预留检测孔的电杆及埋深段内表面裂缝无损检测方法.pdf

2 0 1 0年第 1 期 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUCT S 2 O1 0 No1 F e b r u a r y 预留检测孔的电杆及埋深段 内表面 裂缝无损检测方法 陈 勇 窦艺成 姜 毅 王彦海 文 中 李 力 1 万 州供 电局 重 庆 4 0 4 0 0 0 2 三峡大 学输 电研究 所 宜 昌 4 4 3 0 0 2 摘要 依据 国家电网公司十八 项重大反事故措施 国家电网科技创新与技术改造发展规划 等文件精神 结合万州地区 l l O k V输电线路门型杆 在 2 0 0 8年 冰灾 中所 发生的 电杆断裂 严重倾斜 倒塌事故 提 出开发预 留检测孔 的新型 电杆 利用视频 装置 工业内窥镜 由检测孔实现对电杆基础埋深段 内表面裂缝的无损检测 弥补安全检查不完整 的现状 为输 电线路运行管理人 员提供线路检修维护依据 确保 电杆输电线路的安 全运行 关键词 预留检测孔 电杆 内表裂缝 工业 内窥镜 无损检测 中图分类号 TM7 5 4 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 4 6 3 7 2 0 1 0 0 1 2 8 0 3 0前 言 电杆埋深处断裂 问题是 2 0 0 8 年 冰灾 中 许多线 路普遍存在 的问题 究其原 因在于 电杆线路抵御 自然 灾 害能力 不强 存在强 风 雷击 严 重覆冰等 引起 电杆 埋 深处断裂现象 万 州输 电线路管理所所辖输 电线路 1 1 0 k V门型杆 所发生 的基础杆段埋深处断裂事故 源 于 2 0 0 8年 冰灾 的超强外力作 用和 电杆基 础埋 深段 的混凝土裂缝导致钢筋长时期锈蚀 强度削弱所致 加强 电杆输 电线路抵抗 自然灾 害的能力 和电杆埋 深处内外表面裂缝的检测技 术研究势在必行 本文着重介绍 了电杆基础杆段 预留检测孔改 型与 工业 内窥镜 进行 电杆基 础埋深 段 内表 面裂缝检 测试 验 试验结 果表 明 该方法解决了基础杆段埋深处内表 面裂缝检测 的技 术问题 可 以检测 到宽度 0 2 mm 以下 的裂缝 为电杆输 电线路安全运行提供 了一种方便快 捷 有效无损的埋深段 内表面裂缝检测方法 1 电杆基础杆段地下埋深处裂缝形成与扩展原因 电杆埋深段 内外表 面裂缝 的形成与扩展原因是多 方 面的 对于运行中的电杆而言 腐蚀介质 的影 响和外 力 的作用是裂缝形成及扩展 的主要原 因 1 1 腐蚀介质 的影 响 运行 中的电杆 其基础处 于一定 的土壤环境条件 下 不可避免地要 与周 围环境 中的大气 土层 地下水 等介质相接触 而混凝土是一个多孔体的复合材料 带 有一定 的孔 隙与微裂缝 加上电杆混凝 土保 护层 只有 1 5 m m左右 环境 中的腐蚀性介质 如大气 土壤 地下 水中的 0 C O H 0和盐类等很容易侵入混凝 土内部 并到达钢筋 的表面使混凝土与钢筋遭 到化学侵蚀 与腐 基金项 目 国家 电网重庆市电力公 司资助项 目 S D HZ 2 0 0 9 0 5 4 一 28一 蚀 强度降低 尤其是预应力 电杆基础对腐蚀介质更为 敏感 腐蚀也更 为严重 总之 电杆基础的腐蚀 破坏是 一 种速度快 破坏严重 而又不易修补的一种破坏形 式 必须定期对其裂缝进行 内外表面的全 面检查 1 2 外 力的作用 运行 中的钢筋混凝土 电杆 由于 自然老化和长期受 到垂直 和水平方 向不平衡 张力 的作用 会 出现疲劳现 象 据统计表明 电杆基础埋深段 由于塔头载荷和基础 嵌 固力 的交变应力作用 始终处 于疲劳状态 且受力较 大 比较容易出现早期裂缝 最初表现为杆段 内外表面 发生浅表性细小裂缝 随着 空气 雨水 潮湿气体逐渐 向 内部侵蚀 钢筋 接触 到空气 潮湿后开 始锈蚀 其膨 胀力也会使裂缝宽度和长度进一扩展 直 至造成钢筋 外部的水 泥脱落 内部钢筋锈蚀外 暴 如 图 1 所示 图 1 万州供电局 1 l O k V门型杆基础埋深段 专向开挖检查 2电杆埋深处裂缝危 害与预防 电杆埋深处 裂缝 缺陷如果 不及时发 现和处理 腐 蚀 介质会通过裂缝使钢筋长时期锈 蚀 致使 强度 削弱 当电杆遇 到强风 雷击 严重覆 冰等突发外力 的作用 下 就会发生 电杆倾斜 断裂 倒塌事故 因此 加强电 陈勇 窦艺成 姜毅 等 预留检测孔的电杆及埋深段内表面裂缝无损检测方法 杆埋深段 内外表面裂缝 的完整检测 及时排 除潜 在故 障是 提高 电杆输 电线 路抵抗 自然 灾 害能 力 的重要 途 径 3电杆埋深处 内外表面裂缝检测 方法和原理 3 1 现行 电杆基础杆段 内外表 面裂缝检测现状 现行对 电杆 的安全检测主要限于对 电杆外表 面的 检查 方法是 对 电杆地上部分外表面进行 目测检查 发现裂缝缺 陷 通过专用放大镜进行裂缝尺寸估计判 断是否超标 对地下基础埋深段外表面 的检测则需要 制定专项开挖检查计划 采用专 项开挖的方法 清除 埋深段 电杆周 围的埋土 并用水洗方法将 电杆外表清 洗干净后进行检测 检测完毕再将埋土 回填复原并夯 实 因此 现有对 电杆地下段外表面裂缝进 行的检查 方法 其工作 量较大 操作不方便 而且 对电杆线路运 行有一定 的负面影响 然而 对电杆 埋深段 内表 面那些 人 眼看不见的裂缝 缺陷检测 至今还没 有有效手 段 因 此 例行 的 专项 开挖 安 全检查 根本无法 对这些部 位 进行检测 导致对 电杆埋深段 的安全检查不 完整 留下 了安全 隐患 3 2预 留检 测孔 的 电杆 基础 杆段 或下杆 段 实用新 型 钢筋混凝土电杆结构设 计应满足 国家 电网公 司相 关技术标 准和规范 除开设穿钉孔 排水孔 接地孔 外 一般不允许在电杆上增加开孔数 目 避免对主杆强 度产生 负面影 响 接地孔是用来安装接地螺 母 接地 引下线 的专用 孔 其 孔位 设置 在基础杆 段 下 杆段 1 5 1 7 m位置 电杆埋深通常在 1 0 1 5 m之 间 电杆 在施工组 立完工后 接 地孔一般在地 面上 0 2 0 7 m之 问 因此 对电杆基础 杆段 下杆段 进行实用新型改型 其位置选在接地孔对 面最合适 也便 于杆段离心制造 其方法 与开设 穿钉孔 相 同 以典 型基础 杆段 下 杆段 设计 为例 预留检测孔设计示 意图如 图 2所示 实用新型说明 1 本段混凝 土为 C 3 0级 0 2 3 6 m 部件总重 6 3 6 k g 2 钢材 Q 2 3 5 焊条 T 4 2 3 检测孔 为实用新 型改型设计 图 2 典 型基础杆段 下杆段 预 留检测孔实用新型设计示意图 3 3电子视频 工业 内窥镜 以下简称 内窥镜 技术 利用现有 的电子视频工业 内窥镜 以下简称 内窥 镜 技术 将 内窥镜 的内窥镜探头 由检测孔伸人 到电杆 地下基础埋深段需要检测部位 采集 电杆 内表 面的状 态图像 并传输到 电杆外部视频监视器上显示 出来 供 检测人员观测 从而实现对 电杆 内表面裂缝缺陷 的无 损检测 检测方法如图 3 所 示 利用 内窥 镜系统对 电杆地 下基础埋深段 内表面的裂缝缺 陷实施 检测 内窥镜系 统通过检测孔进入电杆内 内窥镜系统 由探头 信号 线 柔性软管 控 制器 视频监视器 连 接器和计算机等 组成 探头 由物镜 光源 和 C C D芯 片组成 柔 性软管通 过连接器与外部电源和计算机相连 2 引 将装有探头的 4 1 电杆 2 电杆地下基础埋深段内表面 3 内窥镜系统 4 检测孔 5 支撑套筒 6 内窥镜探头 7 柔性软管 8 视频监视器 9 计算机 图 3 检测方法 原理示 意图 一 2 9 2 0 1 0年第 l 期 混凝土与水泥制品 总第 1 7 1 期 柔性软管通过检测孔放入电杆 1 内 开启光源 照亮地 下基础埋深段 内表面 物镜将 内表 面状态成像 光学 图 像 通 过 C C D芯片摄取 图像 电信号 再通过信号线 传送至视频监视器直接显示出来 供检测 人员观察 调 节控制器可使探头在 同一高度沿圆周转 动 观察环形 带区域 的内表面状态 若发现问题 采集图像通过计算 机存储 下来 以便进一步分析 内窥镜 系统如图 4所 示 4 模拟 电杆埋深段 内表面裂缝检测试 验 1 信号线 2 柔性软管 3 外部控制器 4 视频监视器 5 连接器 6 计 算 机 7 物镜 8 光源 9 C C D摄像头 图 4内窥镜系统示意图 图 5是模 拟 电杆埋 深 段 内表 面裂 缝检 测试 验装 置 电杆制作方法与真实 电杆相 同 模拟待测裂缝 的 划痕 通过粘贴方法固定 在内表 面任意位 置 裂缝大 小以 架空送 电线路运行 规程 D I r 7 4 1 2 0 0 1 中规定 的 0 2 ra m宽度裂缝 为标准 判断待测裂缝是 否超标 电杆其 尺寸 为外径 0 3 m 内径 0 2 m 长度 1 7 m 检测孔 距 离 电杆 底部 1 5 m 开设 在两 纵 向钢筋之 间 直 径为 0 0 3 m 内窥镜 系统 采用徐州麦科 特生产 的 M V E 2 0 J 一 2 0 0 0视频 电子 内窥镜 图 6手持式控制柄 控制 内窥镜的方位 测量时将 装有探头 的柔性软管通过检测孔放入 电杆 内 开启探 头光源 调节外部控制器 使探头 在同一 高度沿 圆周转 动 调节焦距使监视器获得清晰的内表 面视频 图像 图 7为 内窥镜系统检测电杆杆段 内表面无 裂缝视 频图像 通过微观放大检查真实的反 映了内表 面混凝 土情况 图 8为内窥镜 系统检测 的 0 0 1 0 2 m m模 拟 内表 面裂缝的监 视器视频 图像 可见模拟裂缝图像 非常清 图 5 模拟 电杆试验装置 图 6手持式控制柄 控制内窥镜 的方位 图 7 电杆埋深 内表面视频图像 微观放大检查无裂缝 图 8 模 拟 裂 缝 视 频 图 像 0 0 1 N 0 0 2 mm裂 缝 晰 通过收放柔性软管 使探头移动到不同高度位置 采集图像并通过监 视器观察判 断出 内表 面缺陷状态 从 而可 以完成模拟电杆地下段 内表 面的视频 图像采集 和缺 陷状态判断 5结 论 通过对 电杆基础杆段埋深处 内表 面裂缝无损检测 技术 的研究和模拟试验 成功检测 出电杆运行规范要 求 的 0 2 ram模拟裂逢 取得很好效果 主要结论如下 1 电杆基础杆段 由原无预 留检测孔改 型为预 留 一 3 0 一 检测孔设计型式 使电杆线路基础埋深段 内表 面裂缝 的在线无损检测能够实现 不影 响电杆 线路 的正常运 行 且方便安全 2 本文提 出的利 用工业 内窥镜对 电杆基 础杆段 内表面裂缝 的无损检测方法 通过试验验证是切实可 行 的 并 且现场 检测操作 方便 无需对 电杆进行拆 卸 适用于架空送 电线路工程 中各类型 电杆的安全运行检 修 参考文献 1 胡文 忠 钢筋 混凝 土