相较于传统现浇基础,可节省约70%的施工时间,有效减少人力投入与现场作业强度,降低施工对环境的影响,且基础质量更稳定可靠。 关于技术转让,我们秉持开放态度,愿与有实力的企业达成合作。通过技术转让,受让方将获得全套技术资料、工艺标准及技术指导,快速掌握核心技术,应用于自身项目中,开拓市场份额。在技术入股方面,我们期望与志同道合的合作伙伴携手,以技术作价入股,共同投入到项目的产业化推广中,共享项目成长带来的红利,实现互利共赢。对于技术合作,我们欢迎各方在技术优化、应用拓展等方向深入交流。比如共同开展新型材料适配研究,进一步提升基础性能,或探索在复杂地形条件下的应用方案。 在成果转化方向上,我们希望聚焦于特高压输电线路、偏远地区输电工程等重点领域,充分发挥装配式基础的便捷性与高效性。转化目标是在未来5年内,将混凝土块体装配式基础技术在行业内推广,为输电线路建设提供更优质、高效、环保的产品与服务,推动整个输电线路建设行业的技术升级与发展。