1 鐵塔傾斜概況

随著(zhe)上海城郊地區的大力發展,城市轉型進程日益加快,同時爲瞭(le)響應政府的号召,很多地區都開展瞭(le)“五違”拆除工作,對輸電線路走廊内鐵塔本體造成瞭(le)巨大的壓力。除此之外,人爲開挖、大面積堆土、非正常撞擊等也是造成鐵塔傾斜的諸多原因之一,嚴重影響輸電線路的安全運行。220kV渡威2121/2122線是上海地區西部走廊的重要線路之一,全長18.8公裏。所傾斜的9号塔地處嘉定區黃渡鎮,鐵塔型号爲ZTSS1+5,塔高45300毫米,鐵塔基礎根開分别爲7560/4924毫米。經運維人員實地勘察與測量,9号塔橫線路方向向左側傾斜1180毫米(面向大号側),順線路方向向大号側傾斜380毫米。

2 現場實測數據分析

2.1 傾斜度計算

由現場(chǎng)實測(cè)的數據可計算出橫線路方向的傾斜度:

式中G1爲鐵塔橫線路方向的傾斜度;D1爲鐵塔橫線路方向的傾斜距離;H爲鐵塔的标高。同理可計算出順線路方向的傾斜度G2=0.84%;綜合傾斜度G=2.74%。根據DL/T741-2010《架空輸電線路運行規程》,杆塔的傾斜程度不應超過表1的規定。已知220kV渡威2121/2122線9号塔高45.3米,所計算出的綜合傾斜率G=2.74%,又由表1可知杆塔的傾斜最大允許值,由此可得出結論:9号塔傾斜率遠大於(yú)最大允許值,對電網的安全運行構成威脅,所以需採(cǎi)取糾偏的方式進表1 杆塔的傾斜最大允許值行修複。

2.2 基礎下沉計算

假設塔身未變(biàn)形,可根據測(cè)量的鐵塔橫線路方向以及順線路方向的傾斜值,利用相似三角形原理即可粗略計算出各基礎的下沉值:

式中,Δh1爲1号腳相對(duì)於(yú)4号腳的累計下沉量;Δh2爲2号腳相對(duì)於(yú)4号腳的累計下沉量;Δh3爲3号腳相對(duì)於(yú)4号腳的累計下沉量;D1爲鐵塔橫線路方向的傾斜距離;D2爲鐵塔順線路方向的傾斜距離;L14爲1号腳和4号腳的水平距離;L34爲3号腳和4号腳的水平距離;H爲鐵塔的标高。

3 鐵塔傾斜原因及分析

3.1 鐵塔傾斜原因

輸電(diàn)線路杆塔在其設計、運輸、施工、運行等環節均可能出現引起杆塔傾斜的因素,通過對(duì)近幾年上海地區的杆塔傾斜案例進行歸納分析,可歸納出以下三種主要原因。

設計誤差。一般在設計杆塔的過程中會考慮鐵塔的預偏,即在杆塔運行後所受撓度的反向預先設置一段位移。如果設計時預偏考慮的偏大或偏小,極有可能會引起超出誤差值,爲杆塔投運後埋下隐患
。除此之外,從(cóng)設計到施工,大大小小的誤差在所難免,如不能有效的将誤差控制在有效範(fàn)圍内,也極有可能會造成杆塔傾斜。

受力變化。随著(zhe)城市的發展一些老線路已無法滿足要求,随之而來的就是線路改造,更換絕緣子型号、導地線型号、金具噸位等也有可能會引起杆塔受力變化,造成杆塔傾斜、甚至倒塌事故。在環境溫度較低的冰雪天氣,杆塔、導線、金具等可能會覆冰、覆雪,也會造成同樣的結果。如何在需求增大的情況下、惡劣天氣的情況下保障輸電線路安全運行,也對運維人員提出瞭(le)巨大挑戰。

基礎沉降。基礎沉降是造成輸電線路杆塔傾斜最爲常見、也是最主要的原因之一。随著(zhe)線路走廊下的環境日益複雜化,大量堆土、塔材偷盜、過度開挖、機械施工造成鐵塔角鋼變形等現象屢見不鮮。據統計表明,随著(zhe)防盜螺栓以及點焊技術的大量普及,塔材偷盜現象基本被遏制,但大量堆土以及過度開挖是造成基礎沉降的比率居高不下。上海地區的鐵塔基礎一般都採(cǎi)取倒梯形,一旦基礎受到較大的不均衡力或者基礎埋深處遭到外力破壞,極有可能造成鐵塔不同程度的傾斜。所以這也是在今後巡視過程中值得關注的問題之一。

3.2 傾斜原因分析

通過現場實地勘察得知:渡郊2121/2122線9号塔處於(yú)場地邊(biān)緣,3号腳與4号腳靠近一條小河,1号腳與2号腳周邊(biān)有少量堆土。通過計算可知,以4号腳爲基準,1号腳和2号腳的沉降量遠大於(yú)3号腳,說明1号腳和2号腳基礎所受壓力要大於(yú)3号腳基礎。又結合渡郊2121/2122線9号塔-10号塔場地内近期動工頻繁,可得出以下主要結論:渡郊2121/2122線是九十年代投運的老線路,線路較低,基礎承受力差,地理位置複雜,周邊(biān)長期施工。加之鐵塔靠近河流,周圍土質不均勻,可能使得埋深土質的流失,長期運行難免會造成鐵塔傾斜;受周邊(biān)的環境的影響,廠房的大量興建與拆除,大型機械的頻繁使用,建築垃圾的随意堆放,使得鐵塔不得不承受劇烈變化的外來負荷,造成鐵塔不同程度的沉降,從而最終導緻鐵塔傾斜。

4 傾斜糾偏手段

4.1 幾種基本手段介紹

鐵塔發生傾斜後,爲保證輸電線路的安全運行,必須採(cǎi)取必要的糾偏手段。此外,由於(yú)糾偏手段多種多樣,不能随意使用,所以必須根據現場勘察的實際情況,結合糾偏手段的可行性和經濟性,選出最爲合理的糾偏方案,加以實施。

降低基面糾偏。方案使用前,應先将基礎周圍的堆土、雜物等清理完畢。通過前期的測量與計算,選出最低的基礎爲基準面,鑿開保護帽将地腳螺栓擰松,利用吊車擡升高於(yú)基準面的塔腿,将偏高的部分鑿掉,将鐵塔調平。此方法多運用於(yú)角鋼鐵塔,實施費用低,經濟性好,缺點是鐵塔一旦被鑿掉就無法挽回,對前期測量和計算提出瞭(le)較高的要求。

升高基面糾偏。通過前期的測量與計算,選出最高的基礎爲基準面,鑿開保護帽将地腳螺栓擰松,利用吊車擡升低於(yú)基準面的塔腿,在原地腳螺栓上加裝一個相配套的螺紋套管,加裝一根穿過塔腳闆的螺杆並(bìng)與螺紋套管相連接。在塔腳闆與基礎之間加以混凝土填塞牢固,将鐵塔調平。此方法也是常見的糾偏手段之一,多運用於(yú)土質較松地帶,但其經濟性不如降低基面糾偏。

增設接腿糾偏。此方案主要運用於(yú)具有法蘭盤的鋼管杆或鋼管塔。通過吊車或其它頂升裝置将塔體升高到特定的位置,在基礎與法蘭之間加上一個一定高度接腿,利用此接腿使鐵塔調平。此方案适用於(yú)鐵塔設計誤差所導緻的傾斜以及基礎沉降所導緻的傾斜,鐵塔塔材變(biàn)形所導緻的傾斜不在此範圍内。

4.2 本案例所使用的手段

根據前期測(cè)量以及現場實際地勘察,通過各方案經濟性比較,220kV渡威2121/2122線9号塔採(cǎi)用降低基面糾偏最爲合理。現場選用兩台25噸的吊車,拆除保護帽,擰松地腳螺栓,然後分别擡升鐵塔的3号腳與4号腳,相應的鑿去3号腳立柱20cm,鑿去4腳立柱24cm。起吊前,吊車應做好相應的安全措施,吊車撐腳要升足,利用鋼絲繩起吊時要打保護繩,同時起吊時要特别注意吊車各撐腳的受力情況。