摘要

地腳螺栓在輸配電線路中起到連線鐵塔與基礎、承上啟下的重要作用，關乎到整條線路的安全執行，一旦地腳螺栓出現紕漏，將極可能發生倒塔等致命性嚴重事故——本文對輸電杆塔地腳螺栓相關知識進行梳理總結；此外，結合筆者自身實踐，分享幾則地腳螺栓工程案例，以加深設計人員對地腳螺栓的理解與認識！

1、概述

地腳螺栓在輸配電線路中起到連線鐵塔與基礎、承上啟下的重要作用，關乎到整條線路的安全執行，一旦地腳螺栓出現紕漏，將極可能發生倒塔等致命性嚴重事故，故在輸配電線路中，地腳螺栓從設計開始即容不得半點馬虎。

在現行輸配電設計規程中，對地腳螺栓的相關規定不盡相同，本文將就此進行剝絲抽繭式的解析；此外，結合筆者自身實踐，分享幾則地腳螺栓工程案例，以加深設計人員對地腳螺栓的理解與認識！

2、地腳螺栓的兩種標準

《架空輸電線路基礎設計技術規程》（DL/T 5219-2014）（簡稱

"線基規"

）及《輸電杆塔用地腳螺栓與螺母》（DL/T 1236-2013）（簡稱

"杆塔地螺規"

）兩現行規程均對地腳螺栓提出了相關要求，但兩規程間存在一定異同。

輸配電線路 公眾號 編制

2。1 《架空輸電線路基礎設計技術規程》（DL/T 5219-2014）中相關規定

（1）地腳螺栓種類及抗拉強度設計值

“線基規”中3。0。22條給出了輸配電線路中常用的6種地腳螺栓種類及抗拉強度設計值（N/mm2）：

注：45號碳素鋼因易斷、焊接困難等原因，應慎用；當採用時，因採取相應的熱處理措施；40Cr、42CrMo材質的地腳螺栓需進行調質處理，調質熱處理後的材料機械效能應滿足GBIT 3077-2015《合金鋼結構》的要求，禁止焊接、熱彎。

根據《鋼鐵產品牌號表示方法》（GB/T 221-2008）對以上地腳螺栓列出相關引數、依據如下：

（2）地腳螺栓化學成分及力學效能

上表“標準依據”所列的標準中對各型鋼材進行了嚴格定義，下面就主要化學成分及力學效能列出如下：

表 Q235碳素結構鋼化學成分及力學效能表

注：Q235鋼要求不低於B級；屈服強度值與17版鋼結構設計標準中的值一致。

表 Q345低合金高強度結構鋼化學成分及力學效能表

注：現行18規程中的Q355代替08規程中的Q345鋼；Q345（355）鋼要求不低於B級。

表 35及45號優質碳素鋼化學成分及力學效能表

表 40Cr及42CrMo合金結構鋼化學成分及力學效能表

（3）關於屈服點的概念

在以上各鋼材力學效能表中，出現了“屈服強度”、“上屈服強度”和“下屈服強度”三種提法，下面作一簡要介紹：

對於屈服現象明顯的鋼材，在做應力-應變試驗時，當外力超過材料的彈性極限之後，此時材料會發生塑性變形，即解除安裝之後材料後保留部分殘餘變形。

當外力繼續增加達到一定值時，鋼材會發生屈服而力首次下降（上圖中C上處）之後，在力不增加（保持恆定）的情況下鋼材仍能繼續伸長（變形），表現在應力-應變曲線上就是出現平臺（上圖中C處）或者鋸齒狀的峰谷（上圖中C下處），這種現象就稱之為屈服現象。處於平臺階段的力就是屈服力，試樣屈服時首次下降前的力稱為上屈服力，不計瞬時效應的屈服階段的最小力稱為下屈服力。相應的強度即為屈服強度、上屈服強度、下屈服強度。

有些鋼材無明顯的屈服現象，通常以發生微量的塑性變形（0。2%）時的應力作為該鋼材的屈服強度，稱為條件屈服極限或屈服強度。

★鋼材的“屈服強度”採用“屈服點”表示，而實際測量時一般按“下屈服強度”報出。2006年GB/T 700《碳素結構鋼》標準修訂時，率先與

ISO 630標準

接軌，將“屈服點”明確為“

上屈服強度ReH

”；

但2008年GB/T 1591

《低合金高強度鋼》標準修訂時，由於種種原因，將“屈服點”明確為“

下屈服強度ReL

”，致使我國工程用結構鋼標準體系，不僅“

上屈服強度ReH”和“下屈服強度ReL”並存

。據實測資料分析，“上屈服強度ReH”與“下屈服強度ReL”強度差約10～20MPa。2018年修訂GB/T 1591時，鋼標委將2008版不同規格尺寸鋼材的“下屈服強度ReL”指標相應地提高了10～15MPa，由“下屈服強度ReL”修改為“上屈服強度ReH”，從而完成了Q355鋼替代Q345鋼。

2。2 《輸電杆塔用地腳螺栓與螺母》（DL/T 1236-2013）中相關規定

該標準對輸電杆塔地腳螺栓與螺母的型式及尺寸、化學成分、力學效能等（包括試驗方法）作出了全面規定，與“線基規”最大的不同在於：“杆塔地螺規”把地腳螺栓與螺母的種類向《緊韌體機械效能》（GB/T 3098）方向進行了統一，地腳螺栓與螺母的種類按效能等級簡化為4。6級、5。6級、8。8級三種。

（1）地腳螺栓與螺母的效能等級及保證荷載

注

：地腳螺栓效能等級的代號，由點隔開的兩部分數字組成：

點左邊的數字表示公稱抗拉強度Rm，公稱的1/100，以MPa計；點右邊的數字表示公稱屈服強度（下屈服強度）ReL，公稱或規定非比例延伸0。2%的公稱應力Rp0。2，公稱與公稱抗拉強度Rm，公稱比值的10倍。

公稱抗拉強度和屈強比的乘積為公稱屈服強度，以MPa計。

示例:

產品的公稱抗拉強度Rm，公稱=800MPa和屈強比為0。8，其效能等級標記為8。8。

注

：針對地腳螺栓推薦的4。6、5。6、8。8三個效能等級，把螺母的效能等級簡化到5、6、8共3個等級來與之匹配；效能等級較高的螺母可以代替效能等級較低的螺母。

（2）地腳螺栓與螺母的化學成分及力學效能

表 地腳螺栓的化學成分及力學效能表

表 螺母的化學成分及力學效能表

2。3 “線基規”與“杆塔地螺規”兩標準對比之小結

透過對兩標準中的地腳螺栓抗拉強度設計值及其它引數進行對比，兩規程的地腳螺栓種類大致可以歸納為以下對應關係：

（1）“線基規”中的地腳螺栓種類較為豐富，且《中國南方電網公司10kV和35kV配網標準設計》及《南方電網公司10kV~500kV配電線路杆塔標準設計》均採用了該分類法，在當下一段時期，“線基規”中的地腳螺栓分類法在輸配電線路中將佔據主導地位；

（2）“杆塔地螺規”按國標的規範方法對地腳螺栓進行了分類，大大減少了地腳螺栓種類，且規程中對地腳螺栓與螺母的型式及尺寸、化學成分、力學效能等（包括試驗方法）作出了全面規定，“杆塔地螺規”可稱為地腳螺栓的“百科全書”；

（3）隨著行業規程的進一步更新發展，“線基規”的地腳螺栓分類將朝著“杆塔地螺規”的國標方向進行統一，屆時，為豐富地腳螺栓的強度區間，可適當增加地腳螺栓種類（如增加幾種稍低強度的地腳螺栓）。

3、地腳螺栓

3。1 地腳螺栓承載力計算

根據“線基規”第7。8節，受上拔力作用的地腳螺栓，當與上拔力成對稱佈置時，單根截面的有效面積應按下式計算：

式中：

Ae——地腳螺栓的有效面積；

TE——上拔力設計值；

n——根數；

fg——地腳螺栓抗拉強度設計值。

通常情況下同一基塔的各腿地腳螺栓宜相同。對於存在拔腿的杆塔而言，透過計算拔腿地腳螺栓後，其餘腿（包括壓腿）的地腳螺栓可取與拔腿一致。

★《輸電線路鐵塔地腳螺栓的設計探討》（高振華等著；華北電力技術No12 2008）一文中提出了下壓地腳螺栓的設計方法，本處不再贅述。

3。2 地腳螺栓的錨固長度

根據《混凝土結構設計規範》（GB 50010-2010）第8。3節，當地腳螺栓淨間距不小於4d（當小於4d時，應考慮群錨效應的不利影響）時，考慮充分利用地腳螺栓的抗拉強度，地腳螺栓錨入混凝土的最小錨固長度應按下式計算：

式中：

ξa——考慮地震影響的修正係數，抗震等級為四級或非抗震時取1。00，抗震等級為三級時取1。45，抗震等級為一、二級時取1。15；

α——外形係數，按光圓鋼筋取0。16；

ft——混凝土軸心抗拉強度設計值，N/mm2，當混凝土強度等級高於C60時，按C60取值；

fg——地腳螺栓抗拉強度設計值，N/mm2；

d—地腳螺栓的直徑，m。

上式中係數0。7是考慮地腳螺栓末端採用彎鉤或機械錨固措施時，包括彎鉤或錨固端頭在內的錨固長度（投影長度）可取為基本錨固長度的70%。對於地腳螺栓末端彎鉤或機械錨固措施的選擇，當螺栓直徑d=22~48mm時，宜採用彎鉤式（L型或J型），當螺栓直徑d>48時，宜採用錨板式（T型）、雙頭螺母型或棘爪型。

兼顧考慮地腳螺栓可能存在的鏽蝕或油汙等情況，各型地腳螺栓的錨固長度建議計算值列表如下：

注

：8。8級地腳螺栓考慮採用C30混凝土，且具有可靠的底部錨固措施；實際應用中地腳螺栓的錨固長度一般都留有一定裕度，某圖集C20混凝土參考取值：Q235：25d；35#、45#：30d、40Cr：35d。

3。3 地腳螺栓底端錨頭的型式

“杆塔地螺規”共列出了5種地腳螺栓底端錨頭形式：彎鉤式（L型或J型）、棘爪型、錨板式（T型）、雙頭螺母型。

（1）彎鉤式L型

（2）彎鉤式J型

（3）棘爪型

（4）錨板式(T型)

（5）雙頭螺母型

3。4 地腳螺栓基礎頂面露頭設計

（1）地腳螺栓基礎頂面露頭設計考慮的因素主要有

a。地腳螺栓螺紋不應進入剪切面；

b。地腳螺栓露頭長度除考慮底腳板厚度外，還須考慮其上墊板的厚度；

c。戴兩個螺母緊固後，地腳螺栓頂宜露出2～3個絲扣（或至少平扣）。

（2）地腳螺栓的螺紋長度可參見3.3節表中b值

（3）螺母型式及尺寸

關於螺母的材質：“杆塔地螺規”中的地腳螺栓在2。2節中已明確；“線基規”中地腳螺栓的螺母，以往工程一般要求不得低於地腳螺栓材質，這主要是考慮到採用雙帽具有較大的安全儲備，否則地腳螺栓配套的螺母強度肯定需要比地腳螺栓更高。

（4）平墊圈的型式與尺寸

注：平墊圈參考以往工程及相關圖集，一般情況下采用Q235鋼即可。

3。5 單腿地腳螺栓佈置形式

單腿地腳螺栓一般有以下幾種佈置形式：

（1）單腿2顆地腳螺栓，對稱佈置

如：10kV焊接塔，ZB17、ZB18型塔。

（2）單腿4顆地腳螺栓，對稱佈置

如：絕大多數方形鐵塔。

（3）)單腿8顆地腳螺栓，對稱佈置

如：500kV雙迴路組合角鋼塔。

（4）單柱多顆地腳螺栓，圓形對稱佈置

如：鋼管杆。

3。6 其它注意事項

（1）加工地腳螺栓栓應使用鎮靜鋼和半鎮靜鋼，禁止使用沸騰鋼。Q235 鋼可以採用20號鋼代用，35號鋼可以採用Q345、45號鋼代用；35號、45號鋼的焊接應在有資質的工廠內、嚴格按照焊接規範執行，選擇鹼性低氫焊條，並採取焊前預熱、焊後保溫等措施；

(2)設計人員應校核地腳螺栓底端錨頭到基礎鋼筋、基礎底面的距離，避免地腳螺栓與鋼筋相碰，或者地腳螺栓穿出基礎；

（3）地腳螺栓箍筋的直徑不應小於地腳螺栓直徑的1/4，且箍筋間距不大於5倍的地腳螺栓直徑。

4、幾個案例

結合筆者的工作實踐，一起分享幾則具有代表性的地腳螺栓案例。

4。1 螺母因疏忽以大代小，造成倒塔事故

某220kV線路某鐵塔單腿設計採用4M42型地腳螺栓，但同一專案中存在其它鐵塔有采用4M45型地腳螺栓的情況，施工單位錯把M45的螺母戴在了M42的地腳螺栓上，在極端大風情況下，發生了倒塔事故。

★《輸電線路鐵塔製圖和構造規定》（DL/T 5442-2010）附錄A中有M45的地腳螺栓，但《輸電杆塔用地腳螺栓與螺母》（DL/T 1236-2013）中已取消該型別，但需特別提醒的是：M27與M30之間、M24與M27之間、M20與M24之間也同樣存在類似弄錯型號的可能性

，故必須從出廠源頭上對地腳螺栓及配件進行規範標識和包裝，以免現場弄錯。

4。2 施工未進行螺栓復緊，鋼管杆隨風“盡情”搖擺

某220kV線路某鋼管杆採用16M56地腳螺栓圓形對稱佈置，竣工投產3年後的某日，執行人員發現在大風情況下鋼管杆塔身有較大擺動。經設計人員實際檢視鋼管塔底腳處法蘭盤，可判定：由於底腳螺栓鬆動以及基礎立柱頂面與鋼管塔法蘭盤之間存在縫隙，鋼管塔在大風情況下塔身產生了較大擺動，鋼管塔地基及基礎未出現任何異常。

★★★處理方法：

1） 開啟基礎保護帽，

清洗

底腳螺栓、基礎立柱頂面及保護帽內的鋼管塔塔體表面；

2） 無風情況下，線上路前進方向及橫擔方向均架設經緯儀，進行鋼管塔垂直度觀測，一邊觀測一邊用楔形鋼板打入基礎頂面與法蘭盤的縫隙進行

糾偏

，直到兩個方向觀測鋼管塔均達到鉛垂為止；

3） 依次擰開底腳螺栓螺帽（每次只能擰開一個底腳螺栓的兩螺帽），

加

上合適厚度（使螺帽能擰緊）的

墊片

，擰到三分之二緊，然後照此方法把相對位置的螺栓同樣擰到三分之二緊，再把最初的螺栓進行完全緊固以及相對位置的螺栓進行完全

緊固

；……直到所有底腳螺栓均墊上合適厚度的墊片並保證其上的兩個螺栓全部緊固為止；

4） 用防腐塗料（如環氧樹脂或氯化橡膠）把基礎保護帽內的所有鐵質部件（包括底腳螺栓）進行

防腐處理

（塗刷2～3道），待乾燥後按原設計重新做好基礎保護帽並把基坑

回填

至原狀。

4。3 地腳螺栓底端錨頭與基礎鋼筋衝突

某110kV線路工程某型直線塔採用的地腳螺栓底端錨頭為錨板式（T型），從基礎受力設計角度來說，基礎立柱的截面不需要很大，但實施過程中出現了地腳螺栓底端錨板超過基礎鋼筋，相互衝突的問題。

① 對於受力不是很大的地腳螺栓，不建議採用具有較大尺寸錨頭的錨固型式（可採用三側貼焊錨筋式）；

② 基礎設計時，應注意基礎立柱斷面與地腳螺栓的匹配。

4。4 地腳螺栓底端伸出基礎底板

某500kV線路工程某轉角塔處於灰巖地區，壓基礎設計高度較小，出現了地腳螺栓錨固長度超過基礎底板的情況。

★基礎設計時，基礎高度應兼顧考慮地腳螺栓的錨固長度。

4。5 地腳螺栓的螺母高度嚴重縮水，驗收不予透過

某220kV線路工程在杆塔驗收時，發現部分地腳螺栓螺母高度不符合設計要求。具體情況及處理措施如下：

★地腳螺栓訂貨時，需對供貨商進行詳細交底，交貨時嚴格進行檢查驗收，不符合要求的產品不予接收。

4。6 地腳螺栓型號或小根開錯誤

有時設計疏忽可能弄錯地腳螺栓型號或小根開，施工時也可能出現該情況。

★設計、施工過程中需更加仔細（特別是存在材料代用的情況下）。

5、結語

輸配電線路中的地腳螺栓根據不同材質、型號及錨固型式等具有多種規格，設計時除需滿足結構強度及構造外，還應充分考慮與底腳板及基礎匹配等問題；地腳螺栓加工時須嚴格按照相關標準執行；施工時須確保定位尺寸準確、配件無誤。

地腳螺栓對輸配電線路的安全起到至關重要的作用，作為輸配電線路設計師，我們除了對規程規範要達到熟練掌握外，還需緊密結合工程實際情況及現場反饋，不斷更新設計思路和方法，努力使自己成為一位善於總結歸納、循序進步的專業工程技術人員，不斷攀登電力事業之高峰。

參考文獻

【1】架空輸電線路基礎設計技術規程（DL/T 5219-2014）；

【2】輸電杆塔用地腳螺栓與螺母（DL/T 1236-2013）；

【3】鋼鐵產品牌號表示方法（GB/T 221-2008）；

【4】混凝土結構設計規範（GB 50010-2010）；

【5】碳素結構鋼（GB/T 700-2006）；

【6】低合金高強度結構鋼（GB/T 1591-2018）；

【7】優質碳素結構鋼（GB/T 699-2015）；

【8】合金結構鋼（GB/T 3077-2015）；

【9】緊韌體機械效能（GB/T 3098）；

【10】輸電線路鐵塔製圖和構造規定（DL/T 5442-2010）；

【11】緊韌體機械效能（GB/T 3098）；

【12】高振華等。輸電線路鐵塔地腳螺栓的設計探討［J］。華北電力技術，2018（11-12）；

【13】中國電力工程顧問集團有限公司 中國能源建設集團規劃設計有限公司編著。電力工程設計手冊 架空輸電線路設計［M］。北京：中國電力出版社2019；

【14】江蘇省電力公司 江蘇電網輸變電工程標準化設計 杆塔地腳螺栓（2008。12）；

【15】文中部分配圖版權歸原作者所有，一併表示致謝！

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