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输电线路铁塔及基础的低碳方案设计探究
黄准 彭杰

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黄准 彭杰,. 输电线路铁塔及基础的低碳方案设计探究[J]. 低碳研究,2023.4. DOI:10.12721/ccn.2023.157037.
摘要:
随着我国经济的持续、稳定增长,电网建设同步获得了快速发展。输电线路作为区域电网联络和调度的重要桥梁,其经济可靠性和技术合理性直接影响到工程建设成本和实施难度。本文从输电线路铁塔及基础设计现状出发,结合项目建设需求和节能减排的建设方针,从方案设计方面展开论述,对如何做好输电线路铁塔基础低碳方案设计进行全面探讨。
关键词: 输电线路铁塔基础设计低碳环保碳中和
DOI:10.12721/ccn.2023.157037
基金资助:

现代化社会发展趋势下,工程建设领域不仅注重提升各项经济效益,同时也非常重视低碳环保工作。碳达峰和碳中和是非常重要的一场经济社会系统性绿色革命,对于促进社会整体健康、可持续发展具有重要意义。能源活动实际上是碳排放非常关键的一个来源,不仅是碳中和的关键,也是降低化石能源燃烧排放量的重要因素。目前各个行业在碳排放量计算方面的研究存在着显著差异,且不具备可比性。能源系统中电网建设衔接区域电网的桥梁是输电线路,输电线路建设的核心是铁塔和基础建设,铁塔和基础建设的难点是经济可行、绿色环保、施工便利的设计方案。铁塔和基础建设通过选用环保材质、节能工艺实现低碳方案设计的目标,保障输电线路的低碳建设的科学性和合理性,为社会经济建设和发展创造更多、更好的环境效益。

1我国输电线路铁塔及基础工程现状

将我国各地区的输电线路铁塔和基础建设状况作为研究对象进行分析,不难发现施工现场的各种客观因素极易对基础设计质量产生影响。深究原因,了解到在实际开展基础设计工作时,绝大多数都会面临地基处理方面的问题,甚至有部分些输电线路铁塔基础位于泥沼、软土层地质,基础出现倾斜和沉降问题的概率比较大,在进行基础设计和地基承载力验算时需要反复校验、核算,并适当保留裕度。不仅如此,我国大部分输电线路位于城市外围的荒山、林地或洼地,区段跨度大、地理环境复杂;山地以岩石地质为主,林地以粘土和强风化岩为主,洼地以淤泥和卵石层为主,地质条件复杂,无形中增加了基础设计的难度。针对这种情况,基础设计人员应全面掌握各种复杂地质处理方案和施工技术要点,进一步提高输电线路铁塔基础的安全性和稳定性。因此,输电线路铁塔基础工程设计和建设过程中,严格遵循运行安全原则、可靠原则和经济性原则,提高基础工程设计和建设的有效性,防止出现工程造价缺乏合理性的问题[1]。输电线路铁塔和基础在施工阶段会对周边环境产生影响,具体表现为破坏周边原生植被、基础四周的表层附土和产生一部分施工垃圾,为避免这类事情发生,在工程建设期间,还需要加强现场的施工监管、环境监测和治理。

2输电线路铁塔及基础的低碳方案设计要点

2.1科学规划杆塔并做好选型工作

一是做好杆塔规划方面的准备工作,最大程度上降低能耗。在落实方案期间将导线和地线的排列方式作为基础设计依据,高效落实杆塔规划、横担布置和构件设计等多个环节的工作;严格遵循结构简单、受力均衡、传力清晰、外观美观的原则,在充分考虑杆塔材料、占地面积、运行维护、施工便利等多项因素的基础上做好优化设计工作。严格按照低碳节能环保的要求进行核验计算,以保证基础材料选用低碳设计方案具有科学合理性。随着我国现阶段钢铁冶炼技术和生产工艺的不断提升,各行业的大型工程在建设阶段都非常注重应用节能环保技术,特别是一些超高压输电线路中更加注重应用高强度钢杆塔和钢管组合塔,在保障安全的前提条件下获得了良好的经济效益。经过多次实践和分析,就会发现通过选用高强度角钢塔的方式与普通的角钢进行对比,了解到能够减少一定量的钢材使用量[2]。基于此,开展杆塔设计工作过程中就要将高强度钢、钢管、高强度组合钢管等新材料应用其中,达到节约更多钢材的目的,从而保证实际落实的杆塔设计工作逐步向低碳化方向发展。

二是做好杆塔选型工作,加大环境保护力度。这就要将线路路径的特征作为基础依据,保证实际落实的输电线路杆塔选型工作有序开展。严格遵循经济合理性、安全可靠性、方便维护、保护环境多个方面的原则进行操作。如果是山区、丘陵,配合高低腿基础,就要以采用全方位的长短腿结构型式为主,科学合理的减少塔基尖峰土石方开挖,防止出现破坏植被和水土流失等问题。如果是城市和郊区等土地资源比较紧张的区域,就要以采用窄基塔、钢管杆、钢管组合塔为主,最大程度上减少塔基的占地面积,同时要有效结合道路规划城市景观建设,达到减少线路走廊占地的目的。此外,高塔跨越方案的应用效果显著,并且具备较强的社会效益,对于减少输电线路运行成本具有重要意义。

2.2降低基础材料对环境的影响和能耗

现阶段水泥工业发展与经济建设之间紧密关联,混凝土是非常重要的一种建设材料。对目前应用率比较高的水泥生产工艺进行分析和总结,了解到具体包括“两磨一烧”,其中碳酸盐分解、燃料燃烧以及用电产生的二氧化碳是其产生的碳排放量[3]。从生产水泥的整体角度出发,还会发现大部分的碳来源于生产环节,碳排放量是由尾气处理设备排列到空气中。我国为了实现可持续发展目标,对水泥行业的环保状况进行管控,并出台相关政策进行引导。不仅逐年降低水泥生产粉尘排放量,也在提高水泥生产质量的基础上做好环境保护工作。机立窑、湿法窑、新型干法窑都是目前比较先进的水泥生产工艺,对比水泥与钢材、复合材料之间的生产能耗,就会发现它处于更低的状态;依据全寿命周期评估,可知钢结构与混凝土材料结构的总能耗进行对比前者更低,这样就能确定工程建设期间水泥能耗低于钢材能耗,且与复合材料的能耗具有相似性,但是需要注意的是水泥生产对环境造成的影响更加严重。

2.3做好杆塔、基础废旧物资回收和处理工作

钢材实际上是一种可回收再利用类型的资源。近年来,我国钢企废钢利用率呈现出逐年增长的趋势,对于提高利用效率具有重要意义。混凝土回收利用方面工作备受关注,主要就是通过使用移动破碎机破碎的方式进行操作,破碎之后变为骨料进行使用,但是实际操作过程中极易受到种类、质量、批量大小多项因素的影响,出现难以有效控制成本的目的[4]。对于复合材料而言,土地掩埋和回炉焚烧是两种比较重要的方式,但是并不属于“最优方案”的范畴,后续需要结合我国回收产业的实际情况进行完善,降低生态环境二次污染程度。

实际开展输电线路铁塔基础低碳方案设计工作时,从多个角度出发落实工作。以使用能耗比较低的复合材料为主,代替一部分的钢材构件,达到降低能耗的目的。实际上,复合材料与水泥材料之间的能耗存在相似性,但是复合材料的烟尘污染和排放方面占据重要优势。这就要在具体落实输电线路基础低碳设计工作时,除去采用锚杆、螺旋锚基础等轻量化基础,也要有效减少本体混凝土和钢筋用量,或是在基础中添加相应的复合材料替代水泥,有效减少水泥用量,高效利用粉煤灰和硅灰等多种类型的工业固体废弃物,在全面整合资源的基础上,提高生态环境保护效果。不仅如此,还要做好废旧材料回收利用方面的工作,做好技术创新和突破工作。

3 结束语

综上所述,社会整体创新发展速度不断加快,在电能供给方面提出了更加严格的要求。输电线路在建设过程中,越来越重视低碳方案设计工作。这就要在做好杆塔钢材节能降耗选择分析工作的基础上,精准确定基础材料的能耗和对环境的影响,进一步提高杆塔和基础废旧物资的回收和处理,做好生态环境保护工作,创造更大的社会经济效益。实际操作期间注重使用复合材料,有效减少水泥、钢筋、混凝土的使用量,科学合理整合并利用各项资源,为后续提高输电线路铁塔基础低碳设计质量创造条件。

【参考文献】

[1]陈晓锋,杨煜,万飞.某山区输电线路铁塔变形分析[J].电力勘测设计,2022,No.174(12):29-35.

[2]陈进龙,蔡林峰.高压输电线路铁塔选型与设计浅析[J].内蒙古科技与经济,2022,No.510(20):98-100.

[3]李美峰,骆俊林,冯勇等.输电线路铁塔挂点数字化模型研究[J].电力勘测设计,2022,No.170(08):9-14+34.

[4]张晓梅,姜帅,包权宗等.输电线路铁塔深基坑施工一体化装置定额编制研究[J].工程造价管理,2022,No.185(03):51-57.

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