近基坑高壓輸電線塔變形監測及變化規律研究

邊繼豪

【摘?要】施工項目基坑施工中土體初始應力平衡被打破，土體抗剪強度大幅度降低，例如控制措施不足容易導致土體位移，導致塌方造成不可逆轉的事故。施工期間及時加固基坑附近的高壓輸電線路塔，進行線路塔變形監測和數據分析，對于確保工程安全組織實施和輸電線路運行至關重要。國內對高壓輸電線路塔變形監測進行了大量研究，劉建偉等人提出了一種三維整體變形光學測量方法，解決了各種塔三維變形測量的有效性和觀測精度問題;本文主要分析了基坑附近高壓輸電線路塔變形監測及變化規律研究。

【關鍵詞】基坑監測;輸電線塔;變形監測

引言

電力是工農業生產的重要能源，直接關系到生產效率，中國對電力的需求很高，作為一個主要的制造國，中國建立了全面的發電和輸電系統，高壓輸電線路分布廣泛隨著城市發展進程的加快，越來越多的高壓電力線受到建設的影響。

1、高壓輸電線塔監測方案

1.1高壓輸電線塔高度的獲取

塔的高度是通過測量懸架高度得到的。為保證塔高測量的準確性，懸架高度測量采用正反轉鏡多回歸測量和周期觀測。同時，充分考慮到直線塔傾斜的影響，在四個方向觀察塔高度，相鄰方向之間的水平角度為45，觀測點與高壓塔之間的距離不少于1.5h，h為塔高度。建筑物高度的最終值是使用觀測資料計算斜度修正。將調整觀測線列頂部中心處的水平投影偏移l，以獲得高壓輸電線列的高度。高壓輸電線路塔高度為35.2米。

1.2線塔傾斜的重要方向

國家研究人員進一步研究了挖掘的破壞機制，隨著挖掘深度的增加，挖掘周圍的土壤壓力發生了很大變化，水平位移的變化具有明顯的時空影響。溝渠開挖邊坡階段，水平變形較小，變化較小;隨著暴露時間的推移，坡度頂部向溝渠內的水平變形會顯著增加，但由于地面工程而受到干擾。根據挖掘邊坡破壞的歷史經驗和模擬實驗，局部破壞后，鄰近破壞范圍內的地面壓力迅速增加，并伴隨著地球表面的更大變形，在重力情況下導致滑坡。根據監測開挖變形的經驗和對現有研究的分析，挖方坡度頂部一旦受到施工的影響，通常是垂直于挖方外側邊緣的水平變形。綜合文本中，高壓輸電線路塔區土應力擾動和強度，高壓輸電線路塔傾斜變形的重要方向垂直于線路方向，即垂直于基坑外部的東西方向。

1.3線塔傾斜值的監測

監控基點分別在高壓輸電線路方向和主要傾斜方向上設置，高度約為輸電線路塔高度的1.5 ～ 2倍，監控基點相對于測量控制點設置，以確保不受開挖影響。選擇與塔樓頂部和底部相切的觀察基點的目標點作為控制點。沿直線塔底部沿道路方向組織約2米寬的水平區域，并使用重要的坡度方向放置水平坡度觀測標尺。水平標尺可以被列標尺替代，但必須確保標尺讀數清晰且水平。在監視基點安裝全站儀，同時在塔底安裝水平尺。為便于確定電視塔的傾斜方向，各裝置的水平標尺應確保零頭位置基本一致，標尺值的上升方向一致。依次測量塔頂中心和塔底中心，計算相應塔尺的讀數并正確記錄。監視點的測量應確保塔的上下讀數不少于2個時段，每個時段的觀測值不少于6個返回測量值，返回塔頂部中心的水平投影偏差不超過限值。

2、高壓輸電線塔監測數據分析

2.1關鍵部位變形分析

使用與關鍵部分具有相同名稱的點的坐標計算鐵塔各個部分的變形參數。（1）水平荷載作用下的應變比和豎向荷載作用下的應變比：水平荷載小于垂直荷載時，水平荷載作用下的水平承載力較敏感，整體的腿部應變較小;當水平荷載增加且垂直荷載保持不變時，框架的整體變形會更大。數據表明，軸承主要受電纜拉伸的影響，因此在電纜方向上更明顯，并且在電纜方向偏移0.0245m時符合預期結果。（2）整個塔的所有工作載荷都傳遞到塔腿與內部力所在的城市地面或樁之間的連接處 并且塔的銷由較長的連續構件支撐，這些構件在頂部傳輸的載荷較大時會受到結構力學第二類穩定性的影響。塔在x和y方向變為接近零，垂直下降0.008米。（3）在移動皇冠與鐵塔主體材料的連接點處，塔在某些角交點處彎曲時有敏感區域，橫桿與塔連接處的點云數據顯示電纜方向的偏移為0.0184m，在其他方向沒有偏移。總之，鐵塔關鍵監控部分沿y軸（沿直線）的最大偏移部分為橫擔，偏移為24.5mm;最大垂直偏移是指建筑物的腿，偏移為14.2mm。因此，扶手是建筑物中變形最大的部分，變形最大的部分比指定建筑物的坡度小，整個建筑物的坡度被視為在正常范圍內。

2.2變形監測點觀測

為了確保監測數據的準確性，減少觀測站的數目，以減少觀測誤差的累積，并在可能的情況下，使用極座標測量E01工作點上的所有觀測點，同時使用高全息圖工作點與監視點之間的最大觀測距離為71米。監視點觀測極限差值要求：水平角度測量三個測量，半測量回歸零差值小于6′太陽，第一測量2C相互差值小于9′太陽，同一方向各測量的差值小于5′太陽垂直位移也使用更高的精確度指標0.3mm進行測量，并使用第3級測量標準進行測量。監測頻率按月進行，并根據實地天氣條件和實際變形情況對監測數據進行分析。

2.3信號模擬

測控站可以使用平面天線網絡。一般來說，采用傳統方法的網絡天線理論在探索時必須考慮邊緣效應的影響。如果假定反射板的值，則該值將設置為無窮大，并且其方向在陣列單位中是一致的。天線網絡在甚高海拔地區使用輸電塔變形監測技術時經常使用。考慮到重量和體積對實際工作的影響，空間距離將調整在0.5 ～ 1波長之間，以便在實際應用中克服網絡天線的局限性。在實際應用過程中，陣列可產生三級現象，①天線單元有自己的直接耦合;②間接耦合周圍反射板和絕緣;③電網產生的線路耦合。這就是說，在智能天線系統的應用過程中，應考慮波形指標要求，合理設計野外公路一體化。此時應根據實際測量數據建立參數s：天線局部振蕩元件。

3、基于變形監測數據的鐵塔結構安全性分析

輸電線路項目是一個由橋塔和相應的導線組成的協調力和位移系統。對于采掘區的電線桿，表面變形造成的額外內力主要由兩個方面組成：一方面，肯塔基州的地面沉降不均勻，造成支架垂直和水平移動不均，導致塔體傾斜，甚至型材變形;另一方面，傾斜和移動其他塔會變更導引線（樓板）的張力，這會變更套用至塔的負載并產生相應的變形。簡而言之，由于塔架的移動和頂部（地面）引線捕捉點的載荷，曲面變形會對塔架結構產生負面影響。總的來說，監測塔構件和導線的內力是一項重大挑戰，從承載能力的角度對塔結構的安全評估可以通過使用有限元軟件首先對塔進行建模，然后應用所得到的支撐位移和d點位移來輕松地進行分析此外，根據控制塔關鍵點的移動情況對塔的整體傾斜和局部偏差進行分析，可以評估塔是否滿足輸電線路正常運行的要求。

結束語

在設計開挖支架時，應充分考慮到建筑物和周邊結構變形極限的要求，并應盡可能提高建筑物和結構變形監測的頻率，以確保施工安全及時的變形監測有助于有效檢測屋頂及其周圍建筑物的變形值、結構和相應的治理措施，確保風險控制和建筑安全。

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（作者單位：河南工學院電氣工程與自動化學院）