鄧凱，陳泓，刁志文，馬學(xué)榮

(1.國網(wǎng)寧夏電力有限公司吳忠供電公司，寧夏 吳忠 751100 2.國網(wǎng)寧夏電力有限公司，寧夏 銀川 750001)

1 桿塔傾斜原因分析

330 kV黃侯線起于侯橋變電站,止于黃河變電站,線路全長54.822 km，該線路95號桿塔為3A1-ZMC1型直線鐵塔，下橫擔至桿塔基面呼稱高42 m[1]，全高50.6 m，水平檔距277 m，垂直檔距368 m，采用XZ2030板式斜柱基礎(chǔ)，設(shè)計鐵塔基礎(chǔ)根開7 828 mm。

1.1 桿塔傾斜情況調(diào)查

2019年10月，發(fā)現(xiàn)面向小號側(cè)鐵塔整體向左前側(cè)傾斜，即鐵塔整體向B腿方向傾斜，B、D腿基礎(chǔ)保護帽存在拉裂現(xiàn)象，塔身主材及2個橫隔面斜材發(fā)生不同程度的彎曲和脫落，絕緣子順線路傾斜。

發(fā)現(xiàn)該處嚴重缺陷后，現(xiàn)場進一步對桿塔傾斜情況測量，該桿塔整體向B腿方向傾斜29.72 cm，傾斜度達5.87%(輸電線路運行桿塔傾斜度最大允許為0.5%)[2]，因鐵塔傾斜嚴重造成絕緣子順線路傾斜達8.1°，超出7.5°運行標準的要求[3]?？紤]基礎(chǔ)澆筑施工原因，在測量基礎(chǔ)根開與設(shè)計圖紙對比后發(fā)現(xiàn)，正面根開與設(shè)計值偏差分別為-48、22、-38、-28 mm。場地存在大范圍堆土。原場地地形相對平坦，現(xiàn)塔基附近堆有2～4 m高的堆土，最近處的堆土離AB腿3～4 m。堆土造成塔基存在一定程度的匯水條件，并在塔基2～3 m處形成小沖溝。

圖1 塔基現(xiàn)場

綜合以上情況，初步判斷主要原因為B腿基礎(chǔ)沉降太多導(dǎo)致桿塔受到較大附加荷載引起，其次B腿側(cè)大量堆土導(dǎo)致B腿基礎(chǔ)排水不暢，存在長時間浸水現(xiàn)象，兩者共同引起地基不均勻沉降，以上情況已嚴重危及到線路的安全運行。

1.2 地質(zhì)情況調(diào)查

為進一步確定330 kV黃侯線95號塔傾斜成因，對現(xiàn)場地質(zhì)專業(yè)進行鉆探補勘[4]。補勘點布置見圖2。

圖2 勘探點布置

在勘探點編號A2、B2、C2、D2共取原狀樣8件，在勘探點編號B1、D1取原狀樣8件，進行原常規(guī)、剪切、壓縮，擊實試驗，得出結(jié)論：指標與原狀土樣數(shù)值差異較大，95號塔附近為填土堆積而成，根據(jù)原始地形分析，填土厚度差異較大。且根據(jù)鉆探結(jié)構(gòu)，填土多未經(jīng)碾壓處理，強度不均勻，無法直接作為塔基持力層和下臥層。故繼續(xù)對本次勘察的填土層、泥巖層進行標準貫入試驗，統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1 標準貫入試驗成果統(tǒng)計

由表1可知，填土層標貫擊數(shù)極其不均勻，結(jié)合鉆探巖芯情況分析，填土層擊數(shù)低的位置多為細粒土堆填，而標貫擊數(shù)高的位置多為塊狀土填充，不能真實反映土的強度情況。泥巖層如為天然土層，鉆探巖芯多成長柱狀，而現(xiàn)場巖芯多成碎塊狀，且易發(fā)現(xiàn)填充痕跡；如為天然土層，泥巖具備自造漿功能，而本次鉆探過程中，泥漿滲漏明顯，耗水量較大，且鉆進過程由于填土的不均勻性，鉆進過程變化較大：碰細粒填土，鉆進速度較快；碰巖塊時，鉆進速度又較慢，更印證了填土的不均勻性。

綜上分析，95號塔原地質(zhì)0.0～1.7 m為粉土，以下為深厚泥巖，與現(xiàn)勘察成果存在差異，根本原因是施工圖勘察時，未對地貌準確判斷，誤認為原始地貌；在定位勘察時直線塔位按單個勘探點布置，勘探至1.7 m時，將回填的泥巖塊誤判為泥巖原狀土。由于地質(zhì)勘查結(jié)果誤判，造成基礎(chǔ)型式與實際現(xiàn)場不符，從而在運行后逐漸形成不均勻沉降[5]。

1.3 歷史原狀地貌復(fù)核

為避免類似情況發(fā)生，對鄰近類似場地的地質(zhì)情況進行調(diào)查，范圍為95號塔所處的耐張段所有塔位，調(diào)查內(nèi)容是明確該段地基是否存在回填土現(xiàn)象，以及對該段塔基的安全穩(wěn)定性進行評價分析。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)：93號塔位為原狀土，94號塔位處存在厚約0.2～0.6 m的填土；95號塔位填土厚度約12.1～28.6 m。進一步對該區(qū)域不同時期衛(wèi)星圖片調(diào)查見圖3。

圖3 93號—95號塔區(qū)域2007年—2018年衛(wèi)星圖片

其它塔位通過本次現(xiàn)場調(diào)察,并結(jié)合衛(wèi)星圖片分析,塔位地貌無顯著變化,均位于原狀土層上,安全性無問題。

1.4 桿塔傾斜成因

綜合以上調(diào)查取樣試驗分析，該塔基礎(chǔ)土質(zhì)存在回填情況，而前期地勘取樣未核實原始地貌，勘測點布置不夠，勘測深度不能如實反映真實地質(zhì)情況，將回填的泥巖塊誤判為泥巖原狀土，導(dǎo)致后期鐵塔運行過程中基礎(chǔ)不均勻下沉，桿塔傾斜嚴重。

2 處理方案及實施

2.1 處理方案的提出

(1)桿塔臨時保護措施。考慮到支座沉降會對桿塔施加較大的附加荷載，需對原95號塔地腳螺栓進行卸載，依次逐腿松開A/C/D腿地腳螺栓螺帽，并依次重新擰緊。原95號塔沿四腿腿方向做好臨時拉線措施，拉線初始拉應(yīng)力可按120～140 MPa控制，拉點布置在塔頭與塔身交界處的橫隔節(jié)點上，達到臨時補強保護目的。

(2)B腿塔腳板加墊板。根據(jù)實測結(jié)果，以D腿基礎(chǔ)頂面為基準，其中A腿基礎(chǔ)頂面低16 mm,B腿基礎(chǔ)頂面低154 mm,C腿基礎(chǔ)頂面低12 mm，理論上需將四腿墊平才能消除附加荷載，但考慮到B腿地腳螺栓出扣長度僅120 mm，遠遠小于最大沉降值，因此建議B腿加楔形墊板，墊高10 cm為宜。雖四個基礎(chǔ)不在一個平面，但一定程度上緩解了鐵塔桿件的附加荷載；同時，塔腳板加墊板后需對塔身進行整體傾斜度校核。

(3)可調(diào)式聯(lián)合大板基礎(chǔ)加固。目前基礎(chǔ)糾偏方案國內(nèi)大多數(shù)采用的是可調(diào)式聯(lián)合大板基礎(chǔ)，該基礎(chǔ)雖一定程度解決基礎(chǔ)沉降問題，但僅適用于原狀土，本桿塔采用斜柱板式基礎(chǔ)，且沉降值高達15 cm，需上下、左右同時調(diào)整糾偏，采用可調(diào)式聯(lián)合大板基礎(chǔ)實施極其困難，同時在地基不穩(wěn)定的情況下，采用斜柱基礎(chǔ)本身是不合適的，因為只要基礎(chǔ)存在很小的不均勻沉降，就會引發(fā)基礎(chǔ)出現(xiàn)次生的滑移現(xiàn)象，將加劇桿塔傾斜或倒塔的可能。

(4)臨時塔基礎(chǔ)排水。現(xiàn)場勘查存在塔基雨水沖刷情況，對塔基采取臨時排水夯實處理，減少并避免塔基下沉。

本次處理考慮單一方案不能滿足線路短時運行的要求，因此確定采用“塔身加裝拉線保護、塔腿墊高+桿塔加固、基礎(chǔ)排水”綜合方案。

2.2 糾偏方案的實施

(1)塔身加裝拉線保護措施。根據(jù)現(xiàn)場實測以及理論分析結(jié)果，目前桿塔受力狀態(tài)主要圍繞AC腿基礎(chǔ)為軸線旋轉(zhuǎn)受力，再加上四腿不在同一水平高度，導(dǎo)致整塔同時處于受力較復(fù)雜的受扭狀態(tài)。為保證給后續(xù)基礎(chǔ)塔腿墊高、塔材補強提供安全可靠的保護，根據(jù)目前桿塔受力狀態(tài)，在距離地面約27 m高的塔身處，沿塔身對角線方向均勻裝設(shè)4根直徑13 mm的鋼絲繩拉線，為加強拉線處的強度以及塔身剛度，沿拉線掛點的塔身四周布置拉桿支撐結(jié)構(gòu)[6]，如圖4所示。

圖4 鐵塔加固、四方拉線安裝

(2)塔腿墊高及加固措施。如前所述，塔腿墊高方案重點針對A、B腿基礎(chǔ)，A腿需抬高10 mm，B腿需抬高164 mm，C腿和D腿不做處理，因此在A腿踏腳板下墊入10 mm厚的楔形墊板抬高，B腿采用“塔腿主材和塔腿斜材加長補償。

(3)基礎(chǔ)排水措施。排水溝為土質(zhì)排水溝，兼截水和排水作用，開挖后對坑壁和坑底進行夯實，坑底修整出向邊坡側(cè)的坡道，再用素混凝土對坑底和坑壁抹面，便于流水雙向順利排向邊坡，如圖5所示。同時B腿附近的沉降坑，取土回填至基坑防沉層高度，防止再次積水。

圖5 排水

3 方案實施效果

通過對桿塔傾斜現(xiàn)狀調(diào)查，進行地質(zhì)地貌取樣及衛(wèi)星云圖對比，分析沉降嚴重原因，提出了糾偏方案。2019年9月，實施了糾偏方案，在鐵塔四周打拉線確保塔身平衡，糾偏過程中對拉線張力進行觀測和調(diào)整；對基礎(chǔ)進行排水處理；采用設(shè)備抬高B腿，將預(yù)先加工好的塔腿替換原塔腿；用楔形墊塊墊高A腿；更換受損塔材。全塔螺栓復(fù)緊后，桿塔傾斜度再次測量合格。由于95號塔位為深厚回填土區(qū)，建立了7天1次的周期性基礎(chǔ)沉降測量、鐵塔根開測量、鐵塔傾斜值觀測制度，已運行6個月，未發(fā)現(xiàn)明顯沉降，基礎(chǔ)根開仍保持原狀，桿塔傾斜度無變化，與實施前測量數(shù)據(jù)一致，說明綜合糾偏措施實施效果良好，滿足現(xiàn)場運行環(huán)境要求，并推廣應(yīng)用至同機理傾斜桿塔上，為架空輸電線路桿塔傾斜治理提供了可參考依據(jù)，提高了設(shè)備的健康運行水平。