输电线路铁塔纠偏的实例分析与方法探究

1 铁塔倾斜概况

随着上海城郊地区的大力发展，城市转型进程日益加快，同时为了响应政府的号召，很多地区都开展了“五违”拆除工作，对输电线路走廊内铁塔本体造成了巨大的压力。除此之外，人为开挖、大面积堆土、非正常撞击等也是造成铁塔倾斜的诸多原因之一，严重影响输电线路的安全运行。220kV渡威2121/2122线是上海地区西部走廊的重要线路之一，全长18.8公里。所倾斜的9号塔地处嘉定区黄渡镇，铁塔型号为ZTSS1+5，塔高45300毫米，铁塔基础根开分别为7560/4924毫米。经运维人员实地勘察与测量，9号塔横线路方向向左侧倾斜1180毫米（面向大号侧），顺线路方向向大号侧倾斜380毫米。

2 现场实测数据分析

2.1 倾斜度计算

由现场实测的数据可计算出横线路方向的倾斜度：

式中G1为铁塔横线路方向的倾斜度；D1为铁塔横线路方向的倾斜距离；H为铁塔的标高。同理可计算出顺线路方向的倾斜度G2=0.84%；综合倾斜度G=2.74%。根据DL/T741-2010《架空输电线路运行规程》，杆塔的倾斜程度不应超过表1的规定。已知220kV渡威2121/2122线9号塔高45.3米，所计算出的综合倾斜率G=2.74%，又由表1可知杆塔的倾斜最大允许值，由此可得出结论：9号塔倾斜率远大于最大允许值，对电网的安全运行构成威胁，所以需采取纠偏的方式进行修复。

2.2 基础下沉计算

假设塔身未变形，可根据测量的铁塔横线路方向以及顺线路方向的倾斜值，利用相似三角形原理即可粗略计算出各基础的下沉值：

式中，Δh1为1号脚相对于4号脚的累计下沉量；Δh2为2号脚相对于4号脚的累计下沉量；Δh3为3号脚相对于4号脚的累计下沉量；D1为铁塔横线路方向的倾斜距离；D2为铁塔顺线路方向的倾斜距离；L14为1号脚和4号脚的水平距离；L34为3号脚和4号脚的水平距离；H为铁塔的标高。

3 铁塔倾斜原因及分析

3.1 铁塔倾斜原因

输电线路杆塔在其设计、运输、施工、运行等环节均可能出现引起杆塔倾斜的因素，通过对近几年上海地区的杆塔倾斜案例进行归纳分析，可归纳出以下三种主要原因。

设计误差。一般在设计杆塔的过程中会考虑铁塔的预偏，即在杆塔运行后所受挠度的反向预先设置一段位移。如果设计时预偏考虑的偏大或偏小，极有可能会引起超出误差值，为杆塔投运后埋下隐患。除此之外，从设计到施工，大大小小的误差在所难免，如不能有效的将误差控制在有效范围内，也极有可能会造成杆塔倾斜。

受力变化。随着城市的发展一些老线路已无法满足要求，随之而来的就是线路改造，更换绝缘子型号、导地线型号、金具吨位等也有可能会引起杆塔受力变化，造成杆塔倾斜、甚至倒塌事故。在环境温度较低的冰雪天气，杆塔、导线、金具等可能会覆冰、覆雪，也会造成同样的结果。如何在需求增大的情况下、恶劣天气的情况下保障输电线路安全运行，也对运维人员提出了巨大挑战。

基础沉降。基础沉降是造成输电线路杆塔倾斜最为常见、也是最主要的原因之一。随着线路走廊下的环境日益复杂化，大量堆土、塔材偷盗、过度开挖、机械施工造成铁塔角钢变形等现象屡见不鲜。据统计表明，随着防盗螺栓以及点焊技术的大量普及，塔材偷盗现象基本被遏制，但大量堆土以及过度开挖是造成基础沉降的比率居高不下。上海地区的铁塔基础一般都采取倒梯形，一旦基础受到较大的不均衡力或者基础埋深处遭到外力破坏，极有可能造成铁塔不同程度的倾斜。所以这也是在今后巡视过程中值得关注的问题之一。

3.2 倾斜原因分析

通过现场实地勘察得知：渡郊2121/2122线9号塔处于场地边缘，3号脚与4号脚靠近一条小河，1号脚与2号脚周边有少量堆土。通过计算可知，以4号脚为基准，1号脚和2号脚的沉降量远大于3号脚，说明1号脚和2号脚基础所受压力要大于3号脚基础。又结合渡郊2121/2122线9号塔-10号塔场地内近期动工频繁，可得出以下主要结论：渡郊2121/2122线是九十年代投运的老线路，线路较低，基础承受力差，地理位置复杂，周边长期施工。加之铁塔靠近河流，周围土质不均匀，可能使得埋深土质的流失，长期运行难免会造成铁塔倾斜；受周边的环境的影响，厂房的大量兴建与拆除，大型机械的频繁使用，建筑垃圾的随意堆放，使得铁塔不得不承受剧烈变化的外来负荷，造成铁塔不同程度的沉降，从而最终导致铁塔倾斜。

4 倾斜纠偏手段

4.1 几种基本手段介绍

铁塔发生倾斜后，为保证输电线路的安全运行，必须采取必要的纠偏手段。此外，由于纠偏手段多种多样，不能随意使用，所以必须根据现场勘察的实际情况，结合纠偏手段的可行性和经济性，选出最为合理的纠偏方案，加以实施。

降低基面纠偏。方案使用前，应先将基础周围的堆土、杂物等清理完毕。通过前期的测量与计算，选出最低的基础为基准面，凿开保护帽将地脚螺栓拧松，利用吊车抬升高于基准面的塔腿，将偏高的部分凿掉，将铁塔调平。此方法多运用于角钢铁塔，实施费用低，经济性好，缺点是铁塔一旦被凿掉就无法挽回，对前期测量和计算提出了较高的要求。

升高基面纠偏。通过前期的测量与计算，选出最高的基础为基准面，凿开保护帽将地脚螺栓拧松，利用吊车抬升低于基准面的塔腿，在原地脚螺栓上加装一个相配套的螺纹套管，加装一根穿过塔脚板的螺杆并与螺纹套管相连接。在塔脚板与基础之间加以混凝土填塞牢固，将铁塔调平。此方法也是常见的纠偏手段之一，多运用于土质较松地带，但其经济性不如降低基面纠偏。

增设接腿纠偏。此方案主要运用于具有法兰盘的钢管杆或钢管塔。通过吊车或其它顶升装置将塔体升高到特定的位置，在基础与法兰之间加上一个一定高度接腿，利用此接腿使铁塔调平。此方案适用于铁塔设计误差所导致的倾斜以及基础沉降所导致的倾斜，铁塔塔材变形所导致的倾斜不在此范围内。

4.2 本案例所使用的手段

根据前期测量以及现场实际地勘察，通过各方案经济性比较，220kV渡威2121/2122线9号塔采用降低基面纠偏最为合理。现场选用两台25吨的吊车，拆除保护帽，拧松地脚螺栓，然后分别抬升铁塔的3号脚与4号脚，相应的凿去3号脚立柱20cm，凿去4脚立柱24cm。起吊前，吊车应做好相应的安全措施，吊车撑脚要升足，利用钢丝绳起吊时要打保护绳，同时起吊时要特别注意吊车各撑脚的受力情况。