沿海地區(qū)輸電線路鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估與加強(qiáng)技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向

吳林

摘要：沿海地區(qū)輸電線路鐵塔基礎(chǔ)的安全直接影響到輸電線路的正常運(yùn)行。目前的混凝土缺陷檢測(cè)技術(shù)、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)方法和基礎(chǔ)防護(hù)加強(qiáng)技術(shù)在運(yùn)用到沿海地區(qū)輸電線路鐵塔基礎(chǔ)時(shí)存在明顯局限。堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的有效保障，有待于輸電線路鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估與加強(qiáng)一體化平臺(tái)開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)。

Abstract： The safety of the tower foundation of power transmission line in coastal regions plays an important role in the normal operation of the power transmission line. There are some disadvantages when applying the existing concrete defect detection techniques， foundation safety assessment methods and foundation protection and reinforcement techniques to the tower foundation of power transmission line in coastal regions. To ensure the normal operation of power grid， the safety assessment and reinforcement integrated platform is expected to be developed for the tower foundation of power transmission line in coastal regions.

關(guān)鍵詞：沿海地區(qū);鐵塔基礎(chǔ);安全性評(píng)價(jià);加強(qiáng)

Key words： coastal regions;tower foundation;safety assessment;reinforcement

中圖分類(lèi)號(hào)：TM753? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）33-0045-02

0? 引言

沿海地區(qū)輸電線路鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)所處的地質(zhì)環(huán)境和氣候條件相對(duì)復(fù)雜[1]，其安全性受到自身混凝土的開(kāi)裂、腐蝕和塔基所在區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害等多因素的威脅，直接關(guān)系到上方輸電塔乃至整條輸電線路的安全。借助可靠的混凝土缺陷檢測(cè)技術(shù)和易操作的檢測(cè)裝置，對(duì)鐵塔基礎(chǔ)混凝土的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，然后根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)和塔基附近地質(zhì)災(zāi)害情況對(duì)基礎(chǔ)的安全性做出科學(xué)評(píng)價(jià)，掌握基礎(chǔ)的健康狀態(tài)，進(jìn)一步的對(duì)處于亞健康狀態(tài)的基礎(chǔ)進(jìn)行加強(qiáng)保護(hù)，對(duì)于保障電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要意義。

1? 沿海地區(qū)鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)混凝土缺陷檢測(cè)研究現(xiàn)狀

沿海地區(qū)鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的混凝土缺陷主要包含物理化學(xué)作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫和氯鹽環(huán)境下混凝土的腐蝕[2]。輸電線路鐵塔基礎(chǔ)缺陷常用的檢測(cè)方法主要有鉆芯取樣檢測(cè)和埋管檢測(cè)。取芯試驗(yàn)需要對(duì)每待測(cè)鐵塔基礎(chǔ)取四個(gè)試樣，而輸電線路分布在荒郊野外，點(diǎn)多、線長(zhǎng)、面廣，該方法耗費(fèi)很大的人力物力。埋管檢測(cè)方法在埋管階段受混凝土振搗影響，易發(fā)生傾斜、變形，后期易被堵塞，影響檢測(cè)工作的實(shí)施。電磁波法、超聲波法和沖擊回波法等新型混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)損裂縫檢測(cè)方法近年來(lái)已經(jīng)取得較大進(jìn)展[3]，但不同檢測(cè)方法的測(cè)試精度和作業(yè)要求存在很大區(qū)別。電化學(xué)方法是最適宜檢測(cè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕情況的非破損檢測(cè)方法，其中半電池電位法、混凝土電阻率檢測(cè)法、直流線性極化電阻法以及交流阻抗法等方法已在其他行業(yè)工程有所應(yīng)有[4]。針對(duì)沿海地區(qū)復(fù)雜環(huán)境條件下鐵塔基礎(chǔ)這一特定工程對(duì)象，這些混凝土缺陷檢測(cè)技術(shù)的測(cè)試精度和適應(yīng)能力有待明確。

2? 沿海地區(qū)鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估研究現(xiàn)狀

沿海地區(qū)鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安全性一方面直接與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)混凝土的自身缺陷發(fā)展程度相關(guān)，另一方面還受到鐵塔所處區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境條件和氣候條件的影響。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全性的評(píng)估一般考慮自身缺陷為主，根據(jù)檢測(cè)獲取的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)混凝土裂縫開(kāi)展情況和腐蝕發(fā)展程度對(duì)基礎(chǔ)混凝土的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)而評(píng)估其有效承受上方結(jié)構(gòu)傳遞荷載的能力來(lái)確定結(jié)構(gòu)的安全性。針對(duì)滑坡、塌方等常見(jiàn)地質(zhì)災(zāi)害對(duì)輸電鐵塔基礎(chǔ)安全性造成的影響研究較少[5]，對(duì)基礎(chǔ)自身內(nèi)部缺陷和潛在地質(zhì)災(zāi)害雙重影響下沿海地區(qū)鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全性的評(píng)價(jià)尚缺乏綜合性的評(píng)價(jià)體系。

3? 沿海地區(qū)鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)技術(shù)研究現(xiàn)狀

對(duì)處于亞健康狀態(tài)的鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，采用有效的工程方法對(duì)其進(jìn)行加固，是一種經(jīng)濟(jì)成本較低的保障電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行的手段。目前國(guó)內(nèi)外其它行業(yè)對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的研究工作開(kāi)展較多，鋼纖維、環(huán)氧樹(shù)脂等新材料被大量的引入，增大截面法、置換混凝土法、外加預(yù)應(yīng)力法等新方法也取得了廣泛的運(yùn)用[6]。沿海地區(qū)鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)，一方面需要針對(duì)基礎(chǔ)內(nèi)部混凝土缺陷進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，另一方面需要對(duì)由于基礎(chǔ)所在區(qū)域小型地質(zhì)災(zāi)害引發(fā)的基礎(chǔ)偏移進(jìn)行糾偏。如何在不影響上方電網(wǎng)正常運(yùn)行情形下進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)混凝土的加強(qiáng)，現(xiàn)有加固方法的施工工藝和手段尚需進(jìn)一步優(yōu)化。

4? 沿海地區(qū)輸電線路鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估與加強(qiáng)技術(shù)的發(fā)展方向

基于上述分析，可見(jiàn)對(duì)于沿海地區(qū)復(fù)雜環(huán)境條件下鐵塔基礎(chǔ)這一特定工程對(duì)象，現(xiàn)有的混凝土缺陷檢測(cè)技術(shù)的適用性尚不明確，鐵塔基礎(chǔ)安全性評(píng)價(jià)體系尚未能考慮多重因子的影響，上方帶電作業(yè)條件下的鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)防護(hù)和加強(qiáng)技術(shù)有待研究。

①新型輸電線路鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)技術(shù)與裝備的研發(fā)。對(duì)目前已有的各種混凝土無(wú)損裂縫檢測(cè)方法和腐蝕診斷技術(shù)的測(cè)試精度和作業(yè)要求進(jìn)行分析，根據(jù)沿海地區(qū)輸電鐵塔基礎(chǔ)的工程特征，對(duì)不同檢測(cè)方法進(jìn)行適用性評(píng)價(jià)，通過(guò)比選確定測(cè)試原理較為可靠、測(cè)試精度滿(mǎn)足要求的缺陷檢測(cè)技術(shù)方案。在技術(shù)方案確定的基礎(chǔ)上，進(jìn)行測(cè)試硬件和軟件的開(kāi)發(fā)，進(jìn)行裝備輕量化和集成研究，研發(fā)便于工程技術(shù)人員攜帶和操作簡(jiǎn)便直觀的檢測(cè)裝置。

②沿海地區(qū)輸電線路鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全性綜合評(píng)價(jià)體系的建立。針對(duì)易對(duì)輸電鐵塔基礎(chǔ)造成危害的滑坡、塌方等常見(jiàn)地質(zhì)災(zāi)害，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和數(shù)值模擬等手段，研究基礎(chǔ)在地質(zhì)災(zāi)害作用下的變形特性，分析基礎(chǔ)變形對(duì)輸電鐵塔整體穩(wěn)定性的影響，以輸電線路正常運(yùn)行為原則建立基礎(chǔ)變形的允許閾值，引入GPS、干涉雷達(dá)等監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)變形的監(jiān)測(cè)預(yù)警確保安全。輸電線路鐵塔基礎(chǔ)安全性受到基礎(chǔ)自身內(nèi)部缺陷和潛在地質(zhì)災(zāi)害的雙重影響：針對(duì)裂縫和腐蝕等內(nèi)部缺陷，研究其形成機(jī)理和隨時(shí)間推移的發(fā)展趨勢(shì)，分析其對(duì)基礎(chǔ)承載力的影響;針對(duì)潛在的地質(zhì)災(zāi)害作用，以其可能造成的基礎(chǔ)變形失位為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。采用單因子、多因子評(píng)價(jià)法等手段分析這些因素對(duì)基礎(chǔ)安全性的影響，建立鐵塔基礎(chǔ)的安全性評(píng)價(jià)體系。

③沿海地區(qū)輸電鐵塔基礎(chǔ)防護(hù)加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研究。研究針對(duì)輸電線路鐵塔基礎(chǔ)的防護(hù)加強(qiáng)技術(shù)，對(duì)易發(fā)生缺陷和變形的基礎(chǔ)提早進(jìn)行防護(hù)，減少其進(jìn)一步惡化的可能，降低后期維護(hù)成本。對(duì)已發(fā)生缺陷和變形，并且安全性評(píng)價(jià)結(jié)果為不健康的基礎(chǔ)采取有效的加固措施，補(bǔ)強(qiáng)缺陷糾正變形，及時(shí)消除安全隱患?；A(chǔ)內(nèi)部缺陷補(bǔ)強(qiáng)采用鉆孔壓力灌漿技術(shù)，研究適用于鐵塔基礎(chǔ)并滿(mǎn)足線路正常運(yùn)行條件的微創(chuàng)鉆孔技術(shù)，同時(shí)研究補(bǔ)強(qiáng)用砂漿材料和灌漿技術(shù)?；A(chǔ)整體糾偏方面研究糾偏抬升力學(xué)計(jì)算模型，研究適用于鐵塔基礎(chǔ)并滿(mǎn)足線路正常運(yùn)行條件的糾偏位移控制技術(shù)和糾偏期間結(jié)構(gòu)安全保障技術(shù)。

④沿海地區(qū)輸電線路鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估與加強(qiáng)一體化平臺(tái)研發(fā)。在前面三項(xiàng)研究成果的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行沿海地區(qū)輸電線路鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估與加強(qiáng)技術(shù)的集成平臺(tái)研究，實(shí)現(xiàn)沿海地區(qū)輸電線路鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)“調(diào)查-評(píng)價(jià)-解決”的一體化。平臺(tái)包括基礎(chǔ)安全性評(píng)價(jià)試驗(yàn)平臺(tái)，基礎(chǔ)安全性評(píng)價(jià)綜合體系和基礎(chǔ)防護(hù)加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)三大部分。基礎(chǔ)安全性評(píng)價(jià)試驗(yàn)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)包括基礎(chǔ)混凝土裂縫無(wú)損檢測(cè)裝置和基礎(chǔ)混凝土腐蝕無(wú)損診斷裝置兩部分，用于獲取基礎(chǔ)混凝土中的裂縫開(kāi)展和腐蝕程度情況，為后續(xù)進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支持。在獲取基礎(chǔ)混凝土中的裂縫和腐蝕情況之后，結(jié)合潛在地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致的基礎(chǔ)變形，基礎(chǔ)安全性評(píng)價(jià)綜合體系可以實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)安全程度的科學(xué)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果可供后續(xù)決策參考。如果基礎(chǔ)安全性評(píng)價(jià)結(jié)果較差，及時(shí)采取基礎(chǔ)防護(hù)加強(qiáng)措施進(jìn)行處理，保障基礎(chǔ)安全，延續(xù)基礎(chǔ)壽命。其相互之間的關(guān)系如圖1所示。

5? 結(jié)論

現(xiàn)有的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)缺陷診斷、安全性評(píng)估與加強(qiáng)技術(shù)在處理沿海地區(qū)輸電線路鐵塔基礎(chǔ)這一特殊對(duì)象時(shí)存在明顯不足。明確適應(yīng)于沿海地區(qū)復(fù)雜環(huán)境條件下鐵塔基礎(chǔ)裂縫無(wú)損檢測(cè)和腐蝕無(wú)損診斷技術(shù)并進(jìn)行檢測(cè)裝備研發(fā)，基于混凝土內(nèi)部缺陷狀況和區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的影響，建立輸電鐵塔基礎(chǔ)安全性綜合評(píng)價(jià)體系，根據(jù)安全性評(píng)價(jià)結(jié)論和基礎(chǔ)發(fā)生的缺陷和變形采用適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)加強(qiáng)技術(shù)，對(duì)于保障沿海地區(qū)輸電線路的正常運(yùn)行無(wú)疑有著重要意義。沿海地區(qū)輸電線路鐵塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估與加強(qiáng)一體化平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)，可為堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)提供有力的技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]張琰，劉華清，李志強(qiáng)，等.沿海地區(qū)輸電線路混凝土基礎(chǔ)耐久性現(xiàn)狀研究[J].工業(yè)建筑，2015，45（增）：14-17.

[2]李國(guó)華，周亞宏.海洋環(huán)境下鐵塔鋼筋混凝土基礎(chǔ)的腐蝕特性與防護(hù)[J].電力設(shè)計(jì)，2007，12（6）：62-64.

[3]劉建軍，高強(qiáng)，石曉敏，等.基于沖擊回波法的輸電塔基礎(chǔ)裂縫檢測(cè)方法研究[J].南京工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，13（2）：33-38.

[4]林恩亮.鋼筋混凝土基礎(chǔ)的腐蝕機(jī)理及防腐措施[J].福建建筑，2009，7：44-46.

[5]楊莉，羅學(xué)禮，王森.輸電走廊滑坡泥石流災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)[J].云南電力技術(shù)，2013，41：75-76.

[6]鄭拯宇.壓電混凝土基礎(chǔ)設(shè)施健康安全主動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)研究[D].重慶大學(xué)，碩士學(xué)位論文，2003.