季 坤，陳國宏，陳安生，王家慶，王若民

1.安徽省電力公司，安徽合肥，230601;2.安徽省電力科學研究院，安徽合肥，230601

某供電公司三條110 kV線路始建于2006年初，于2006年6月初開始試運行。預應力水泥桿均為同一個廠家生產(chǎn)，定貨合同于2006年3月中旬簽定。自2010年2月份，線路巡視人員在對這三條線路檢查中發(fā)現(xiàn)個別大彎矩桿表面有微小裂紋，但不是很明顯。在2011年6月份進行線路巡視時，發(fā)現(xiàn)水泥桿體表面裂紋明顯增大，桿塔裂紋的數(shù)量也明顯增加。三條線路共發(fā)現(xiàn)裂紋較為嚴重的大彎矩桿有5基，裂紋較輕微的有13基。裂紋分布在下、中段，裂紋寬度大部分≤0.2 mm，裂紋呈現(xiàn)縱向分布特征，長度、分布密度不一，最長連續(xù)裂紋將近3 m，個別裂紋深入根部。為了全面深入了解預應力水泥桿表面開裂的原因及可能對線路安全帶來的影響，供電公司組織相關單位技術人員前往線路現(xiàn)場進行勘察，初步分析水泥桿是由于質量問題導致開裂，同時對水泥桿裂紋產(chǎn)生原因進行了深入分析和對安全隱患進行了評估。

1 預應力水泥桿隱患裂紋排查情況

在2010年6～8月，針對預應力水泥桿連接焊縫焊接質量不合格，對水泥桿連接焊縫處采用加裝抱箍的方式進行加強。2011年2月，供電公司線路巡查人員發(fā)現(xiàn)部分預應力水泥桿有縱向裂紋，且經(jīng)過一段時間觀察，裂紋有逐步擴大和增多的趨勢，裂紋的產(chǎn)生增多與擴展，給水泥桿的承載能力及使用壽命帶來不利的影響。初步懷疑與安裝的加強抱箍有關。為此，省公司生產(chǎn)技術部立即安排全省其他地市供電公司對所轄線路預應力水泥桿的運行狀況進行排查。除兩個供電公司有個別預應力水泥桿出現(xiàn)裂紋外，其他公司均未發(fā)現(xiàn)水泥桿出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象。出現(xiàn)裂紋的兩個公司的線路運行時間較長，且在安裝加強抱箍之前就已經(jīng)產(chǎn)生裂紋，屬長期運行后水泥桿老化導致的正常開裂，裂紋產(chǎn)生原因與抱箍沒有必然的聯(lián)系。

根據(jù)DL/T 741-2010《架空輸電線路運行規(guī)程》5.1.4規(guī)定：鋼筋混凝土桿保護層不應腐蝕脫落、鋼筋外露，普通鋼筋混凝土桿不應有縱向裂紋和橫向裂紋，縫隙寬度不應超過0.2 mm，預應力鋼筋混凝土桿不應有裂紋。根據(jù)排查情況，供電公司發(fā)現(xiàn)的預應力水泥桿存在縱向裂紋的基數(shù)較多，部分裂紋開口縫隙較大，尤其在冬天結冰的情況下，裂紋開口將進一步擴大，雨水極易浸入內(nèi)部腐蝕鋼筋，降低水泥桿的承載能力，影響輸電線路的安全運行[1]。因此，有必要對三條輸電線路水泥桿開裂的原因進行分析，并提出整改建議，為線路的安全運行提供保障。

2 裂紋成因分析

2.1 抱箍分析

根據(jù)各地市公司水泥桿裂紋隱患排查情況，可以排除抱箍是導致裂紋的主要原因。首先，水泥桿裂紋均為沿桿身軸向的縱向裂紋，同時結合水泥桿進行抱箍加固的情況進行分析，因水泥桿加固屬于局部加強，其重量產(chǎn)生的影響較小，鋼箍的剛度相對于水泥桿的剛度而言仍為柔性結構，產(chǎn)生的影響根據(jù)其受力應為垂直于水泥桿軸向的水平裂紋，并應表現(xiàn)在水泥桿抱箍附近的較小區(qū)域。然而在本次排查中，抱箍附近區(qū)域未發(fā)現(xiàn)該類裂紋。其次，根據(jù)排查情況，除宿州供電公司外其他地市公司均沒有出現(xiàn)同樣的水泥桿非正常開裂現(xiàn)象，因此，可以斷定裂紋產(chǎn)生原因與抱箍沒有必然的聯(lián)系。

2.2 承載力分析

根據(jù)規(guī)劃設計部門提供的荷載和生產(chǎn)廠家提供的預應力水泥桿尺寸、配筋圖，按照規(guī)程規(guī)范從理論上進行分析計算，對預應力水泥桿進行了承載力計算和抗裂驗算，結果表明，該預應力水泥桿是滿足正常使用承載力的要求的，因此，該類型預應力水泥桿應不會因承載力出現(xiàn)裂紋[2]。

2.3 生產(chǎn)工藝分析

結合全省各市供電公司對所轄線路水泥桿開裂狀況排查結果發(fā)現(xiàn)，除此供電公司這三條線路，全省其他供電公司水泥桿塔均未出現(xiàn)類似這三條線路水泥桿短期非正常開裂現(xiàn)象。而這三條線路均在同一時間建設，水泥桿均為同一廠家在同一時間生產(chǎn)的同一批次產(chǎn)品，因此，這三條線路部分水泥桿表面出現(xiàn)裂紋最大可能的原因就是生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了問題。

從線路建設時間上分析，生產(chǎn)廠家在簽定產(chǎn)品生產(chǎn)合同到產(chǎn)品制造結束時間段很短。從2006年3月中旬簽定合同，除去設計及前期準備時間，水泥桿最快從4月初開始生產(chǎn)，同年6月初線路試運行，說明在5月中旬以前就已經(jīng)完成了所有線路水泥桿的生產(chǎn)及運輸工作，供廠家生產(chǎn)的時間僅僅一個半月，而且這個時間還包括水泥桿保養(yǎng)需要28天。在這么短的時間內(nèi)，為了完成生產(chǎn)任務，個別水泥桿可能出現(xiàn)脫模時間過早及保養(yǎng)時間不足等生產(chǎn)工藝的不嚴格問題，從而影響水泥桿的質量。

2.3.1 脫模時間過早

首先，電桿脫模時如達不到脫模強度的要求，會使混凝土抗壓和抗拉強度降低，鋼筋應力敷松過早，易使混凝土壓縮加劇，內(nèi)部形成微細的裂紋，嚴重影響預應力電桿的抗裂性能，是日后在運行環(huán)境中電桿生成縱裂的隱患因素；其次，生產(chǎn)時預應力鋼筋切斷長度誤差較大，或者錨固盤傾斜，致使在張拉預應力筋過程中較短的鋼筋收到超張拉，而較長的鋼筋又張拉不足。卸載張拉力后，超張拉的鋼筋嚴重回縮，可能造成混凝土順筋開裂。尤其是在混凝土由于脫模過早未達到一定強度時即卸載張拉力更容易造成混凝土的順筋開裂；最后，過早脫模造成混凝土強度低，電桿落地后受到?jīng)_擊，而這種沖擊力一般是電桿自重的幾倍甚至幾十倍，將造成電桿縱向裂，有時還會出現(xiàn)環(huán)向裂紋或隱裂等，后期運行過程中，在外部載荷的作用下，裂紋就會逐漸擴展或隱性裂紋變成顯性裂紋。

2.3.2 保養(yǎng)時間不足

混凝土電桿的養(yǎng)護工藝是使已密實成型的電桿進行水化反應，獲得所需物理力學性能及耐久性等指標的工藝措施。養(yǎng)護制度不當，如帶模蒸養(yǎng)時間短、后期未加強水養(yǎng)等原因，影響水泥水化作用的正常進行，造成混凝土結構疏松，影響混凝土的強度及耐久性。在后期出現(xiàn)的大多數(shù)裂紋實質上是在外力或環(huán)境條件的作用下，原有微裂紋擴展而引發(fā)的結果。裂紋的產(chǎn)生，是由于原材料質量失控和工藝制度控制不嚴，使混凝土在硬化過程中已產(chǎn)生了原生裂紋。

3 結論與整改措施

綜上所述，可以判定供電公司三條110 kV供電線路部分預應力水泥桿產(chǎn)生縱向裂紋的主要原因是生產(chǎn)廠家水泥桿預制過程中鋼筋張拉和混凝土脫模養(yǎng)護質量控制不嚴格造成的?；诖耍岢鲆韵抡拇胧?。

(1)對供電線路3基較為嚴重裂紋的水泥桿立即采取臨拉并對0.3 mm以上的縱裂實施灌漿；采用高強膠泥對0.5 mm以上的裂紋實施填塞；采用高滲防水劑對0.3 mm以下的裂紋實施灌滲，盡可能消除裂紋的切割破壞，防止迎峰度夏期間強對流天氣倒桿斷線。

(2)采用鋼板粘貼技術或碳纖維加固技術，對結構破損開裂和嚴重派生開裂的區(qū)域實施環(huán)向或縱向粘鋼及碳纖維加固，以恢復和提高結構的強度和剛度。在裂紋密集區(qū)，采用高分子織物膜進行封閉，阻止和延緩混凝土的碳化、老化。

(3)對于未出現(xiàn)裂紋的預應力混凝土桿，特別是最下一段桿身，可在混凝土表面涂上一層混凝土保護劑，阻止桿身遭受碳化腐蝕、雨雪水浸入和凍融破壞。

(4)運行人員加強預應力水泥桿的觀測和記錄，跟蹤裂紋的產(chǎn)生和變化情況。建議在條件允許的情況下，對存在裂紋隱患的水泥桿進行更換。

參考文獻：

[1]梁志海，趙洪波.變電站水泥桿裂縫分析及加固[J].大壩與安全，2009(4)：75-78

[2]晏嘉陵，陳安生，陳慶濤，等.變電站構架水泥桿鋼圈對接焊縫無損檢測及應力分析[J].電力安全技術，2012，14(4)：22-25