沿海地區鋼結構廣播電視塔維護實例

盧 詩 馮德志 陳子賢

（作者單位：廣西廣播電視技術中心北海分中心）

廣西廣播電視技術中心北海分中心所轄一座直屬廣播電視無線發射臺，在用的一座150 m發射塔，為四邊格鋼結構塔，于1994年建成并投入使用。鐵塔地處沿海，常年受海風侵蝕，潮濕多鹽的環境導致金屬構件腐蝕嚴重，耐用年限縮短。因此，需要結合鐵塔所處環境特點，根據鐵塔的實際運行狀況，制訂維護方案，并實施整塔維護，進一步提高鐵塔抗風抗腐蝕能力，確保廣播電視塔安全運行[1]。

1 鐵塔安全檢測

為全面掌握鐵塔運行狀況，廣西廣播電視技術中心北海分中心委托第三方專業檢測機構對鐵塔進行安全檢測鑒定，并根據檢測情況、評估數據等提出處理方案，檢測鑒定具體情況如下：

1.1 檢測的主要項目和情況

檢測情況：螺栓機械性能、螺栓洛氏硬度、螺母維氏硬度等符合相關規定要求；對螺栓連接進行檢測，發現部分螺栓有以小代大、松動及銹蝕的情況；對桿件質量進行檢測，發現多處桿件出現嚴重銹蝕情況；整體垂直度檢測滿足要求；對基礎情況進行檢測，發現基礎無裂縫、無下沉或變形；接地電阻測試合格。

1.2 結構核算

鐵塔永久荷載主要包括四邊內平臺、微波天線、面包天線、雙偶極板天線等。通過對鐵塔荷載情況進行檢查，并依據有關核算標準，對風荷載、荷載及作用效應組合等進行計算，得出主柱、桅桿段、斜桿、結構位移、主柱螺栓、斜桿螺栓等的核算結果。主柱核算：經結構計算受力分析，主柱最大應力小于強度設計值，滿足規范要求。桅桿段核算：經結構計算受力分析，綴板（條）應力小于強度設計值，滿足要求。斜桿核算：經結構計算受力分析，一風向和二風向最大應力小于強度設計值，滿足規范要求。結構位移核算：經結構計算受力分析，在正常使用極限狀態下水平位移小于限值，滿足規范要求。主柱螺栓驗算：經結構計算受力分析，主柱螺栓（多個塔段）拉力計算值大于強度設計值，不滿足規范要求。斜桿螺栓驗算：經結構計算受力分析，斜桿螺栓拉力計算值小于設計值，滿足規范要求。斜桿螺栓剪力驗算：經結構計算受力分析，斜桿螺栓（多個塔段）剪力計算值大于強度設計值，不滿足規范要求。

1.3 檢測、核算及可靠性評估結論

檢測結論：發現多處螺栓松動、部分螺栓以小代大、多處螺栓銹蝕；發現多處桿件銹蝕、部分桿件焊縫開裂；多處饋線卡箍銹蝕；多處面漆脫落漏出底漆；避雷針托架嚴重銹蝕。

核算結論：在承載能力極限狀態下，桿件最大應力小于強度設計值，滿足規范要求；在承載能力極限狀態下，主柱螺栓（多個塔段）拉力計算值大于強度設計值，不滿足規范要求；斜桿螺栓（多個塔段）剪力計算值大于強度設計值，不滿足規范要求。

可靠性結論：對可靠性進行綜合評定，發射塔結構的可靠性鑒定等級滿足結構可靠性的要求，在鐵塔的使用年限內可正常使用，但需對部分構件進行處置。

1.4 處理方案

主柱螺栓（多個塔段）拉力計算值大于強度設計值，需用同規格8.8級螺栓進行替換；斜桿螺栓（多個塔段）剪力計算值大于強度設計值，需用同規格8.8級螺栓進行替換；對鐵塔實施針對性的維護，重點對整塔螺栓進行緊固處理，替換全塔以小代大螺栓和銹蝕螺栓，并對銹蝕桿件進行除銹防腐處理；建立維護技術檔案，定期觀測和維護。

2 維護方案與項目實施

2.1 編制維護方案

根據第三方檢測機構出具的鐵塔安全檢測鑒定報告，依據《廣播電視鋼塔桅防腐蝕保護涂裝》（GY/T 64-2021）等相關行業標準，并結合沿海臺風氣候等復雜的自然環境，委托第三方專業機構編制全塔維護方案。方案主要內容如下：

根據Strauss和Corbin的觀點，扎根理論利用三個階段的編碼方式用以裂解原始資料、概念化，并重新產生新的形式，此三個階段編碼包括開放編碼、主軸編碼與選擇編碼。［21］三個階段編碼通常也被稱為三級編碼。為了更有效率地進行編碼分析，本研究借助了質性分析軟件NVivo11.0。

一是對銹蝕較為嚴重的31根斜桿進行更換，更換的構件采用全新熱鍍鋅的構件；二是采用同規格的熱鍍鋅螺栓替換銹蝕螺栓和受力不合格螺栓，補齊缺失螺栓，新安裝不同規格螺栓數量約600套；三是對全塔螺栓進行緊固處理，補全缺失的螺母；四是清理塔上雜物（清理已廢棄的通信天線等）；五是處理銹蝕饋線卡箍，清理閑置不用的卡箍；六是對塔上廣播電視天饋線的固定件、饋線走架等金屬部件進行檢查，對出現銹蝕的地方進行除銹和刷漆防腐，對出現松動的饋線卡箍或其他固定件進行緊固；七是對出現銹蝕的避雷針托架進行除銹處理并加固；八是對全塔出現銹蝕的金屬構件進行除銹及防腐處理；九是清除全塔脫落的油漆，對全塔金屬構件噴涂油漆（底漆、中間漆、面漆各噴涂一道）；十是在全塔維護完成后委托第三方專業機構進行安全評估并出具安全評估報告。

2.2 整塔維護項目的實施

2.2.1 更換并補全螺栓

因鐵塔螺栓長期受含鹽量高的雨霧侵蝕，雨水沿著連接縫隙滲入，加劇了螺栓的銹蝕情況。銹蝕嚴重的螺栓在強風作用下易出現松動甚至脫落。工作人員在維護施工過程中，通過仔細檢查各桿件的連接結點處，對不符合標準的螺栓及時更換并補全。例如：發現螺栓缺失，則采用相同規格等級的熱鍍鋅螺栓進行補裝；發現螺栓銹蝕嚴重且難以拆除，就使用切割機等工具仔細拆除后重新安裝；發現螺栓僅輕微銹蝕，在使用手工或動力工具除銹后，按有關標準及時噴涂油漆進行防腐[2]；發現雙螺母的桿件僅安裝有一個螺母，則加裝配齊并擰緊到位。同時，在拆裝螺栓時，嚴格遵守操作規程，進行逐個替換補充，防止在同一節點、同一桿件等處將多個螺栓同時拆除。在施工過程中必須嚴守操作規程并做好安全防護，嚴防螺栓從塔上掉落。此次螺栓維護施工更換的不同規格的螺栓數量約600套，換下的螺栓均出現了不同程度的銹蝕現象。

2.2.2 全塔螺栓緊固

螺栓松動是造成鐵塔穩定性降低的主要原因之一，必須認真做好螺栓緊固工作。在沿海大風甚至強臺風環境下，鐵塔各桿件時常會出現受力過大的情況，其相應的緊固螺栓易發生松動。另外，各桿件的腐蝕變形等因素也會導致桿件螺栓松動。

進行全塔螺栓緊固，應自下往上，從底部開始逐段往上，仔細檢查并緊固每根構件的螺栓。對不同規格的螺栓進行緊固時要按相應扭矩規范值擰緊以達到設計要求，注意螺栓外露絲扣不得少于2扣。螺栓緊固的順序是先緊固剛度大的螺栓，后緊固剛度小的螺栓。對高強度的螺栓進行緊固時還須進行初擰和終擰。對一般接頭的螺栓群，緊固順序是先中間后向外側進行。

2.2.3 替換銹蝕嚴重的斜桿

工作人員在實際檢查中發現斜桿在邊角和螺桿連接位置等處發生腐蝕現象較多。主要原因是斜桿邊角處因連接螺栓的作用力，導致連接處出現損傷或裂紋，且邊角處容易滯留水分，導致發生腐蝕并迅速加劇。對發生銹蝕的構件要及時替換，拆下舊桿件對應換上新桿件[3]。本次維護共更換31根已有不同程度銹蝕的斜桿。

在現場測量要替換的斜桿時，尺寸須測量準確，保證生產的零構件能正常安裝。受海邊潮濕多鹽的環境影響，安裝斜桿不允許使用焊接的方式連接、加固以及電焊氧割擴孔。在更換吊裝斜桿的施工中，特別注意不能觸碰到塔上的廣播電視天線和天線振子，否則將造成打火引發安全事故。如使用電動卷揚機鋼絲繩進行斜桿等吊裝施工，由于電磁感應作用，加之鋼絲繩較長，在鋼絲繩上會產生較高感應電壓，須仔細做好安全防護。

2.2.4 更換銹蝕饋線卡箍

如發現在用的饋管卡箍發生銹蝕，應及時拆除，重新安裝新卡箍。要特別注意的是，卡箍固定在鐵塔主柱的位置也是極易產生銹蝕的位置，因此須拆開卡箍仔細檢查，如有銹蝕則及時進行除銹，再按有關標準噴涂油漆進行防腐防銹。此次施工發現，塔上主柱留有多個閑置饋管卡箍，因多年未處理，造成其固定在主柱的地方發生了不同程度的銹蝕。對閑置不用的饋管卡箍要及時拆除處理，否則日后會因銹蝕危及鐵塔安全。

2.2.5 鐵塔鋼材表面處理

受沿海潮濕多鹽的環境影響，鐵塔鋼材表面易附有鹽分、銹蝕物和氧化皮等。在噴涂油漆前，合理處理鋼材表面是關鍵一步，鋼材表面處理的質量好壞，直接影響到油漆涂層的質量，如果處理不好則使防腐能力下降。此次施工，采用動力工具和手工相結合的方法，用鋼絲刷、鏟刀、砂輪網等清除鋼材表面的銹蝕物、氧化皮等。要特別注意鋼構件的連接部位，受應力磨損影響，加上雨水鹽霧侵蝕，這個部位極易發生腐蝕，因此需有針對性地進行銹點打磨。按《涂覆涂料前鋼材表面處理，表面清潔度的目視評定 第1部分：未涂覆過的鋼材表面和全面清除原有涂層后的鋼材表面的銹蝕等級和處理等級》（GB/T 8923.1-2011/ISO 8501-1：2007）的要求，除銹后鋼材表面應達到St2等級。此外，全塔除銹按一定塔高分段施工；要掌握好除銹與噴涂油漆的時間間隔，鋼材表面除銹后須及時噴涂油漆封閉；避開陰雨天氣，防止鋼材除銹后受雨淋而再次冒銹。

2.2.6 涂裝防腐蝕涂層

考慮沿海環境、鐵塔材質、維護要求等因素，采取“在原鋼材表面噴涂底漆+中間漆+面漆”各一道的防腐涂層方案。在各道防腐涂層的選擇上，要求底漆有較好附著力和防銹性能，中間漆具有良好的屏蔽性能和附著力，面漆有良好的耐候性能和抗腐蝕性。綜合考慮，采用噴涂環氧富鋅底漆（涂層厚度70μm）、環氧云鐵中間漆（涂層厚度 60μm）、丙烯酸聚氨酯面漆（涂層厚度70μm）各一道的方案。

油漆噴涂要求均勻，涂層平整，防止出現漏涂、流掛、露底或皺皮等現象。油漆稀釋劑采用與油漆同一品牌的優質稀釋劑調整黏度，嚴格按使用要求進行兌制并攪拌均勻。同時，要嚴格控制每道油漆噴涂的間隔時間，上一道油漆噴涂后要達到表干才能噴涂下一道油漆，噴涂油漆不能有流墜現象。應嚴格將質量檢查貫穿于施工的全過程，每道工序完成，經驗收合格并記錄后，方允許進行下一道工序的施工。

2.2.7 塔體基礎部件維護

重點檢查鐵塔部件與混凝土接觸的地方是否有裂縫，查看鐵塔基座各螺栓有無銹蝕、接地構件是否連接緊固等。地腳主螺栓承受著塔體巨大的壓力，是保證鐵塔安全的關鍵部件，須重點檢查維護。如地腳主螺栓的固定處有銹蝕、裂痕或接縫過大的情況，雨水將沿著縫隙滲入，造成埋于塔體基礎的主螺栓等部件發生銹蝕，銹蝕到一定程度將嚴重危及鐵塔安全。工作人員在檢查中，發現有部分地腳主螺栓在其螺帽固定處出現銹蝕、接縫較大的情況，經對鐵塔基礎圖進行分析后，采取清理接縫表面再填滿瀝青的方法進行防腐。

3 鐵塔健康監測系統的建設思路

為有效保障鐵塔在沿海復雜環境中的安全性，可建設集計算機通信、傳感器檢測、狀態分析評估等于一體的鐵塔健康監測系統，通過采集安裝在塔身的傳感設備的信號，實現對傾斜、振動、風力風向的實時監測，通過數據比對分析，評估鐵塔安全狀態，在出現異常時進行預警，從而提醒工作人員及時采取有針對性的措施實施維護。傳感設備安裝在鐵塔重點和關鍵部位，采集到的數據通過物聯網、5G等技術傳輸到鐵塔健康管理平臺實現智能化管理。另外，可定期利用無人機對鐵塔進行全面的觀察，通過圖像識別、比對等技術，及時發現鐵塔鋼材銹蝕、構件松動等情況，從而采取必要措施消除隱患，有效確保鐵塔安全性和耐久性[4]。

4 結語

因自然環境復雜多樣，對于沿海地區廣播電視塔的維護管理，除了要考慮承重、抗風等方面的安全因素外，還應重點做好防腐工作。進行鐵塔防腐施工，要選用良好的防腐涂料，優化施工方案，規范施工流程。鐵塔安全維護管理是一項長期性、系統性的工作，應定期上塔檢查，注意對塔段連接處、天線支架、作業平臺等部位進行檢查。在經歷臺風等惡劣天氣后，要對鐵塔基礎、各連接件螺栓、塔體垂直度等進行全面檢查，發現問題后及時處理[5]。要注重從細節入手，規范鐵塔維護與管理的各個環節，認真做好維護記錄和檔案，總結管理辦法和維護經驗，并通過建設鐵塔健康監測系統，不斷提高鐵塔維護和管理水平。