自立式输电线路铁塔纠偏施工研究

徐惠新，沈 彬

（国网上海市电力公司上海送变电工程公司，上海 200235）

某220kV变电站进线工程，在施工完成后发现其中一基塔基础预偏值较大，立塔架线后发生外倾斜超标现象。发生倾斜的塔型为JGT4S1-18，可架设4回路双分裂导线的钢管角钢混合结构的铁塔，铁塔高度为55.1m，塔重为55.7t，基础为灌注桩形式，铁塔向外角侧倾斜1.62m，其倾斜率达到29.4%，大大超过了安全运行的相关要求，根据运营单位要求，需对该铁塔进行纠偏处理。

为了解决输电线路铁塔倾斜的问题，本次研究对自立式输电线路铁塔倾斜，采取铁塔整体提升配以铁塔腿部结构局部改造的措施进行纠偏，解决输电线路铁塔由于倾斜而造成的安全运行问题，从而确保输电线路始终在良好的状态下安全运行。

1 输电线路自立式铁塔倾斜的原因分析

1.1 基础不均匀沉降

（1）勘探设计原因

由于初始地质勘探不准确，未发现地质复杂条件，可能存在软塑、可塑地质、暗河、灰岩和溶洞，在设计未进行相应加固、补强改造，直接套用一般通用基础设计，或者基础形式选择不当，导致不适用现场地质条件，以致引起了基础不均匀沉降，造成铁塔的倾斜。

（2）自然因素

国内外也存在由于山体滑坡、暴雨导致泥土流失、洪水冲刷、地下水位变化、地震等自然灾害导致基础不均匀沉降，以及严重覆冰灾害，导致导线重量、张力发生改变，铁塔不能承受荷载变化发生构件变形，都是造成铁塔的倾斜原因。

1.2 外力因素

（1）在输电线路铁塔基础周围违章建筑、开挖鱼塘等大面积取土、大体积堆土、爆破等引起铁塔周围地形发生变化，导致铁塔的倾斜。

（2）塔材被盗现象日益严重，不仅是主材，即使小材、螺栓被盗，也可能导致铁塔倾覆的严重后果。

2 纠偏方式选择

（1）通过更换铁塔最下段主材进行纠偏，此方法需考虑停电施工，松开铁塔两侧导地线及光缆，并拆除铁塔进行更换，不仅停电时间长，对电网安全运行危害大，施工成本大，而且本次研究线路处闹市区，无法松下导线光缆，所以不适用。

（2）降基面处理调平纠偏，对发生倾斜的铁塔基面高差进行测量，然后对基础进行一定的加固处理，对超出标准高度的立柱基面，采用千斤顶顶升铁塔，凿去偏高部分基础基面，再利用铁塔自重，用千斤顶下降铁塔的方法，使铁塔纠偏，但这种方法只能处理基面高差偏差较小的案例，本次研究的外倾铁塔基面偏差达260mm，不适用。

（3）先整体开挖用平面框架梁加固基坑，基础侧面植钢筋，平面框架浇筑混凝土，再通过顶升框架梁回复基础高度，再在基础底面注浆（水泥浆），完成纠偏，但这种方法只适用与较小吨位铁塔基础，不适用本次220kV 4回路双分裂导线灌注桩基础。

（4）在基础下地质条件满足承载力的情况下，本次研究提出，可以增加接腿来调平纠偏，先采用顶升装置，将塔体提升至设定高度，在原塔腿段与基础基面之间增加一设计指定高度的接腿，通过增加的接腿，来调整铁塔的整体倾斜度，以满足安全运行的相关要求，还可根据顶升后基础顶面的倾斜，有针对性地设计接腿，这种方法不仅适用绝大多数基础形式，也不用松下导线，拆除铁塔，所以适用于本次纠偏。

3 纠偏实施

3.1 液压顶升系统

根据铁塔偏斜大小及原有铁塔结构，设计在铁塔底部增加构件，包括受拉两腿主管底部增加构件，构件样式详见图1，所有铁塔使用液压千斤顶顶升施工，顶升装置结构详见图2、图3。

图1 塔腿增加构件示意图

图2 顶升装置结构图1

图3 顶升装置结构图2

所有千斤顶顶升施工，铁塔受压两腿或受拉两腿需同时施工，每腿顶升装置两侧各布置1台500kN千斤顶；连接金具选用直角挂板或U型环（42t）、球头挂环（42t）、碗头挂板（42t），通过球头挂环的转动控制角度，通过U型环长度或个数控制金具长度，有效的与下方的焊板相连接，连接金具每条塔腿5套，连接金具结构详见图4，焊板结构详见图5，液压顶升装置结构详见图6。

图4 连接金具

图5 焊板

图6 液压顶升装置

3.2 顶升施工准备

（1）顶升后增加的构件高度由设计根据铁塔实际外倾值及标准值确认，由于需顶升的钢管塔外倾超标，所以受拉两腿主管底部增加构件。

（2）顶升装置按设计要求加工，顶升千斤顶加底座，使其在顶升过程中更加稳固。由于千斤顶进程限制，需在底座下增加垫块，垫块需平整，底座与垫块用螺栓连接，面积与底座相同，使千斤顶更加稳固，详见图7。

图7 顶升装置底座结构图

（3）顶升施工前需在塔脚周围及对角方向设置φ15.5mm钢丝绳，连接6t手板链条滑车，防止顶升过程中塔腿外扩，在塔腿与地脚螺栓相互抵触时，可以相应调节。

（4）液压千斤顶与顶升装置接触面需设防滑垫板，以防液压千斤顶滑动。

（5）连接板于塔腿加强筋的焊接量需设计确认，连接板上连接空需在同一直线、同一水平高度上，

（6）顶升施工场地需做清理，保证千斤顶放置位置场地平整，夯实。

（7）铁塔位于闹市，没有松线条件，经过讨论及计算，决定同时放松铁塔两侧导线张力，将原来每根导线张力放松，张力放松根据计算导线线长，决定每根导线加钢丝绳套长度，铁塔导线合力反方向侧打设临时施工拉线。

式中c——导线水平合力；

a，b——导线两侧水平张力。

每根拉线上安装一个电子拉力器，控制拉线张力，可以较精确的平衡导线合力。

3.3 顶升施工

（1）施工时4台500kN千斤顶同时顶升时，以保持升降的同步进行，防止受力不均，物体倾斜而发生事故。

（2）顶升装置及连接金具就位后，液压千斤顶顶升前先将需顶升塔腿预埋螺栓螺帽全部拧松10mm，液压千斤顶油程再慢慢地进程，待两侧都受力后停一下，仔细检查连接金具受力情况，受力不均时，通过顶升装置上方插入钢片调节，保证5套连接金具受力均衡。调整后如无任何问题再决定油程的进程速度。

（3）由于垂直度误差较大，当需顶升塔腿的顶升高度增加后，另外两条不需顶升的塔腿靠顶升塔腿侧也会同时抬起，因此要根据实际情况将这两条塔腿的螺帽拧松。但必需强调该螺帽在顶升全过程中必须保证一帽平口，以确保施工安全。

（4）顶升过程中，平衡导线合力的拉线通过手板链条滑车同时放松。

（5）铁塔顶升高度较大，但500kN液压千斤顶一次顶升最大高度有限。因此在顶升过程中需进行转换，转换采用当顶升至一定行程后加临时搁置镦，再将顶升装置临时加以固定，在液压千斤顶底座下加高垫块，最后重复顶升，反复操作，直至可以装入构件。

（6）铁塔顶升时，垂直度测量使用二台“2”秒级经纬仪置于铁塔的“90度”之间方向进行监视测量，由于铁塔外框是斜线，因此垂直度测量必须以铁塔底至顶的中心线为准，测量期间二台经纬仪需不断地报出液压千斤顶顶高时的铁塔倾斜变化数据，让指挥人员及时调控指挥液压千斤顶进程高度。

3.4 顶升结果

铁塔恢复导线后，铁塔倾斜率由纠偏前的29.4‰恢复到纠偏后的2.90‰，外倾值明显减小，符合验收标准，满足业主及运营单位的要求，纠偏效果显著。

4 研究成果

本次研究提出的增设接腿调平纠偏方法成功应用于工程实践，该法是一种可以用于解决铁塔由于多种原因造成的倾斜的纠偏方法。顶升施工方案工艺的应用实施，解决了钢管塔外倾超标问题，能应用到各地区各级电压等级的输电线路上，解决了输电线路铁塔倾斜而不能安全运行的问题。研究出的自立式输电线路铁塔纠偏装置在实际应用中使用效果较好。

在经济性方面，使停电作业时间可缩短50%以上，对电网影响小；可省掉基础和拆立塔施工机械设备、材料和工器具，设备、材料费可节省70%以上；耗工少，人工费可节省75% ；作业时间短，安全隐患减少。

本研究对输电线路铁塔倾斜的各种因素进行分析，收集多种以前铁塔纠偏的方案措施，结合本次实际情况，研究使用增设接腿调平的纠偏方法，解决输电线路铁塔由于倾斜而不能安全运行的问题，并能应用到各地区各个电压等级的输电线路上，从而填补了输电线路铁塔倾斜纠偏问题的空白，有一定的社会效益和经济效益，是一种值得广泛推广的方法，为以后输电线路铁塔倾斜的纠偏提供借鉴。

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