浅析输电线路地脚螺栓及其特殊应用

李建华

摘要：目前，电力建设如火如荼，而输电线路作为我国电力工业的传输阶段，其安全运行是保障电能传输的关键。螺栓作为一种紧固件，是用来固定输电线路上各种金具部件以及连接各种结构件，是输电线路上一种数量最多、存在范围最广的部件。然而由于输电线路常年处于室外环境，同时长期受到复杂的受力影响极易出现松动或丢失，一旦某个螺栓出现了损坏都有可能出现漏电甚至线路松动等重要隐患，进而影响整个线路的安全，因此及时判断螺栓是否存在缺失是保障输电线路安全运行的关键。为此，本文探讨了输电线路地脚螺栓及其特殊应用，以供参考。

关键词：输电线路;地脚螺栓;应用

引言

在输电线路工程中，地脚螺栓作为杆塔和基础的重要连接构件，其安全性受到了广泛关注。目前针对地脚螺栓的研究多在螺栓受力机理、配套构件设计和安装等方面，对于地脚螺栓的基础研究和特殊条件下的应用很少有系统性总结。

1地脚螺栓性能等级与材质

1.1性能等级与材质对应关系

根据文献的相关规定可知，地脚螺栓材质主要有Q235、Q345、35号优质碳素钢、45号优质碳素钢、40Cr合金结构钢和42CrMo合金结构钢6种。地脚螺栓性能等级标号由两部分组成，分别表示地脚螺栓材料的抗拉强度值和屈强比。屈强比是指材料的屈服强度和抗拉强度的比值。例如性能等级为4.6级的地脚螺栓，其含义为地脚螺栓材质公称抗拉强度值为400MPa，屈强比为0.6，地脚螺栓公称屈服强度为240MPa。按照性能等级分类，地脚螺栓分为4.6级、5.6级和8.8级，并推荐了对应的螺栓材质。根据文献中地脚螺栓的使用情况发现，建设电压等级较高的输电线路工程时，杆塔承受荷载较大，其地脚螺栓材质多为Q345和45号优质碳素钢。然而在文献中并没有与Q345和45号优质碳素钢相匹配的性能等级，两者无法相衔接。工程设计人员遇到该情况时，设计往往较为保守，选择更高强度的材质，造成额外的材料浪费。为更好地使两者相匹配，填补地脚螺栓性能等级和材质之间对应关系的空白，本文提出了一种新性能等级（6.8级）的地脚螺栓，主要用于承载力相对较高的杆塔。

1.2新性能等级（6.8级）地脚螺栓

Q345的抗拉强度小于500mpa，屈服强度比约为0.7。考虑到地脚螺栓的性能等级为5.6级，不宜采用。45号碳钢的抗拉强度达到600mpa，屈服强度比约为0.6，直接机加工后的性能达到6.6级。根据材料特性，45号优质碳素钢经调质处理后，性能等级可达6.8级，屈服强度比高，大于6.6可充分发挥材料的强度性能，从而节省材料，减轻锚栓的重量。综上所述，6.8级地脚螺栓可以用45级优质碳钢制造。针对优质碳素钢45号易断裂、難焊接的特点，推荐采用双头型锚杆，不需焊接，装配方便，适用范围广。

2地脚螺栓的锚固型式

2.1J型地脚螺栓

J型地脚螺栓结构简单，加工方便，一般适用于承受荷载较小的杆塔。J型地脚螺栓末端锚固型式为180°弯钩，弯钩加强了地脚螺栓与混凝土的有效锚固。因较大规格的螺栓加热弯曲比较困难，加工精度不易控制。考虑到J型地脚螺栓承载力小和加热弯曲加工工艺等情况，推荐4.6级地脚螺栓采用J型。根据4.6级地脚螺栓材料强度和加工精度等因素，建议J型地脚螺栓规格控制在M36及以下。

2.2棘爪型地脚螺栓

棘爪型地脚螺栓末端锚固部分采用棘爪型式，3个勾型钢筋均匀分布，并焊接在螺栓上。焊接勾型钢筋时产生的热量可能会对螺栓强度产生不利影响，适用于承载力较高的杆塔。设计时应注意棘爪不得超出混凝土保护层，同时注意不与周边箍筋相碰。如果棘爪与周边钢筋距离较小或相碰，在安装过程中可调整棘爪方向，避免埋置时棘爪型地脚螺栓在锚固部分发生碰撞。根据棘爪型地脚螺栓的材料、承载力和型式特点等情况，推荐5.6级地脚螺栓采用棘爪型。

2.3T型地脚螺栓

T型地脚螺栓组装简单，相比J型地脚螺栓更容易垂直定位，适用于承载力较小的杆塔。T型地脚螺栓末端锚固部分采用锚板型式，4块加劲板均匀分布并焊接在锚板和螺栓上，加劲板在焊接中产生的热量会对螺栓强度造成一定程度的削弱。

3地脚螺栓采购管理、加工和施工注意事项

（1）抓实地脚螺栓的采购管理。严格执行架空输电线路工程地脚螺栓统一由建设管理单位通过电子商务平台采购的规定，严禁施工单位、施工项目部、施工班组自行采购或私自加工地脚螺栓。建设单位要提供地脚螺栓设计图纸、技术规程等明确规范要求给生产厂家，生产厂家严格根据要求进行加工制造，对地脚螺栓的质量负责。地脚螺栓出厂时，生产厂家应按要求规范进行地脚螺栓标识，同一标段中同套螺栓的螺杆与螺母采用唯一且相同的标识。地脚螺栓中的螺杆与螺母应成套配送。（2）在施工环节中，要注意地脚螺栓的标记，以免在施工环节中混合使用。文献中地脚螺栓的标识方法过于复杂。建议采用“标称螺纹长度、结构类型、性能等级和局部热浸镀锌长度”的格式。在施工环节中，从地脚螺栓进入库房到保护盖浇筑的各个工序都需要严格控制，特别是为了保证塔号、地脚螺栓及其配套构件规格、型号相匹配，不得更换大型螺母、垫片等支承构件，以避免倒塔。

4地脚螺栓的特殊应用

地脚螺栓作为一种杆塔与基础的连接构件，在一些复杂地质条件下可以通过调整地脚螺栓构件的方法抢修输电线路，例如线路经过采动影响区、基础下方有坑洞、基础地基处理不当或者基础周边受到渗水影响等导致的轻微不均匀沉降。杆塔基础若存在不均匀沉降，输电线路运行时会有杆塔倾斜、倒塌和断线等重大隐患。针对轻微的不均匀沉降，杆塔虽然有一定的位移变形，但构件应力小，结构承载能力不会有太大削弱，此时不需要更换基础，只需调整地脚螺栓即可扶正塔身，消除杆塔倾斜的负面影响。在设计阶段，若输电线路经过采动影响区，设计人员应根据工程地质勘察资料，结合增加地脚螺栓外露长度和防护大板等处理措施用于后期基础纠偏。在运维期间，若杆塔出现轻微的倾斜，可增加地脚螺栓垫块或调整地脚螺栓垫板消除基础之间的高程差。若杆塔某个基础出现较大沉降，可考虑采用应力解除法或可调式地脚螺栓进行抢修。两种方法实施方案简单、工期短、造价经济，适合推广。

结束语

综上所述，本文明确了地脚螺栓规格选用原则。同一工程应选用第一选择地脚螺栓规格，增大规格级差，降低安装环节混用风险。而关于地脚螺栓还有一些工作尚未完善，例如相关规范需要重新审视，需要进一步修订，为工程人员提供更为及时有效的指导。同时，根据工程实际，结合工程试验，地脚螺栓在应急抢险方面的研究需要深入探讨，为运维抢险提供便利。

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