輸電線路鐵塔糾偏的實(shí)例分析與方法探究

1 鐵塔傾斜概況

隨著上海城郊地區(qū)的大力發(fā)展，城市轉(zhuǎn)型進(jìn)程日益加快，同時(shí)為了響應(yīng)政府的號(hào)召，很多地區(qū)都開展了“五違”拆除工作，對(duì)輸電線路走廊內(nèi)鐵塔本體造成了巨大的壓力。除此之外，人為開挖、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(yán)重影響輸電線路的安全運(yùn)行。220kV渡威2121/2122線是上海地區(qū)西部走廊的重要線路之一，全長(zhǎng)18.8公里。所傾斜的9號(hào)塔地處嘉定區(qū)黃渡鎮(zhèn)，鐵塔型號(hào)為ZTSS1+5，塔高45300毫米，鐵塔基礎(chǔ)根開分別為7560/4924毫米。經(jīng)運(yùn)維人員實(shí)地勘察與測(cè)量，9號(hào)塔橫線路方向向左側(cè)傾斜1180毫米（面向大號(hào)側(cè)），順線路方向向大號(hào)側(cè)傾斜380毫米。

2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析

2.1 傾斜度計(jì)算

由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)可計(jì)算出橫線路方向的傾斜度：

式中G1為鐵塔橫線路方向的傾斜度；D1為鐵塔橫線路方向的傾斜距離；H為鐵塔的標(biāo)高。同理可計(jì)算出順線路方向的傾斜度G2=0.84%；綜合傾斜度G=2.74%。根據(jù)DL/T741-2010《架空輸電線路運(yùn)行規(guī)程》，桿塔的傾斜程度不應(yīng)超過(guò)表1的規(guī)定。已知220kV渡威2121/2122線9號(hào)塔高45.3米，所計(jì)算出的綜合傾斜率G=2.74%，又由表1可知桿塔的傾斜最大允許值，由此可得出結(jié)論：9號(hào)塔傾斜率遠(yuǎn)大于最大允許值，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅，所以需采取糾偏的方式進(jìn)行修復(fù)。

2.2 基礎(chǔ)下沉計(jì)算

假設(shè)塔身未變形，可根據(jù)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(jì)算出各基礎(chǔ)的下沉值：

式中，Δh1為1號(hào)腳相對(duì)于4號(hào)腳的累計(jì)下沉量；Δh2為2號(hào)腳相對(duì)于4號(hào)腳的累計(jì)下沉量；Δh3為3號(hào)腳相對(duì)于4號(hào)腳的累計(jì)下沉量；D1為鐵塔橫線路方向的傾斜距離；D2為鐵塔順線路方向的傾斜距離；L14為1號(hào)腳和4號(hào)腳的水平距離；L34為3號(hào)腳和4號(hào)腳的水平距離；H為鐵塔的標(biāo)高。

3 鐵塔傾斜原因及分析

3.1 鐵塔傾斜原因

輸電線路桿塔在其設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、施工、運(yùn)行等環(huán)節(jié)均可能出現(xiàn)引起桿塔傾斜的因素，通過(guò)對(duì)近幾年上海地區(qū)的桿塔傾斜案例進(jìn)行歸納分析，可歸納出以下三種主要原因。

設(shè)計(jì)誤差。一般在設(shè)計(jì)桿塔的過(guò)程中會(huì)考慮鐵塔的預(yù)偏，即在桿塔運(yùn)行后所受撓度的反向預(yù)先設(shè)置一段位移。如果設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)偏考慮的偏大或偏小，極有可能會(huì)引起超出誤差值，為桿塔投運(yùn)后埋下隱患。除此之外，從設(shè)計(jì)到施工，大大小小的誤差在所難免，如不能有效的將誤差控制在有效范圍內(nèi)，也極有可能會(huì)造成桿塔傾斜。

受力變化。隨著城市的發(fā)展一些老線路已無(wú)法滿足要求，隨之而來(lái)的就是線路改造，更換絕緣子型號(hào)、導(dǎo)地線型號(hào)、金具噸位等也有可能會(huì)引起桿塔受力變化，造成桿塔傾斜、甚至倒塌事故。在環(huán)境溫度較低的冰雪天氣，桿塔、導(dǎo)線、金具等可能會(huì)覆冰、覆雪，也會(huì)造成同樣的結(jié)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(yùn)行，也對(duì)運(yùn)維人員提出了巨大挑戰(zhàn)。

基礎(chǔ)沉降。基礎(chǔ)沉降是造成輸電線路桿塔傾斜最為常見(jiàn)、也是最主要的原因之一。隨著線路走廊下的環(huán)境日益復(fù)雜化，大量堆土、塔材偷盜、過(guò)度開挖、機(jī)械施工造成鐵塔角鋼變形等現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，隨著防盜螺栓以及點(diǎn)焊技術(shù)的大量普及，塔材偷盜現(xiàn)象基本被遏制，但大量堆土以及過(guò)度開挖是造成基礎(chǔ)沉降的比率居高不下。上海地區(qū)的鐵塔基礎(chǔ)一般都采取倒梯形，一旦基礎(chǔ)受到較大的不均衡力或者基礎(chǔ)埋深處遭到外力破壞，極有可能造成鐵塔不同程度的傾斜。所以這也是在今后巡視過(guò)程中值得關(guān)注的問(wèn)題之一。

3.2 傾斜原因分析

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察得知：渡郊2121/2122線9號(hào)塔處于場(chǎng)地邊緣，3號(hào)腳與4號(hào)腳靠近一條小河，1號(hào)腳與2號(hào)腳周邊有少量堆土。通過(guò)計(jì)算可知，以4號(hào)腳為基準(zhǔn)，1號(hào)腳和2號(hào)腳的沉降量遠(yuǎn)大于3號(hào)腳，說(shuō)明1號(hào)腳和2號(hào)腳基礎(chǔ)所受壓力要大于3號(hào)腳基礎(chǔ)。又結(jié)合渡郊2121/2122線9號(hào)塔-10號(hào)塔場(chǎng)地內(nèi)近期動(dòng)工頻繁，可得出以下主要結(jié)論：渡郊2121/2122線是九十年代投運(yùn)的老線路，線路較低，基礎(chǔ)承受力差，地理位置復(fù)雜，周邊長(zhǎng)期施工。加之鐵塔靠近河流，周圍土質(zhì)不均勻，可能使得埋深土質(zhì)的流失，長(zhǎng)期運(yùn)行難免會(huì)造成鐵塔傾斜；受周邊的環(huán)境的影響，廠房的大量興建與拆除，大型機(jī)械的頻繁使用，建筑垃圾的隨意堆放，使得鐵塔不得不承受劇烈變化的外來(lái)負(fù)荷，造成鐵塔不同程度的沉降，從而最終導(dǎo)致鐵塔傾斜。

4 傾斜糾偏手段

4.1 幾種基本手段介紹

鐵塔發(fā)生傾斜后，為保證輸電線路的安全運(yùn)行，必須采取必要的糾偏手段。此外，由于糾偏手段多種多樣，不能隨意使用，所以必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察的實(shí)際情況，結(jié)合糾偏手段的可行性和經(jīng)濟(jì)性，選出最為合理的糾偏方案，加以實(shí)施。

降低基面糾偏。方案使用前，應(yīng)先將基礎(chǔ)周圍的堆土、雜物等清理完畢。通過(guò)前期的測(cè)量與計(jì)算，選出最低的基礎(chǔ)為基準(zhǔn)面，鑿開保護(hù)帽將地腳螺栓擰松，利用吊車抬升高于基準(zhǔn)面的塔腿，將偏高的部分鑿掉，將鐵塔調(diào)平。此方法多運(yùn)用于角鋼鐵塔，實(shí)施費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)性好，缺點(diǎn)是鐵塔一旦被鑿掉就無(wú)法挽回，對(duì)前期測(cè)量和計(jì)算提出了較高的要求。

升高基面糾偏。通過(guò)前期的測(cè)量與計(jì)算，選出最高的基礎(chǔ)為基準(zhǔn)面，鑿開保護(hù)帽將地腳螺栓擰松，利用吊車抬升低于基準(zhǔn)面的塔腿，在原地腳螺栓上加裝一個(gè)相配套的螺紋套管，加裝一根穿過(guò)塔腳板的螺桿并與螺紋套管相連接。在塔腳板與基礎(chǔ)之間加以混凝土填塞牢固，將鐵塔調(diào)平。此方法也是常見(jiàn)的糾偏手段之一，多運(yùn)用于土質(zhì)較松地帶，但其經(jīng)濟(jì)性不如降低基面糾偏。

增設(shè)接腿糾偏。此方案主要運(yùn)用于具有法蘭盤的鋼管桿或鋼管塔。通過(guò)吊車或其它頂升裝置將塔體升高到特定的位置，在基礎(chǔ)與法蘭之間加上一個(gè)一定高度接腿，利用此接腿使鐵塔調(diào)平。此方案適用于鐵塔設(shè)計(jì)誤差所導(dǎo)致的傾斜以及基礎(chǔ)沉降所導(dǎo)致的傾斜，鐵塔塔材變形所導(dǎo)致的傾斜不在此范圍內(nèi)。

4.2 本案例所使用的手段

根據(jù)前期測(cè)量以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地勘察，通過(guò)各方案經(jīng)濟(jì)性比較，220kV渡威2121/2122線9號(hào)塔采用降低基面糾偏最為合理。現(xiàn)場(chǎng)選用兩臺(tái)25噸的吊車，拆除保護(hù)帽，擰松地腳螺栓，然后分別抬升鐵塔的3號(hào)腳與4號(hào)腳，相應(yīng)的鑿去3號(hào)腳立柱20cm，鑿去4腳立柱24cm。起吊前，吊車應(yīng)做好相應(yīng)的安全措施，吊車撐腳要升足，利用鋼絲繩起吊時(shí)要打保護(hù)繩，同時(shí)起吊時(shí)要特別注意吊車各撐腳的受力情況。