1 鐵塔傾斜概況

隨著上海城郊地區的大力發展,城市轉型進程日益加快,同時為了響應政府的號召,很多地區都開展了“五違”拆除工作,對輸電線路走廊內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公里。所傾斜的9號塔地處嘉定區黃渡鎮,鐵塔型號為ZTSS1+5,塔高45300毫米,鐵塔基礎根開分別為7560/4924毫米。經運維人員實地勘察與測量,9號塔橫線路方向向左側傾斜1180毫米(面向大號側),順線路方向向大號側傾斜380毫米。

2 現場實測數據分析

2.1 傾斜度計算

由現場實測的數據可計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》,桿塔的傾斜程度不應超過表1的規定。已知220kV渡威2121/2122線9號塔高45.3米,所計算出的綜合傾斜率G=2.74%,又由表1可知桿塔的傾斜最大允許值,由此可得出結論:9號塔傾斜率遠大于最大允許值,對電網的安全運行構成威脅,所以需采取糾偏的方式進表1 桿塔的傾斜最大允許值行修復。

2.2 基礎下沉計算

假設塔身未變形,可根據測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為1號腳相對于4號腳的累計下沉量;Δh2為2號腳相對于4號腳的累計下沉量;Δh3為3號腳相對于4號腳的累計下沉量;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號腳和4號腳的水平距離;L34為3號腳和4號腳的水平距離;H為鐵塔的標高。

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計、運輸、施工、運行等環節均可能出現引起桿塔傾斜的因素,通過對近幾年上海地區的桿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。一般在設計桿塔的過程中會考慮鐵塔的預偏,即在桿塔運行后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,為桿塔投運后埋下隱患。除此之外,從設計到施工,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,也極有可能會造成桿塔傾斜。

受力變化。隨著城市的發展一些老線路已無法滿足要求,隨之而來的就是線路改造,更換絕緣子型號、導地線型號、金具噸位等也有可能會引起桿塔受力變化,造成桿塔傾斜、甚至倒塌事故。在環境溫度較低的冰雪天氣,桿塔、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,也對運維人員提出了巨大挑戰。

基礎沉降?；A沉降是造成輸電線路桿塔傾斜最為常見、也是最主要的原因之一。隨著線路走廊下的環境日益復雜化,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,隨著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采取倒梯形,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。所以這也是在今后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號塔處于場地邊緣,3號腳與4號腳靠近一條小河,1號腳與2號腳周邊有少量堆土。通過計算可知,以4號腳為基準,1號腳和2號腳的沉降量遠大于3號腳,說明1號腳和2號腳基礎所受壓力要大于3號腳基礎。又結合渡郊2121/2122線9號塔-10號塔場地內近期動工頻繁,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,地理位置復雜,周邊長期施工。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,建筑垃圾的隨意堆放,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

鐵塔發生傾斜后,為保證輸電線路的安全運行,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,選出最為合理的糾偏方案,加以實施。

降低基面糾偏。方案使用前,應先將基礎周圍的堆土、雜物等清理完畢。通過前期的測量與計算,選出最低的基礎為基準面,鑿開保護帽將地腳螺栓擰松,利用吊車抬升高于基準面的塔腿,將偏高的部分鑿掉,將鐵塔調平。此方法多運用于角鋼鐵塔,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了較高的要求。

升高基面糾偏。通過前期的測量與計算,選出最高的基礎為基準面,鑿開保護帽將地腳螺栓擰松,利用吊車抬升低于基準面的塔腿,在原地腳螺栓上加裝一個相配套的螺紋套管,加裝一根穿過塔腳板的螺桿并與螺紋套管相連接。在塔腳板與基礎之間加以混凝土填塞牢固,將鐵塔調平。此方法也是常見的糾偏手段之一,多運用于土質較松地帶,但其經濟性不如降低基面糾偏。

增設接腿糾偏。此方案主要運用于具有法蘭盤的鋼管桿或鋼管塔。通過吊車或其它頂升裝置將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。此方案適用于鐵塔設計誤差所導致的傾斜以及基礎沉降所導致的傾斜,鐵塔塔材變形所導致的傾斜不在此范圍內。

4.2 本案例所使用的手段

根據前期測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號塔采用降低基面糾偏最為合理?，F場選用兩臺25噸的吊車,拆除保護帽,擰松地腳螺栓,然后分別抬升鐵塔的3號腳與4號腳,相應的鑿去3號腳立柱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,同時起吊時要特別注意吊車各撐腳的受力情況。