基于全方位不等长接腿铁塔的经济性分析方法

摘要

本发明涉及一种基于全方位不等长接腿铁塔的经济性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S01：分析采用全方位不等长接腿对铁塔重量和基础力的影响；S02：针对不同的地形坡度，分析采用长短腿和平腿两种接腿形式时工程量的差别；S03：针对不同的地形坡度，分析采用长短腿和平腿两种接腿形式的经济性分析。本发明能够有效提供一个科学合理的铁塔接腿形式选择的参考标准，能够更加科学、便捷地选定所适用的铁塔接腿形式，从而节约工程投资和提高环保效果。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统线路工程中经济性分析方法，具体是一种基于全方位不等长接腿铁塔的经济性分析方法。

背景技术

在福建省境内山地（包括丘陵）面积大，分布广，占全省总面积90%以上。平原面积小，分布零散，主要分布在闽江、九龙江、晋江和木兰溪等河流下游及同陆盆地沿河两侧。最大的漳州平原，面积仅566.7平方公里。因此在福建省境内的输电线路设计，如何适应山地特点一直是线路的设计重点。

2010年6月份，福建省闽西北地区出现持续时间长、强度大的暴雨，各地区降雨量较往常年降雨量均增加了50%左右，对电力设施造成较严重的影响，有多处面临塔基塌方等险情。其中特别110kV及以下低电压线路受损更严重。经现场查看，大部分原因是铁塔基面降方和基坑土方太多，排水不畅。因基坑土方基本回填，土方来源主要是基面降方。在以往的多次的水毁灾害中，主要成因均与此类同。

根据福建省政府2011年12月发布的《福建省人民政府办公厅关于进一步加强交通干线两侧“青山挂白”治理工作的通知》要求，输电铁塔在基础施工时更应减少基面开挖。

为保护环境，减少土石方开挖，防止水土流失，在山地铁塔应采用全方位长短腿。然而在《国家电网公司输变电工程通用设计输电线路分册》中110kV同一子模块的山区和平地采用同一套杆塔系列，没有考虑长短腿设计。根据福建省2012～2016年500kV及以上、220kV、110kV电网建设规模中统计，220kV新建投产线路折合单回长度约3932km，110kV新建投产线路折合单回长度约6302km。因此根据福建的地形特点，有必要对110kV输电铁塔的通用设计进行全方位长短腿的深化设计。

发明内容

有鉴于此，为了在今后的输电线路工程前期工作中，能够更加科学、便捷地选定所适用的铁塔接腿形式，开展采用全方位不等长接腿铁塔的经济性分析，提供一个科学合理的铁塔接腿形式选择的参考标准，减少土石方开挖，防止水土流失，从而节约工程投资和提高环保效果，本发明提供一种基于全方位不等长接腿铁塔的经济性分析方法。

本发明采用以下方案实现：一种基于全方位不等长接腿铁塔的经济性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01：分析采用全方位不等长接腿对铁塔重量和基础力的影响；

S02：针对不同的地形坡度，分析采用长短腿和平腿两种接腿形式时工程量的差别；

S03：针对不同的地形坡度，分析采用长短腿和平腿两种接腿形式的经济性分析。

在本发明一实施例中，所述步骤S01中，铁塔长短腿之间高差值的设计在满足结构布置要求情况下，主要考虑所在塔位地形的坡度，但由于结构布置的要求，铁塔接腿长的高差值在不另外配合高低基础情况下，满足铁塔正面或侧面方向的地形坡度约为20～28度。

在本发明一实施例中，所述步骤S02中，不同工程地形，根据输电线路设计习惯，铁塔接腿长度、基础承力埋深、中心桩与最长接腿底脚板高差数据均是根据铁塔对角线方向的地形线确定的。

在本发明一实施例中，所述步骤S03中，仅对1A3-ZMC2单回直线塔、1D3-SZC2双回直线塔与1D13-SJC2双回转角塔这三种塔型分别在长短腿与平腿设计条件下，对应的6种地形坡度情况进行分析与比较。

本发明能够有效提供一个科学合理的铁塔接腿形式选择的参考标准，能够更加科学、便捷地选定所适用的铁塔接腿形式，从而节约工程投资和提高环保效果。

附图说明

图1是本发明方法流程图。

图2是本发明1A3平腿与长短腿铁塔指标（30m呼称高）示意图。

图3是本发明1D3平腿与长短腿铁塔指标（30m呼称高）示意图。

图4是本发明1D13平腿与长短腿铁塔指标（24m呼称高）示意图。

图5是本发明1A3平腿与长短腿基础费用指标示意图。

图6是本发明1D3平腿与长短腿基础费用指标示意图。

图7是本发明1D13平腿与长短腿基础费用指标示意图。

图8是本发明1A3平腿与长短腿塔型铁塔与基础造价指标示意图。

图9是本发明1D3平腿与长短腿塔型铁塔与基础造价指标示意图。

图10是本发明1D13平腿与长短腿塔型铁塔与基础造价指标示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本实施例提供一种基于全方位不等长接腿铁塔的经济性分析方法，包括以下步骤：

S01：分析采用全方位不等长接腿对铁塔重量和基础力的影响；

S02：针对不同的地形坡度，分析采用长短腿和平腿两种接腿形式时工程量的差别；

S03：针对不同的地形坡度，分析采用长短腿和平腿两种接腿形式的经济性分析。

所述步骤S01中，要确定输电铁塔全方位不等长接腿的概念：

铁塔长短腿，即设计铁塔时为适应塔腿间的地形高差而设计成不同长度的塔腿形式，主要适用于地形不平的区域；

铁塔长短腿之间高差值的设计在满足结构布置要求情况下，主要考虑所在塔位地形的坡度，但由于结构布置的要求，铁塔接腿长的高差值在不另外配合高低基础情况下，满足铁塔正面或侧面方向的地形坡度约为20～28度；

不等长接腿有限定方位和不限定方位两种形式，限定方位不等长接腿一般仅提供前后侧或左右侧的塔腿的高低变化，无法完全适应地形变化，现基本采用不限定方位的接腿，即全方位不等长接腿。

所述步骤S02中，不同工程地形，根据输电线路设计习惯，铁塔接腿长度、基础承力埋深、中心桩与最长接腿底脚板高差（基降）等数据均是根据铁塔对角线方向的地形线确定的，本发明的地形坡度指的就是这个地形线的坡度；主要考虑平腿与长短腿两种方案的造价指标差异，差异值的主要影响因数是塔位地形坡度，地质的变化将使两方案的造价指标同时发生同向变化，对两者指标的差异不会造成太大影响，因此本发明分析时均按坚土地质，同时坚土地质也是线路中比例最大的地质。

所述步骤S03中，仅对1A3-ZMC2单回直线塔、1D3-SZC2双回直线塔与1D13-SJC2双回转角塔这三种塔型分别在长短腿与平腿设计条件下，对应的6种地形坡度情况进行分析与比较；因本发明设计方案在同一有效呼高的标准下，主要对塔重、基础型式及土方有影响，因此本次各模块的费用仅含土石方工程、基础工程与杆塔工程三部分造价；为严格体现出长短腿与平腿设计方案下技术与经济指标的差别，本发明各模块预算按统一的编制标准：工程地形为100%山地、人抬运距0.8公里、汽运运距15公里、工程地质为坚土。

以下具体分析本发明的实施方式：

不同地形坡度采用两种接腿形式的经济性分析

1.主要编制原则与取费依据

1）项目划分及取费标准执行中电联技经[2007]139号“关于发布《电网工程建设预算编制与计算标准》和《火力发电工程建设预算编制与计算标准》的通知”；电定总造[2009]3号“关于调整电力工程建设预算费用项目及计算标准的通知”。

2）定额采用中电联技经[2007]15号“关于发布《电力建设工程预算定额（2006年版）》的通知”；电力工程造价与定额管理总站“关于发布《电力建设工程概预算定额（2006年版）补充本》的通知”。

3）地区工资性补贴调整执行电定总造[2007]12号“关于公布各地区工资性补贴的通知”。福建省工资性津贴为3.5元/工日，定额人工费调整系数为3.32%。

4）定额人工费调整执行定额[2011]39号“关于调整电力建设工程人工工日单价标准的通知”。

5）定额材机调整执行定额[2012]1号文“关于发布电网建设工程概预算定额价格水平调整系数的通知”。

6）装置性材料价格执行国家电网电定[2008]17号“关于发布电力工程装置性材料预算价格（2008年版）的通知”、国家电网电定[2008]26号“关于发布国家电网公司电力工程装置性材料预算价格调整系数的通知”。

7）税金依据福建省建设厅闽建筑(2002)60号文及福建省税务局公告（2011年第4号）调整文计列，按3.477%计算。

8）闽电基建[2008]550号“关于印发《电网工程建设预算编制与计算标准（试行）》补充规定的通知”，社会保障费率按26％。

9）闽电基建[2008]936号“关于转发《国家电网公司输变电工程初步设计评审工作协调会议纪要（第四期）》的通知”，住房公积金费率线路工程按10％计取。

2.采用的编制方法与说明

本发明仅对1A3-ZMC2单回直线塔、1D3-SZC2双回直线塔与1D13-SJC2双回转角塔这三种塔型分别在长短腿与平腿设计条件下，对应的6种地形坡度情况进行分析与比较。因本发明设计方案在同一有效呼高的标准下，主要对塔重、基础型式及土方有影响，因此本次各模块的费用仅含土石方工程、基础工程与杆塔工程三部分造价。

为严格体现出长短腿与平腿设计方案下技术与经济指标的差别，本发明各模块预算按统一的编制标准：

工程地形为100%山地、人抬运距0.8公里、汽运运距15公里、工程地质为坚土。

主要材料价格按以下预算价与市场价进行计列：

3.各模块的技术与经济指标

经计算，得出各模块“塔材”、“基础钢材”、“基础砼”、“基坑土方”、“基面土方”、“工程费用”、“基础费用”共7个指标。其中：

“基础砼量”的计算标准为C20以上包含基础主体与护壁考虑超灌量后的混凝土量，但不含C10垫层的混凝土量。

“基坑土方”的计算标准：普通板式基础为考虑操作裕度与放坡系数后的大开挖土方量；掏挖与人工挖孔桩基础为基础的设计混凝土量扣除立柱外露部分体积后的方量。

“工程费用”为土石方工程、基础工程与杆塔工程在考虑主材与人材机调整价差后的总费用。其中，采用人工挖孔桩基础模块的工程费用还包含挖孔桩的低应变检测费。

“基础费用”为扣除杆塔工程及其相应的价差后工程费用。即为土石方工程与基础工程在考虑人材机调整价差，以及包含相应的挖孔桩低应变检测费后的工程费用。

三种塔型分别在长短腿与平腿设计条件下，对应的6种地形坡度技术与经济指标如下：

3.11A3（单回直线长短腿）方案

3.21A3（单回直线平腿）方案

3.31D3（双回直线长短腿）方案

3.41D3（双回直线平腿）方案

3.51D13（双回转角长短腿）方案

3.61D13（双回转角平腿）方案

4.方案间的技术与经济指标对比分析

4.1铁塔指标

通过图2、图3和图4可以看出，采用长短腿设计方案铁塔指标均比平腿方案指标高；并且随着地形坡度的增加，铁塔指标趋于降低。同时三种塔型因采用长短腿与平腿的塔材指标平均增加系数分别为1.201、1.156、1.074，逐步降低。

4.2基础费用指标

通过图5、图6和图7可以看出，在地形坡度为12.5°与17.5°的较低坡度情况下，因同塔型长短腿与平腿设计方案均采用普通板式基础，长短腿方案基础费用指标均比平腿方案略高，主要是基础工程量的增加。

随着地形坡度的增加，1A3单回直线塔与1D3双回直线塔对应的两方案基础型式也同时改用为掏挖与人工挖孔桩基础后，平腿方案基础费用指标比长短腿方案显著增大，并超过长短腿方案。但随着坡度的增加，长短腿方案的指标也逐步增大，最终达到极限坡度45°时，两方案基础费用指标相近。

而1D13双回转角塔在地形坡度为25°时，长短腿方案的基础费用指标反而下降较大，并低于平腿方案，主要是因为基础型式由原来地形坡度为17.5°时的普通板式基础改为掏挖基础后，基础钢筋、混凝土与基面土方指标均下降，特别是基础钢筋下降幅度较大，下降系数为0.667，此地形下长短腿方案基础费用低于平腿方案。但随着坡度的增加，长短腿方案指标立即增大并超过平腿方案，最终达到极限坡度45°时，两方案基础费用指标相近。

4.3工程费用指标

通过图8、图9和图10可以看出，工程费用指标趋势图与基础费用指标相似。

虽然三塔型的塔重指标随地形坡度的增大而趋于降低，但变化幅度较小，而基础工程量却随坡度变化增加的幅度较大，因此铁塔采用长短腿或平腿设计方案工程费用的主要影响因素为基础工程量。

5.两接腿方案费用差对整个工程造价的影响

单回转角塔工程量一般与双回直线塔接近，因此有关单回转角塔的费用趋势可以参照双回直线塔。通过4.2节图表的比较与分析，单回直线塔、双回直线塔长短腿的费用整体低于平腿方案；双回转角塔长短腿的费用在部分地形下低于平腿方案，其它地形高于平腿方案，根据一般线路工程的地形坡度加权统计，长短腿方案的费用最终会高于平腿方案。

一般工程的地形坡度比例平均加权后，单回直线塔采用长短腿方案可节约费用约1.788万/基，单回转角可节约费用约1.876万/基。如参考国网公司2010年版通用造价110kV线路分册1F方案，单回路线路本体费用为50.861万元/公里，铁塔基数为3.10基/公里，其中耐张塔比例为22%，则采用长短腿的铁塔设计方案单回路线路可节约本体费用约为5.603万元/公里，占本体费用的比例为11.02%。

对于双回路线路工程，采用如上计算方法，双回直线塔采用长短腿方案可节约费用约1.876万元/基、而双回转角塔却增加费用约1.851万元/基。参考通用造价1L方案，双回路线路本体费用为80.893万元/公里，铁塔基数为3.10基/公里，其中耐张塔比例为22%，则采用长短腿的铁塔设计方案双回路线路可节约本体费用约为3.274万元/公里，占本体费用的比例为4.05%。

6.结论

110kV输电线路在山地、丘陵等非平地地形，平腿塔型在通过采用加高基础措施来满足环保设计要求的前提下的铁塔与基础的工程费用总和，与长短腿塔型铁塔与基础的工程费用总和相比较的结果显示：

1）110kV单回塔与双回直线塔：在地形坡度较低（约20°以下）的情况下时，平腿方案比长短腿方案造价更低，虽然弃土比较多，但地形较缓，一般水土流失不严重，建议铁塔采用平腿方案设计；而地形坡度较高（约20°以上）的情况下时，长短腿方案比平腿方案造价更低，而且弃土也比较少，建议铁塔采用长短腿方案设计。110kV单回转角塔与双回直线塔设计指标比较接近，选择标准同上。

2）110kV双回转角塔：在地形坡度在为20°-30°左右的情况下，长短腿方案比平腿方案造价低，且在30°以下的地形，弃土又比较少，建议铁塔采用长短腿方案设计；其余地形坡度下，铁塔平腿方案比长短腿方案造价更低，建议铁塔采用平腿方案设计。

3）同时根据上述1）结论，国网通用设计输电线路110kV铁塔通用设计单回铁塔与双回直线有必要进行全方位长短腿深化设计，可节约工程投资和提高环保效果。

4）双回转角塔在20°-30°地形下采用长短腿设计方案工程造价略优，弃土又比较少；同时0-20°地形，长短腿方案工程造价较高，但弃土较少；地形坡度超过30°，工程造价与弃土方量都较高，且此种情况在实际工程应用中也比较少。因此从整个线路工程的环保角度考虑，建议双回转角塔也采用全方位长短腿深化设计。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。