鄧小康

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1　概　述

鐵塔是輸電線路的重要組成部分,除承載本體自重外，還承載了絕緣子、金具、導(dǎo)地線垂直檔距的重量以及作用在導(dǎo)地線的各種外力。這些力將使桿塔產(chǎn)生上拔及下壓力并通過鐵塔主材、塔腳經(jīng)地腳螺栓連接的基礎(chǔ)傳遞到大地。由于輸電鐵塔長(zhǎng)期處在野外，極易受外部環(huán)境影響而產(chǎn)生材料性能下降。日常巡視中，運(yùn)維人員經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)塔材與保護(hù)帽接縫處的塔材有銹蝕痕跡。若任由銹蝕現(xiàn)象繼續(xù)發(fā)展，自然降水將沿著保護(hù)帽與塔材的接縫滲入，造成塔腳板及地腳螺栓的進(jìn)一步銹蝕。

2　銹蝕情況分析

2.1　打開檢查

為詳細(xì)了解塔腳板銹蝕情況，運(yùn)維人員需將保護(hù)帽拆除，對(duì)地腳螺栓及塔腳進(jìn)行深入檢查，了解鐵塔的塔腳板及地腳螺栓銹蝕的嚴(yán)重程度。測(cè)量銹蝕后承力構(gòu)件尺寸，包括塔腳板厚度及地腳螺栓直徑，與竣工時(shí)尺寸進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行受力評(píng)估，保證鐵塔承載力滿足開展后續(xù)加固工作的要求。

檢查過程不得破壞鐵塔承力構(gòu)件，若承力構(gòu)件發(fā)生破損，應(yīng)立即停止檢查，采取必要的防護(hù)措施，保證不發(fā)生倒塔事故。

2.2　受力情況分析

鐵塔將承受的荷載及自重通過塔腳及地腳螺栓傳遞給基礎(chǔ)，再由基礎(chǔ)傳遞到大地。塔腳及地腳螺栓均屬于軸心受壓構(gòu)件，各總型號(hào)的鋼材抗壓承載力與鋼材的面積成正比。

F=σA

式中，F(xiàn)為抗壓承載力；σ為鋼材抗壓強(qiáng)度；A為鋼材截面積。

塔腳及地腳螺栓銹蝕后，截面積逐漸變小，抗壓承載力也逐漸變小。

F＇=σA＇

式中，F(xiàn)＇為剩余抗壓承載力；σ為鋼材抗壓強(qiáng)度；A＇為剩余截面積。

塔腳為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，截面積為鋼板厚度與寬度的乘積。

A=dl

式中，A為塔腳截面積；d為鋼板厚度；l為鋼板寬度。

地腳螺栓為實(shí)心圓鋼，截面積與直徑相關(guān)。

式中，A為地腳螺栓截面積；d為地腳螺栓直徑。

承載力損失為銹蝕后承載力與原承載力的比值即：

式中，P為承載力損失。

塔腳板承載力損失即為鋼板厚度的損失值與原鋼板厚度的比值：

P=1-A'/A=1-(ld')/(ld)=1-d'/d

式中，P為承載力損失；d為鋼板厚度。

地腳螺栓承載力損失公式如下：

式中，P為承載力損失；d為地腳螺栓直徑。

經(jīng)計(jì)算分析后，若承載力損失大于規(guī)程規(guī)定，則必須對(duì)鐵塔地腳螺栓及塔腳進(jìn)行加固。

3　制定加固方案

對(duì)銹蝕情況分析后，有針對(duì)性地研究總結(jié)后，得出新建基礎(chǔ)法、焊接補(bǔ)強(qiáng)法、植筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)法等三種有效的解決方案。

3.1　加固方案介紹

3.1.1新建基礎(chǔ)法

在原塔位基礎(chǔ)附近新建基礎(chǔ)，將鐵塔移至新基礎(chǔ)上,可徹底解決原地腳螺栓及塔腳銹蝕問題。

3.1.2焊接補(bǔ)強(qiáng)法

若地腳螺栓腐蝕程度不嚴(yán)重，可將塔腳板及地腳螺栓用高強(qiáng)鋼板進(jìn)行焊接，以達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)效果。

3.1.3植筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)法

植筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)法是在原基礎(chǔ)上鉆孔植筋形成鋼筋籠，然后再澆筑混凝土的補(bǔ)強(qiáng)方法。第一步，在原基礎(chǔ)上鉆孔，鉆孔時(shí)應(yīng)盡量錯(cuò)開基礎(chǔ)鋼筋；第二步，將鋼筋插入已鉆好的孔洞中，使用新型環(huán)氧樹脂填縫，使植入的鋼筋與基礎(chǔ)結(jié)合牢固；第三步，將銹蝕部分除銹后涂抹改性瀝青防腐材料；第四步，在植入的鋼筋籠上澆筑混凝土，澆水養(yǎng)護(hù)14天。

3.2　方案比較選擇

新建基礎(chǔ)法防護(hù)效果最好，但必須有適合改建的地形，如果沒有合適的地形則無法實(shí)施，且在運(yùn)線路停電困難，會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。焊接補(bǔ)強(qiáng)法補(bǔ)強(qiáng)效果較差，且焊接過程會(huì)加重塔腳及地腳螺栓的截面損失，塔腳強(qiáng)度下降，一旦操作不當(dāng)，將會(huì)對(duì)鐵塔受力構(gòu)件造成不可逆破壞。植筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)法防護(hù)效果、造價(jià)及安全性俱佳。綜合考慮，選擇植筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)法。

4　執(zhí)行加固方案

選定加固方案后，可按方案開展施工圖設(shè)計(jì)。在施工前，對(duì)使用的材料進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)和預(yù)試，合格后方可使用。施工人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工圖，對(duì)鐵塔進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加固。

4.1　植筋

將基礎(chǔ)保護(hù)帽拆除，清理干凈，準(zhǔn)備好工具材料。鉆孔前，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诨A(chǔ)上做好標(biāo)記。鉆孔時(shí)應(yīng)時(shí)刻注意孔徑不得超過螺紋鋼筋直徑的1.2倍；鉆孔過程中如發(fā)現(xiàn)鉆頭碰到堅(jiān)硬物體時(shí)要立即停止鉆孔，防止鉆壞基礎(chǔ)內(nèi)部的鋼筋；鉆孔過程中，工作人員需佩戴護(hù)目鏡；鉆孔完成后，將孔內(nèi)的粉塵清理干凈。將鋼筋垂直固定在孔隙內(nèi)，使用新型環(huán)氧樹脂填縫，使植入的鋼筋與基礎(chǔ)結(jié)合牢固，再將鋼筋焊接成方形鋼筋籠。

4.2　防腐

將地腳螺栓及塔腳板表面的鐵銹用汽油清洗干凈，在地腳螺栓、塔腳板及鋼筋籠的外表面涂抹改性瀝青防腐涂料，對(duì)鋼部件進(jìn)行有效的防腐處理。

4.3　澆筑混凝土

待瀝青涂料自然干燥后，在鋼筋籠外部支模，澆筑符合設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的混凝土，對(duì)整個(gè)鋼部件進(jìn)行包裹加固。將混凝土充分振搗后進(jìn)行14天的澆水養(yǎng)護(hù)，確?；炷辆邆湓O(shè)計(jì)強(qiáng)度。

5　加固效果評(píng)估

采用植筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)法對(duì)鐵塔地腳螺栓及塔腳進(jìn)行加固，可保證鐵塔的塔腳及地腳螺栓免于遭受外部環(huán)境侵襲，從源頭上消除了銹蝕的可能性。另外，加固形成的鋼筋混凝土柱不僅固定住了鐵塔下部鋼材，還增加了基礎(chǔ)的抗壓承載力，加固效果立竿見影。

6　結(jié)束語

隨著我國電網(wǎng)日益龐大，輸電線路能否安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。本文所探討的內(nèi)容對(duì)輸電線路運(yùn)維精益化至關(guān)重要，可有效減少輸電桿塔安全事故，提高鐵塔地腳螺栓及塔腳板的強(qiáng)度及抗腐蝕能力，是線路運(yùn)維精益化的強(qiáng)力助推器。本項(xiàng)研究可在各輸電線路運(yùn)維管理部門進(jìn)行推廣，應(yīng)用前景廣闊。由于其可以大幅提高鐵塔地腳螺栓及塔腳板的強(qiáng)度及抗腐蝕能力，在無形中產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，必能對(duì)線路運(yùn)維工作的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。