鐵塔地腳螺栓及塔腳銹蝕嚴重的修復加固

鄧小康

(廣東電網有限責任公司惠州供電局，廣東 惠州 516000)

1　概　述

鐵塔是輸電線路的重要組成部分,除承載本體自重外，還承載了絕緣子、金具、導地線垂直檔距的重量以及作用在導地線的各種外力。這些力將使桿塔產生上拔及下壓力并通過鐵塔主材、塔腳經地腳螺栓連接的基礎傳遞到大地。由于輸電鐵塔長期處在野外，極易受外部環境影響而產生材料性能下降。日常巡視中，運維人員經常會發現塔材與保護帽接縫處的塔材有銹蝕痕跡。若任由銹蝕現象繼續發展，自然降水將沿著保護帽與塔材的接縫滲入，造成塔腳板及地腳螺栓的進一步銹蝕。

2　銹蝕情況分析

2.1　打開檢查

為詳細了解塔腳板銹蝕情況，運維人員需將保護帽拆除，對地腳螺栓及塔腳進行深入檢查，了解鐵塔的塔腳板及地腳螺栓銹蝕的嚴重程度。測量銹蝕后承力構件尺寸，包括塔腳板厚度及地腳螺栓直徑，與竣工時尺寸進行對比，進行受力評估，保證鐵塔承載力滿足開展后續加固工作的要求。

檢查過程不得破壞鐵塔承力構件，若承力構件發生破損，應立即停止檢查，采取必要的防護措施，保證不發生倒塔事故。

2.2　受力情況分析

鐵塔將承受的荷載及自重通過塔腳及地腳螺栓傳遞給基礎，再由基礎傳遞到大地。塔腳及地腳螺栓均屬于軸心受壓構件，各總型號的鋼材抗壓承載力與鋼材的面積成正比。

F=σA

式中，F為抗壓承載力；σ為鋼材抗壓強度；A為鋼材截面積。

塔腳及地腳螺栓銹蝕后，截面積逐漸變小，抗壓承載力也逐漸變小。

F＇=σA＇

式中，F＇為剩余抗壓承載力；σ為鋼材抗壓強度；A＇為剩余截面積。

塔腳為鋼板焊接結構，截面積為鋼板厚度與寬度的乘積。

A=dl

式中，A為塔腳截面積；d為鋼板厚度；l為鋼板寬度。

地腳螺栓為實心圓鋼，截面積與直徑相關。

式中，A為地腳螺栓截面積；d為地腳螺栓直徑。

承載力損失為銹蝕后承載力與原承載力的比值即：

式中，P為承載力損失。

塔腳板承載力損失即為鋼板厚度的損失值與原鋼板厚度的比值：

P=1-A'/A=1-(ld')/(ld)=1-d'/d

式中，P為承載力損失；d為鋼板厚度。

地腳螺栓承載力損失公式如下：

式中，P為承載力損失；d為地腳螺栓直徑。

經計算分析后，若承載力損失大于規程規定，則必須對鐵塔地腳螺栓及塔腳進行加固。

3　制定加固方案

對銹蝕情況分析后，有針對性地研究總結后，得出新建基礎法、焊接補強法、植筋混凝土補強法等三種有效的解決方案。

3.1　加固方案介紹

3.1.1新建基礎法

在原塔位基礎附近新建基礎，將鐵塔移至新基礎上,可徹底解決原地腳螺栓及塔腳銹蝕問題。

3.1.2焊接補強法

若地腳螺栓腐蝕程度不嚴重，可將塔腳板及地腳螺栓用高強鋼板進行焊接，以達到補強效果。

3.1.3植筋混凝土補強法

植筋混凝土補強法是在原基礎上鉆孔植筋形成鋼筋籠，然后再澆筑混凝土的補強方法。第一步，在原基礎上鉆孔，鉆孔時應盡量錯開基礎鋼筋；第二步，將鋼筋插入已鉆好的孔洞中，使用新型環氧樹脂填縫，使植入的鋼筋與基礎結合牢固；第三步，將銹蝕部分除銹后涂抹改性瀝青防腐材料；第四步，在植入的鋼筋籠上澆筑混凝土，澆水養護14天。

3.2　方案比較選擇

新建基礎法防護效果最好，但必須有適合改建的地形，如果沒有合適的地形則無法實施，且在運線路停電困難，會造成巨大經濟損失。焊接補強法補強效果較差，且焊接過程會加重塔腳及地腳螺栓的截面損失，塔腳強度下降，一旦操作不當，將會對鐵塔受力構件造成不可逆破壞。植筋混凝土補強法防護效果、造價及安全性俱佳。綜合考慮，選擇植筋混凝土補強法。

4　執行加固方案

選定加固方案后，可按方案開展施工圖設計。在施工前，對使用的材料進行嚴格的檢驗和預試，合格后方可使用。施工人員根據現場施工圖，對鐵塔進行現場加固。

4.1　植筋

將基礎保護帽拆除，清理干凈，準備好工具材料。鉆孔前，根據設計圖紙在基礎上做好標記。鉆孔時應時刻注意孔徑不得超過螺紋鋼筋直徑的1.2倍；鉆孔過程中如發現鉆頭碰到堅硬物體時要立即停止鉆孔，防止鉆壞基礎內部的鋼筋；鉆孔過程中，工作人員需佩戴護目鏡；鉆孔完成后，將孔內的粉塵清理干凈。將鋼筋垂直固定在孔隙內，使用新型環氧樹脂填縫，使植入的鋼筋與基礎結合牢固，再將鋼筋焊接成方形鋼筋籠。

4.2　防腐

將地腳螺栓及塔腳板表面的鐵銹用汽油清洗干凈，在地腳螺栓、塔腳板及鋼筋籠的外表面涂抹改性瀝青防腐涂料，對鋼部件進行有效的防腐處理。

4.3　澆筑混凝土

待瀝青涂料自然干燥后，在鋼筋籠外部支模，澆筑符合設計標號的混凝土，對整個鋼部件進行包裹加固。將混凝土充分振搗后進行14天的澆水養護，確保混凝土具備設計強度。

5　加固效果評估

采用植筋混凝土補強法對鐵塔地腳螺栓及塔腳進行加固，可保證鐵塔的塔腳及地腳螺栓免于遭受外部環境侵襲，從源頭上消除了銹蝕的可能性。另外，加固形成的鋼筋混凝土柱不僅固定住了鐵塔下部鋼材，還增加了基礎的抗壓承載力，加固效果立竿見影。

6　結束語

隨著我國電網日益龐大，輸電線路能否安全穩定運行關系到整個電網的安全穩定。本文所探討的內容對輸電線路運維精益化至關重要，可有效減少輸電桿塔安全事故，提高鐵塔地腳螺栓及塔腳板的強度及抗腐蝕能力，是線路運維精益化的強力助推器。本項研究可在各輸電線路運維管理部門進行推廣，應用前景廣闊。由于其可以大幅提高鐵塔地腳螺栓及塔腳板的強度及抗腐蝕能力，在無形中產生了巨大的經濟效益，必能對線路運維工作的發展起到積極的推動作用。