输电铁塔安全状态的判定和处理措施

输电铁塔安全状态的判定和处理措输电铁塔安全状态的判定和处理措 施施 引言 输电铁塔 包括钢管杆 是电力输配电工程中使用周期较长的 基本重要设施之一 属高耸钢结构构筑物 铁塔建好后长期处 在室外自然条件下 初始的质量状况 所处的自然环境 人为 因素都可能影响到铁塔的安全使用或使用年限 而这种影响对 不同状态和不同类型的铁塔也是不同的 结合杆塔的运行维护 对输电铁塔的安全状态进行判定和处理 是电力设施维护管理 的重要方面之一 目的是找出并消除输电铁塔不安全因素 达 到或延长输电铁塔的正常使用寿命的目的 对输电线路的安全 运行和使用提供可靠的安全保障 1 铁塔结构方面 输电铁塔一般设计使用寿命为 30 年 30 年的安全使用期 是综合考虑到自然气候 金属疲劳强度 防腐等因素 其结构 方面应满足这一指标 结构的安全性 适用性 耐久性总称为 结构的可靠性 结构的可靠性在正常使用设计的极限状态下是 否可靠 是铁塔结构设计和结构安全的关键 而极限状态的判 别是一个材料 结构力学的计算过程 因用料大小 荷载大小 交叉材多少 塔段高低 根开大小 地理位置等不同而不同 铁塔受力如何 铁塔结构的现状能否承受就是判别过程 1 1 影响输电铁塔受力的因素和设计原则 对于输电铁塔而言 结构受力主要以风荷载为主 辅以导 地线型号 自重 覆冰 地震 施工检修荷载及温度变化作用 等 通常直接影响铁塔受力的因素主要表现为 1 线路所属气象区即线路途经地区的基准风压标准值或设 计风速及环境污染程度等 以安徽地区 220kv 工程为例 江北 地区设计风速一般为 25m s 江南山区一般为 30m s 基准 风压标准值 wo 和风速 v 的关系为 wo v2 1600 2 导地线型号 数量 3 铁塔自身的外形轮廓尺寸 在以上几个因素中 又以 1 2 两项为主 在取得基本设 计风速 导地线型号 数量及铁塔塔高等要求基本资料后 按 国家现行有关设计规程规范进行铁塔的内应力分析计算 得到 相应构件的材料规格尺寸和节点信息 并在满足使用条件的基 础上进行结构优化 确定最终外形尺寸形式等 当线路路径所 属地区环境污染严重 污秽等级高时 附近有矿山 化工厂酸雨 区等 即对铁塔防腐有较大影响时 应对结构构件进行加大 加 强处理 1 2 目前使用的主要塔型情况及结构上可能存在的问题 目前运行使用中的铁塔主要有自立式角钢铁塔 拉线角钢 塔和钢管杆等型式 存在的问题主要表现为 1 2 1 铁塔焊接问题 自立式角钢塔全塔整体焊接主要问题为铁塔使用期 耐久性 因节点为焊接 而焊接面有限 焊接处金属疲劳或可能裂纹而 没有保障 如无其它问题 焊接牢度 防腐等 使用期在 25 年 左右 应根据实际情况鉴定换塔 1 2 2 铁塔用料问题 塔材用料要按现在规程规范以及使用要求 早期的铁塔设 计较现在的设计等级低 部分铁窄用料较小 塔材的大小与根 开 塔段大小 内外交叉材用量也不合理 另外 当时钢材的 加工 材质以及防腐措施均与现在的水平无法比拟 因此其安 全可靠性存在问题 但各塔型情况互有差异 1 2 3 铁塔结构问题 结构情况应逐塔而异 主要需外形观察 图纸复算 个别 塔型的局部主材变化为突变 引起局部刚度差异较大 对结构 受力不利 在材料使用合适情况下 塔身开合角应尽可能平滑 过渡 避免在某一节点塔段大幅收身 引起该处节点应力集中 在早期的铁塔中因种种原因存在不少这种情况 针对这种情况 可在维护管理中应经常性认真检查节点板厚度 边距等 更不 能缺损螺栓 否则会造成塔材变形 塔身倾斜 已发生倾斜的 需及时加固并作鉴定处理 1 2 4 节点及关键部位问题 节点及关键部位中 如 铁塔塔段连接板和主要交叉连板 塔段连接用内外包角钢是铁塔结构连接可靠性的关键 保证了 铁塔整体受力均匀结构稳定 连接板 包角钢大小 厚度 孔 边距 火曲度 螺栓数 设计时已有要求 日常维护管理中 检查 紧固 复核是重点 如有缺损变形应及时整改 1 2 5 铁塔设计问题 铁塔设计时是根据使用要求的荷载计算的 不同用途铁塔 荷载不同 结构设计用料也不同 早期铁塔承受荷载较小 塔 段截面较小 后期为增加负荷而更换型号较大的导地线或塔身 上加挂光缆等均会增加铁塔上的荷载 使用过程中荷载变化或 增加荷载较大时 应结合现场勘查并对铁塔进行复算 保证结 构安全可靠 1 3 钢管杆可靠性判定 近年逐渐增加的钢管杆 整体结构简洁 美观 占地较少 可靠性较好 但对设计 制造 基础土建 安装施工都有较 高的要求 需加强日常管理维护中的观察 重点是垂直度 基 础是否沉降 焊缝状况 少量或某段垂直偏差可以调整 大幅 或整塔偏差需及时查找基础是否有变化 焊缝主要检查焊缝处 镀层是否脱皮 是否有裂纹 从而对其可靠性有较好的判定 1 4 加工安装技术要求 铁塔有规范正确的设计 还必须有规范正确的加工 安装 方能达到设计的可靠性指标 加工安装中 不能任意扩孔 安 装时机械扩孔数量不大于 5 包角钢应采用机械加工 不能 在主材上氧割 保证各构件的尺寸规格 螺栓等级 数量 各 构件的原材料特殊性 镀锌防腐质量等满足设计要求 铁塔安 装应保证各构件安装时不出现变形损坏 错装 漏装等 保证 全塔垂直度不超过规范要求 对于连接点 连板塔脚等易发生 问题的关键部位 加工安装时特别需注意 2 铁塔防腐方面 金属在自然状态下均会发生氧化 腐蚀 在特殊环境下会 加快这种反应 有一定的防护后会减缓这种反应 铁塔由普通 低合金钢或低碳钢制造 不加防护氧化锈蚀年约 0 1 一 lmm 不采取有效的防腐措施使用年限不长 铁塔的使用期 30 年是与 有效防腐有直接关系 有效的防腐办法很多 使用防腐漆 涂 覆不同的金属镀层等都是有效防腐 一般油漆使用期较短 需反 复进行 综合成本大 热镀锌是一种利用不同电位金属保护作 用防腐的有效防腐工艺 热镀锌浸镀可从铁基母材到纯锌层生 成不同比例的金属相而保护铁基 一次完成 较长的使用期 综合成本低 时目前使用最广泛和成熟的一种防腐措施 铁塔热浸镀锌 国家有专门的技术标准规范要求如 广播 电视钢塔桅防腐蚀保护涂装 gy64 89 安徽地区实用的锌层厚 度为母材 80mm 8mm 以上为 86 母材 80mm 80mm 以下为 65 岭 2 1 铁塔地上部分应符合的技术标准 铁塔地上部分必须全部有符合技术标准的热浸镀锌 表面 光洁 无大面积缺损 完好的热镀锌层一般无需日常保养维护 2 2 铁塔连接镙栓的要求 铁塔连接螺栓均应采用冷镦热浸镀锌螺栓和螺母 2 3 现有铁塔防腐方面存在问题 1 全塔无热镀锌 刷漆防腐 2 全部或部分螺栓无热镀锌 采用电镀锌或刷漆 3 部分构件镀锌质量不好有缺损 4 部分构件或增加构件无热镀锌 2 4 防腐方面存在问题的处理 2 4 1 全塔未进行过热镀锌 刷漆防腐 刷漆防腐也是一种防腐方法 一般防锈漆母材处理较好情 况下可连续使用 5 年以内 以后隔年应重新清洁刷漆 但实际 过程中重新刷漆难达到理想效果 外观有油漆 但漆膜内仍继 续锈蚀 锈蚀面加大 锈蚀度加深 母材防护防腐周期进一步 缩短 针对这种情况提出 1 铁塔结构构件良好 原添面或镀层尚在 局部锈蚀添面 脱落 可认真清洁 隔 2 年一次刷漆防腐 正常使用 但整塔 使用寿命将有很大缩短 2 铁塔结构构件良好 原添面或镀层完全脱落 母材有浅 度锈蚀形成麻点 卡尺测量母材厚度不变 此时该铁塔需认真 除锈清洁 刷防锈漆 二遍 如处理质量良好 可继续使用 5 年 以上 但应隔 2 年刷漆一次 3 铁塔结构构件完整 原添面或镀层完全脱落 母材有较 深锈蚀或锈涨 去除锈蚀层 卡尺测量母材厚度已不足 此时 该铁塔刚度和强度已发生变化 可靠性差 应及时考虑拆除或 更换相应构件 2 4 2 全部或部分螺栓锈蚀 铁塔结构构件良好 因采用非热镀锌螺栓可能造成全部或 部分螺栓锈蚀 此时应及时更换所有锈蚀螺栓 特别是关键部 位螺栓 防止罗纹锈蚀脱帽 2 4 3 部分构件锈蚀或局部锈蚀 按原构件大小 规格 尺寸更换锈蚀构件或局部防腐处理 铁塔不易更换件如塔脚等 应采用砼及沥青保护 3 基础方面 3 1 基础的设计和施工 基础的设计主要根据现场的地质条件和上部塔架传递的作 用力 按照现行的地基基础设计规范对基础的抗拔 抗倾覆 地基的抗压能力以及基础本身的强度进行优化验算 选择最优 方案 得出基础形式和大小尺寸 基础的钢筋的规格数量 混 凝土的等级等 目前铁塔的基础一般采用刚性台阶式 柔性大板式 联合 基础 人工挖孔灌注桩等形式 其中以刚性台阶式基础应用最 为广泛 其次挖孔灌注桩近年来因钢管塔的增多而增多 基础的施工主要根据基础图纸 按照现行的施工规范保质 保量的完成 并拥有现场施工记录 混凝土试块和钢筋的各项 性能指标等资料 加强现场管理力度 杜绝偷工减料 随意修 改设计的大小尺寸等不良行为是关键 消除铁塔建成后的隐患 3 2 地基基础存在的问题 高耸结构设计规范 规定对于地基允许有一定的变形 对于高度在 20 50 米的结构 沉降允许值 高压缩性粘性土 400mm 低 中压缩性粘性土 砂土 200mm 倾斜允许值 tg 0 006 为倾斜角度 地基基础存在的问题主要表现为 1 基础发生不均匀沉降 倾斜 2 基础部分被拔出地面 3 基础混凝土氧化剥落 露筋 4 基础地脚螺栓锈蚀 5 基础周围取土或堆放污染物 3 3 基础部分存在问题的处理 1 基础发生不均匀沉降 倾斜原因可能是因地质勘查 设 计 施工不妥以及塔上荷载变化造成 此时首先应对原设计 施工资料重新审查核算 找出主要原因 加固基础 严重时拆 除重建 2 基础部分被拔出地面设计标高地质资料不准 设计计算 不准 无设计或先施工后补设计资料等原因都可能造成 此时 主要需及时找出原因 及时加固处理 严重时须请设计 施工 部门鉴定后拆除重建 3 基础砼氧化剥落 露筋 其原因可能是施工时未按设计 规范配料施工 或使用年限已久正常氧化 一般较轻情况下可 整改 修补 加固 回填土夯实 严重情况下请设计 施工部 门鉴定后加固处理或重建 4 基础地脚螺栓锈蚀或接地系统地上部分锈蚀 基础螺栓 是未镀锌件 直接接触水和大气易发生锈蚀 处理措施是未镀 锌部分用砼保护或涂覆沥青 5 基础周围取土或堆放污染物 基础周围取土可能给基础 受力造成影响 基础耐久性受损害 应严禁在塔下取土 如发 现有此情况 应及时回填夯实 由于污染物可能会对基础砼 钢筋或塔体产生腐蚀 因 此 基础周围不允许堆放污染物 如 有应清除 4 结论 输电线路从工程建设程序看 有选线 线路路径 塔位 地 质勘察 设计 基础施工 铁塔加工制造 安装 运行使用 从项目上看 有土建 金属加工 制造 安装 涉及到的范围 和科目很多 铁塔建成后 风吹日晒 雪雨雷电 人为偷盗损 坏等 各种情况均可能发生 所以对于