阳山互通邻近500KV高压线塔基安全问题分析
及对策措施研究
- 研究背景和意义
1.1 研究背景
随着我国经济建设的高速发展，高压输电线路已成为远距离电力输送的主要渠道，也是经济建设的重要命脉，因此，高压线塔基的安全运行十分重要。道路工程往往在选线过程中尽量避开重要建构物，以期将建设工程风险将至最低。但目前建设力度及项目越来越多，有些项目难免会遇到距离高压线塔基较近的情况，如此以来，因周边环境因素的制约对道路边坡施工提出了更高的要求。高压输电线路是工矿企业最基本的配套工程和基础设施，长度少则几十公里，多则几百公里，是一种特殊结构的构筑物，由导线、避雷线、绝缘子、高压线塔、基础、拉线、横担、金具和接地装置等组成。高压线塔基由于路堑开挖边坡导致地表移动变形使基础沉降、塔身变形倾覆失稳，进而导致高压输电线路各设施发生变形，如线路挡距、近地距离变化、悬垂绝缘子串偏斜等问题，有可能导致倒塔、断线等严重安全事故，引发次生灾害。高压线塔是电力部门输电线路的重要组成部分。
高压线塔属于点式高建筑物，输电铁塔基础规模相对不大、单塔占地面积较小，承受动荷载能力强、允许变形量大。高压输电铁塔对倾斜变形非常敏感。因倾斜偏心距的作用，这种高层构筑物在塔体任意截面内产生自重附加弯矩，在弯矩作用下，可能沿塔体中部某截面发生断裂破坏。高压线塔作为高压输电线路的重要组成部分，其变形规律构成了高压输电线路采动变形规律的主要内容，动态变形大小成为高压输电线路能否安全运行的关键。高压输电铁塔突然的、局部的沦陷，可能导致高压线塔倾覆、断电等安全事故，必须加以防治。高压输电不能中断，必须保证采动过程中高压输电的安全，这就要求在短时间维修的条件下，保证铁塔维修的质量。高压输电铁塔的移动变形可通过及时维修消除。按照使用材料分类，在我国，架空线路使用的高压线塔包括钢筋混凝土杆和铁塔，按受力特点和用途分可分为直线高压线塔、耐张高压线塔、转角高压线塔和终端高压线塔［1］。由于我国地质条件的复杂性, 受地形与线路的制约, 部分输电塔不可避免地要建立在陡峭的山体自然边坡区域与此同时若采取搬迁高压线路（改线）措施不仅投资大，涉及面广，实施难度大，而且存在新路径选择困难、周期长等问题。我国虽然在建筑物、水体、铁路下的问题上进行了深入研究，获得了一系列科研成果，但对于高压输电线路下这种特殊构筑物下的问题研究较少。边坡是天然斜坡和人工边坡的统称，是人类生活及工程实践最常见的自然地质环境之一。在我国山地面积就占到国土总面积的65％，属于地貌多山的大陆板块，随着我国综合经济实力的不断增强，山区地段开始兴建道路工程，因工程开挖难以避免的形成大量路堑边坡，路堑边坡是人工边坡的一种，属于永久性边坡，路堑边坡岩土体自重作用通常是其变形破坏的主要原因，由于工程开挖，破坏了岩土体原始的应力平衡，应力的释放与调整和雨水的作用是滑坡的常见诱发因素。路堑边坡变形破坏灾害给道路工程建设和道路正常运营带来重大的经济损失［2］。 通过对阳山互通邻近500KV高压线塔基安全问题分析及对策进行深入分析，研究路堑开挖边坡施工对邻近电力塔基结构稳定性的影响。
1.2 研究意义
通过对阳山互通邻近500KV高压线塔基安全问题及对策进行研究，最终实现了对施工影响下500KV高压线塔基安全性的准确预测，达到了预期的目标，对500KV高压线塔基的安全施工及安全性评估提供了重要依据，具有着显著的的社会效益和经济效益。在对目前国内高压输电线路铁塔下采煤的常用防护和维修措施探讨的基础上，针对阳山互通附近500KV高压线塔基安全变形预测情况，提出了采用控制地表变形、对输电线路进行改造维修和加强对铁塔变形的监测相结合的措施，以确保500KV高压线塔基附近施工取得成功。通过对500KV高压线塔基施工的安全性研究，实现了阳山互通附近500KV高压线塔基安全施工，达到了预期的目标，对阳山互通附近500KV高压线塔基安全性的保障起到了积极的指导作用。
- 国内外研究现状
2.1 国外研究现状
为保证邻近500KV高压线塔基路堑开挖边坡施工时的安全，要求路堑开挖边坡施工时影响下的输电线路的主要设施包括铁塔、导线、避雷线、绝缘子及导线、避雷线驰度等变形不得超过《架空送电线路运行规程》等的有关规定。对高压线塔的变形规律进行了初步研究，根据高压线塔所处位置不同，将工作面沿推进方向划分为五个区域，并分别阐述了500KV高压线塔处于每一区域的移动变形规律，总结了高压线塔位于地表移动盆地不同位置移动变形规律的特点，并结合施工实例进行了简要分析［3］。针对500KV高压线塔的变形，得出地表倾斜与高压线杆倾斜之间的定量关系式。分析了地表移动变形对输电线路的影响，基于抛物线模型导出了施工影响下500KV高压线路近地距离的计算方法。采用有限元法分析了某铁塔倒塌的事故中铁塔的受力性能，对铁塔杆件截面设计和连接提出了建议［4］。对架空送电线路铁塔进行了静动态有限元分析。高压线塔变形监测是高压输电线路铁塔下施工的主要防护技术措施之一。通过监测线塔变形，及时采取维修调整措施，能够保证输电线路的正常运行。基于通用无线业务GSM通信、铁塔位移监测等技术研制了输电线路铁塔倾斜智能监测系统，可获取铁塔横担在顺线路和横线路2个方向的倾斜角数据。对于施工附近某500 KV架空送电线路S、G号塔的变形进行了岩土工程治理，并对塔基不均与沉降及水平位移进行了监测，利用数据纠正、复核所采取的治理措施，有效的保护了塔的正常运行。对路堑开挖边坡施工附近的高压线塔进行了保护性观测，使500KV高压线塔没有受到开挖施工的严重影响，安全渡过了因开挖施工而有可能遭到破坏的危险阶段［5］。
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