- 作者：楊曉菁
- 來源：廣東院
- 發布時間：2025-05-27
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5月21日，國家“十四五”電力規劃重點項目——500千伏獅南甲乙線改造工程全線竣工投運。這項跨時代改造工程由廣東電網公司廣州供電局組織建設，中國能建廣東院負責獅子洋、蓮花山兩個大跨越線路工程的勘察設計工作。其中，一座高264.5米的水上輸電鐵塔引起了廣泛關注。今天，我們來了解一下背后的設計故事。
一個大膽的設想
故事得從這座承載著歲月記憶的鐵塔說起。1987年，作為廣東首條500千伏送電線路工程的關鍵構成，它經意大利公司設計建設后，漂洋過海而來扎根獅子洋，成為廣東經濟騰飛最忠實的見證者。
38年時光流轉，南沙港早已蝶變為世界級航運樞紐，獅子洋航道成為了日均船舶流量超4000艘次的“黃金水道”，而鐵塔的塔身卻在潮起潮落中愈顯斑駁。
根據防風評估結果顯示，這座500千伏輸電鐵塔的抗臺風能力僅與現行規范下110—220千伏常規鐵塔相當，一旦倒塌，近在咫尺的南沙大橋定受殃及。加上大灣區南通道工程建成投運，線路增容后導線弧垂加大，無法滿足安全通航需要，鐵塔拆除重建工作刻不容緩。
然而，輸電鐵塔的改造“牽一發而動全身”。受航空限高、征地協調、線路走廊等因素制約，陸岸重新立塔方案被一一排除。若轉戰水上作業，常規做法是在旁邊建好一座新塔，再把舊塔拆除，但是根據現行的航道、防洪、環保、水保等管理要求，水中新建鐵塔基礎的可能性幾乎為零。
“那能不能利用舊基礎立新塔？”一個大膽的設想從廣東院一級技術專家章東鴻的腦海中萌生出來，“原位重建較陸岸新建可節省數億元投資，較水中新立塔也能節約近10%的建設資金，施工工期大幅縮短，對電網和航道運行的影響最小。”
然而，海上原位重建在國內外都無先例。獅子洋地處珠江入海口，咸淡水交匯區域對塔基基礎材料的腐蝕作用如何、老基礎能否支撐得住更重的新塔，都是“大膽假設”后必須“小心求證”的核心問題。
章東鴻有他的“底氣”。早在2017年，廣東院就憑借多年來在沿海輸電線路設計中積累的技術優勢，創新提出了基于極限承載風速重現期為表征且與臺風級別關聯的抗風可靠度評價方法和線路基礎原地加固方法，并在一系列工程實踐中得到了充分驗證。
這一次，章東鴻組織技術團隊對海上基礎進行了全方位的耐久性檢測，在確定基礎性能滿足設計要求的同時，還提出了鐵塔耐久性評估執行要求。
事實上，輸電線路行業并無鐵塔耐久性評估的統一標準，但是出于對大跨越工程質量和安全的長遠考慮，章東鴻認為這是不可或缺的“必選項”：“我們充分借鑒了水工、市政等工程的使用年限標準和耐久性設計準則，提出了輸電鐵塔基礎利舊檢測評價方案，可以為后續大跨越線路的維護管理提供重要的參考依據?！?/p>
從細處著眼的巧思
廣東院設計團隊討論鋼管塔實施方案。為了滿足獅子洋水道通航高度的最新要求，廣東院新設計的鐵塔高達264.5米，比舊鐵塔還要高27米，是目前為止國內最高的水上輸電鐵塔。而鐵塔高度越高，風荷載就越大，基礎作用力也會隨之增大。為進一步確保舊基礎的安全，在對塔身各種主材型式進行綜合比選后，廣東院設計團隊提出了鋼管型式桿件方案。
“廣東強臺風天氣頻發，輸電鐵塔的抗風能力是關鍵。我們選用了體型系數較小的鋼管塔，與原來的格構式角鋼塔相比，在同等風速下，塔身承受的風荷載和基礎應力將降低20%-25%，有效提高鐵塔抗風能力的同時，也保障了原有基礎的安全?！睆V東院項目設計總工程師戚迎介紹道。
鐵塔與基礎依靠地腳螺栓穩固相連，新的塔型確定后，老基礎上的地腳螺栓如何處置，又成為了棘手的難題。格構式塔的地腳螺栓是呈矩形排布的，而鋼管塔的地腳螺栓則一般是環形布置。若采用常規鋼管塔地腳螺栓，則勢必會破壞原有基礎。若想利用舊基礎，就必須解決圓形鋼管塔腿與矩形螺栓布局之間的適配問題?！熬拖裥屡涞蔫€匙插進老鎖孔，既要嚴絲合縫精準契合，又不能損傷鎖體分毫?！逼萦蜗蟮乇扔鞯馈?/p>
經過反復研究論證，廣東院設計團隊找到了破題的關鍵——從固定螺栓的塔腳法蘭入手?！拔覀儗ｉT設計了一種特殊的塔腳法蘭，相當于給圓形塔腿和矩形布置的螺栓定制了一個連接體。為了確保它的安全可靠性，我們還開展了有限元實體建模，通過模擬計算，逐一分析各個部件的受力情況，確保新設計的塔腳法蘭能滿足大跨越鐵塔的受力需要。”項目線路結構主設人王蜂嵐說。
一切聚焦價值創造
海上原位重建的構想逐漸明晰，但工程能否順利落地，施工環節是關鍵。
大跨越輸電塔的施工往往需要抱桿的幫助，常規的座地式抱桿只需固定在澆筑好的混凝土基礎上，便可進行吊裝作業。
但是到了水上，情況則要復雜得多。根據新塔設計高度，抱桿最高需達到315米，超過100層居民樓，對基礎的要求遠高于常規。而且，水中另建抱桿基礎的施工難度非常大，如何讓這根數百噸重的“定海神針”在水中“站得穩”，就成為施工團隊面臨的首要挑戰。
盡管施工器具的選用并非職責所在，但章東鴻還是主動聯系施工單位和抱桿廠家，對抱桿底座開展“量身定制”設計?！拔覀儗A平臺的荷載特性有著更全面的了解，也有對結構的設計把控能力，我們有義務用最合理的方案，支撐工程實現最大價值?！卑凑赵镜氖┕び媱?，要在舊基礎平臺上新建一個四樁承臺抱桿基礎，但這樣難免會對舊平臺的混凝土結構造成損傷，從施工實施來說也非最優解。
在仔細查閱項目原始資料后，廣東院設計團隊發現，舊基礎平臺的5根基樁均具備一定的承載力裕度。經深入驗算復核，它們的承載力得以證實，若是能將其充分利用起來，則既不必額外增加工程投資，又不會破壞原有的平臺。
為此，廣東院設計團隊專門設計了一個由螺栓組裝的“田字”型鋼梁拼接底座基礎。有了它，數百噸的抱桿荷載就可以均勻分配給5根平臺樁，不僅大幅降低施工難度，還能讓抱桿的安全系數成倍增加。
暮色中，獅子洋上桅桿林立，霓虹綽綽。望著新建的輸電塔架起的銀線向天際延展，在基建工程領域從業超過30年的章東鴻，心中不免泛起溫熱。
從輸電鐵塔的每一寸鋼材都刻著“舶來”的標簽，到設計建造施工全鏈條自主化，歲月更迭間，中國電力建設早已跨越重重難關，實現從追趕到領先的飛躍。
如今，新一輪基建浪潮奔涌，戰鼓正熾。唯有清晰的規劃思路、扎實的技術方案，才是引領新基建循著價值創造最優路徑發展的那根“定海神針”?！跋Ｍ覀兡苁冀K做好這根針?！闭聳|鴻說。