输电线路杆塔基础选型研究

摘要：文章结合福建省特殊的地理位置和自然天气条件，介绍了近年来 福建省内输电线路杆塔基础的选型案例，特别是一些新技术、新工艺的采用， 在追求环保、绿色的今天，取得了很好的经济效益和社会效益。 关键词：输电线路 杆塔 基础 0 引言 近年来，国家电网福建省电力有限公司认真贯彻落实科学发展 观，服务电网发展形式转变，履行好社会责任，全面推广“两型一化” （资源节约型、环境友好型、工业化）变电站和“两型三新”（资源节约 型、环境友好型，新技术、新材料、新工艺）线路建设，将节约资源、降 低能耗、保护环境全面融入电网规划、、建设、运营和管理全过 程，走绿色环保之路，取得可观的经济和社会效益。尤其是在东部、南 部地区，经济较发达，人口密度大，在输电线路建设更是重视推陈出 新。 线路杆塔基础是输电线路的根本，属地下隐蔽工程，质量的好坏 直接关系到输电网络的安危。因此，在工程建设时，对地基基础的合 理选择、设计和施工，是保证建筑物使用安全、节约投资的重要环节。 本文基于福建省内的输电线路设计施工项目，了目前输电线路 杆塔基础的选择相关技术和前沿科技，供广大从业者探讨。 1 杆塔基础的选型 杆塔基础作为输电线路结构的重要组成部分，它的造价、工期和 劳动消耗量在整个线路工程中占很大比重，研究显示，其施工工期约 占整个工期一半时间。因此，进行线路杆塔各种基础的合理，对确保 基础的稳定和安全有着重要作用。 1.1 掏挖类基础 掏挖式基础是近年来在我国输电线路建设中 广泛采用的一种基础型式，具有充分利用原状土的承载力、减少开挖 量等优点。按该基础的形状大小进行掏挖，土石方开挖工程量不大于 混凝土浇灌的土石方填筑工程量。掏挖类基础可分为全掏挖和半掏 挖两种型式。当地表土不易成型时，采用半掏挖基础。这两种基础的 最大特点是能够充分利用塔基原状土的力学性能，减少基础的侧向 变形，提高基础的抗拔、抗倾覆承载能力。 2009年国家优质工程银质奖的莆田 LNG电厂至莆田变Ⅰ、Ⅱ 回 500千伏输电线路工程，在项目设计施工过程中，为尽可能减少 工程建设对环境的影响，现场还广泛采用掏挖式基础立塔，飞艇、热 气球和动力伞放线等新型施工工艺，开展全铝合金导线、碳纤维复合 芯铝绞线、间隙型(超)耐热钢芯铝合金导线等大容量导线应用研究， 实现了输电线路与周边环境的和谐统一。 1.2 岩石基础 岩石基础主要是把锚筋直接锚固于灌浆的岩石 孔内，借岩石本身、岩石与砂浆间和砂浆与锚筋的粘结力来抵抗上部 杆塔结构传来的外力，以保证对杆塔结构的锚固稳定。这种基础应用 在山区岩石地带，利用岩石的整体性和坚固性代替混凝土，并通过水 泥砂浆(或混凝土)在岩孔内的胶结，使锚筋与岩体结成整体，以承受 杆塔传来的外力。 这种基础的优点是具有良好的抗拔性能，能节省大量的钢材、水 泥、木材，减少岩石的开挖盆。送电线路杆塔的岩石基础在国内积累 了不少设计、施工和使用经验。 福建省后石～泉州 500kV线路建设中，对山岩地区常用杆塔降 措施进行了分析，并在此基础上对利用大开挖基础加装钢筋笼接地 装置来降低杆塔接地电阻的新进行了探讨，该方法占用空间少， 施工方便，经济性较好，并且获得了福建省科学技术奖。 1.3 复合式沉井基础[1] 作为台风、雷电、洪涝等自然灾害频发的省份，福建亟需更加坚 强的智能性电网。坚固的杆塔基础也显得尤为重要。 复合式沉井基础是针对地下水位较高的软土地基，尤其是易发 生“流砂”现象的软土地基地区的一种新型的基础型式。为了满足结 构物的要求，适应地基的特点，实践中形成了各种类型的深基础，沉 井按外观形状分类，在平面上可分为单孔或多孔的圆形、矩形、圆端 沉井及网格形沉井。圆形沉井受力好，适用于河水主流方向易变的河 流。矩形沉井制作方便，但四角处的土不易挖除，河流水流也不顺。圆 端形沉井兼有两者的优点也在一定程度上兼有两者的缺点，沉井竖 直剖面外形主要有竖直式、倾斜式及阶梯式等。 其技术特点是埋深较大，整体性好，稳定性好，具有较大的承载 面积，能承受较大的垂直和水平荷载。此外，沉井既是基础，又是施工 时的挡土和挡水围堰结构物，其施工工艺简便，技术稳妥可靠，无需 特殊专业设备，并可做成补偿性基础，避免过大沉降，在深基础或地 下结构中应用较为广泛。 1.4 插入角钢式预制基础[2] 目前，我国高压输电线路的基础型 式大体可以分为现浇基础和装配式基础两大类型。装配式基础又以 混凝土预制基础(简称预制基础)为主。 这种基础由于取消了塔脚板和底脚螺栓，将塔腿主材直接锚入 基础中，达到节省材料、降低造价的目的，实践证明它是安全、经济、 实用的。但对施工精度要求较高，施工周期也比普通混凝土刚性基础 及底脚螺栓式钢筋混凝土直柱柔性基础略长[3]。 在插入式基础应用方面，在顺姜 II回 500kV输电线路工程中， 北京送变电公司应用了插入式角钢预制混凝土基础技术，并完成了 基础与铁塔的精确安装，有效解决了由于外部因素造成的误工问， 保障了工程的顺利竣工。插入角钢式预制基础在我国电力线路建设 中的应用还是首例。 1.5 新型金属锚基础 新型 金属锚基础采用免开挖方式，充 分利用原状土层力学性能来稳 定杆塔。螺旋锚和机翼锚新型地 锚基础施工旋转或冲击进入土 层中，对原状土扰动影响很少， 充分利用了原状土的自身强度， 形成倒圆锥型破坏模式，通过实 验室试验和现场试验表明，试验 破坏模式图形和试验数据均优 于设计值。 新型地锚基础充分利用原状土提高抗拔能力，并具有施工简易， 操作方便，安装快速，免挖土方，保护自然植被和环境，大量节省人工 及施工费用，缩短工期等优点。若能进一步研究和完善，完全可以应 用于特高压输电线杆塔基础。 1.6 不等高基础 全方位不等高基础是利用特殊的陡峭的自然 地形加高基础主柱的一种基础型式。主要针对山区输电线路工程特 点，结合已广泛应用的铁塔全方位长短腿，充分利用塔位周围自然地 形，采用主柱加高方式调整塔腿高度，达到减少塔位基面开方、保护 林木植被和自然生态环境、降低工程总造价的目的。 福建省森林覆盖率居全国首位，线路普遍经过林区，为了保护绿 色资源、最大限度地减少输电线路对环境的影响，电力部门积极采用 同塔多回路技术。厦门海沧—漳州角美的 500千伏输电线路工程， 采用了双回 500千伏和双回 220千伏同塔四回路架设，走廊宽度仅 有 27~33米，比常规设计缩小走廊宽度 60%。在杆塔基础的设计 中，就采用全方位不等高塔腿和不等高基础，减少了塔基土石方开挖 量 70%左右，有效保护了植被。 2 总结 在“十二五”期间，福建将基本建成具有福建特色的智能电网，最 大限度地提高电网的资源优化配置能力，保证安全、可靠、清洁、高 效、经济、优质的电力供应。 具体到输电线路杆塔的设计施工过程，广大从业者应该围绕省 委省政府“发展电力产业、建成沿海能源基地、推进区域联网”的战略 输电线路杆塔基础选型研究 邱庆忠 (福州市丹化电力工程设计有限公司) 科学实践 科学实践 315 摘要:如今，挖掘机设备的运用广泛，而液压挖掘机回转无力也是常见的 故障问题。最常出现的问题是单向回转无力，但凡发生此类故障，机械的正常 运作就会受到严重影响，降低了工作效率，严重时机械还会停止作业。文章对 液压挖掘机的工作机理做了分析，同时提出液压挖掘机回转故障出现的因素 以及处理方式。 关键词:液压挖掘机回转故障处理方法 1 液压挖掘机的工作机理 液压挖掘机主要是通过先导油泵和一台柴油机驱动串联式主 泵，将产生的高压油输送到先导控制阀和多路换向阀。通过先导控制 阀，使设备内的液压执行元件和油液和油路进行连接，以启动相应部 件运行,，开展破碎和挖掘机工作。在施工过程中，设备中的各结构分 别进行了独立或复合运动，例如动杆、铲斗和动臂等动作，促使双泵 合流，提高了挖掘机的工作效率。挖掘机以上的部分可以通过液压马 达驱动减速机和小齿轮与回转支承的内齿圈啮合运动实现 360度 的回转。设备在运行时需要马达驱动减速机来带动履带的移动,可以 在一定程度上减少设备与地面的摩擦力，实现后退、前行等动作，设 备行走的速度分为高档和低档，高档是指设备在地面上高速的运动， 低挡就是设备在地面上的行走速度。根据工程的实际情况，可以针对 不同的情况用不同的模式加以运行，即提高了发动机的运行效率，还 能降低能耗，增强整体工程的工作效率。 2 液压挖掘机回转故障分析 2.1 补油阀的损害 因为补油阀经常启闭，导致阀座和阀芯会遭受压力挤压，引起变 形和损坏。磨损的状态类似于发动机的气门锥面，而磨损主要以阀芯 的锥面为依据，一旦有磨损发生，阀芯和阀座会让回路在非补油状态 下降低设备的密封性能，工作压油会从补油阀中漏出，导致液压挖掘 机的回转无力，甚至出现停止运转的现象。 2.2 限压阀阻尼孔堵塞 常见的回转油路中的调定压力较系统比其他系统的压力低， 这与液压马达的额定压力有关，同时也低于主泵额定的压力，导致 限压阀时常开启，这不仅会引起阀芯阀套的磨损，还会让外界的杂 志进入油泵，造成阀芯阻尼孔的堵塞，而阻尼孔阻塞后，限压阀的 开启压力完全由主阀芯回位弹簧的预紧力所决定。 2.3 回转马达运行故障 以一台 GJW111型挖掘机为例,该挖掘机的回转马达采 MF151 型刹轴式双向定量柱塞马达,马达中安装有常闭式制动器，如果回转 马达制动器的制动无法解除、马达安全阀和补油阀密封不严等故障， 都会延缓回转的速度，将马达回油管靠油箱一端拆下,操纵回转先导 手柄回转，仔细观察下回油管后泄油量有没有增多，说明马达制动器 的回转并没有问题，如果制动能够完全解除，马达并没有大量漏油， 说明设备回转是正常的。 2.4 液压系统子系统故障 由于 GJW111型挖掘机的工作主体是 A8V107ER型分功率控 制变量柱塞泵，其左分泵的液压油向左侧阀组的行走、斗杆和回转 3 个动作供油，几个结构公共一个油泵。如果其他结构的运行正常，说 明不是安全阀的问题，而是在分泵上的问题，所以，故障的排查重点 应是工作主泵左侧分泵。 又如，一台沃尔沃 EC290B LC型液压挖掘机，运转 6800 h后， 突然不能回转。 该机械的回转马达采用 M2 x 170C H B型斜盘式柱塞马达， 额定工作压力为 27 M Pa。如果在回转操作中，马达出现有高速转 动的声音，证明马达并未被卡死，锁定装置可断定为无故障；回转减 速器为二级行星轮减速装置，每工作 1000h则要检查一次，如果没 有发现因磨损而留下的铁屑，说明回转减速器内部轴承、齿轮并未出 现磨损；打开工具箱下部的检查孔，清理干净润滑脂后，如果发现与 驱动内齿圈啮合的回转齿轮已脱落，二级回转减速器输出轴断裂。再 进一步拆检回转齿轮箱后，会发现曲轴和轮壳的断裂。 3 回转故障的处理对策 3.1 针对故障特性找出原因 仔细减压液压设备的运行状态，在其动臂完全提速的情况下，考 察发动机的负载程度。实际操作中，我们主要依靠发动机的排烟颜色 和声音来进行判断, 加入发动机的负荷超过了额定的功率 80%，说 明主泵的工作压力还控制在规定的范围之内。除此之外，在操作回转 装置的时候，如果发动机的负载程度低，会装速度也会变得很慢，严 重的还会出现不会装，此时便可认定限压阀和补油阀出现了故障。 3.2 实际故障排除方式 焊接修复时故障排除的基本方法，将轴承孔止口断裂部分进行 复位，通过重物来压紧固定，预防焊接过程中的移动。在轮壳的次要 部位进行焊接时，要进行材料测试对比，最好选用 A307镍铬不锈钢 焊条，电焊条必须在焊接前要进行保温处理，使用 ZX7- 400 S型直 流焊机施焊。如果是冬季施工焊接，焊后要保温。焊接是要不停的敲 打，预防应力过于集中，保证修复的质量。对机械定时清理，同时检查 设备的负荷能力，例如，在修复后的一个月内，设备没有出现故障，即 修补成功。为了预防下次再出现回转障碍，对设备的回转操作要柔 和，以减小惯性冲击对回转齿轮轴的作用；回转减速器要按时预热换 油，并及时检查旧油的沉淀物。 在拆检补油阀和限压阀的时候，如果补油阀阀芯的磨损程度达 到了 0.3mm 以下，就可以根据外圆磨床将阀芯按照原来的锥度开 磨平修复，还可以使用细锉刀把钻床或者车床锉平和抛光。在安装过 程中，必须根据阀芯的需要，在其弹簧处垫上适当的垫片。然而，如果 补油阀阀芯的磨损厚度已经超出了 0.3mm，则需要换一个油泵，而 限压阀的修补还要先查看磨损的程度，如果可使用修补法进行修补， 就先进行修理，当无法修补时，再更换新的。 4 结语 综上所述，我们通过液压挖掘机的工作机理，总结出设备经常出 现的回转故障问题，找出造成故障的主要因素，并提出在回转操作中 动作要温和，可以有效地减少部件之间的压力和摩擦力，保护设备的 安全，而回转减速器要通过预热后再加油，还要检查泵内的旧油沉 淀，从预防故障的目的出发，着力解决回转故障。 参考文献： [1]陶伟，马才伟.液压挖掘机常见故障的诊断与排除[J].筑路机械与施工 机械化，2010，(02). [2]朱俊.挖掘机液压部件的常见故障及处理[J].当代农机，2010，(03). [3]吕超.2009年挖掘机行业市场分析[J].建筑机械化，2010，(03). [4]周安华.挖掘机难启动的原因[J].工程机械与维修，2010，(04). [5]姚涛.挖掘机行走缓慢的原因[J].工程机械与维修，2010，(02). [6]朱渝春，张永志.回转支承损坏原因探讨与改进对策[J].工程机械， 2002，(09). 浅析液压挖掘机回转故障的处理方法 邓毅良 (湘钢渣钢回收加工厂) 科学实践 科学实践 布局，积极开展杆塔塔基技术创新工作，积极探索“资源节约型、环境 友好型”新路，因时制宜、因地制宜地的推出新技术、新，解决新 问题。 参考文献： [1]黄国辉.高压输电线路杆塔各种基础比选，中国高新技术企业，2007 年第 6期，119. [2]张帆，邓锦光.插入角钢式预制基础在输电线路中的应用，电力建设， 2008年 05期，17- 18. [3]许世基.福州北至金华 500kV输电线路基础的选型设计，福建电力与 电工，2000年 04期，5- 6. （上接第 315页） 316