邊繼豪

【摘?要】施工項(xiàng)目基坑施工中土體初始應(yīng)力平衡被打破，土體抗剪強(qiáng)度大幅度降低，例如控制措施不足容易導(dǎo)致土體位移，導(dǎo)致塌方造成不可逆轉(zhuǎn)的事故。施工期間及時(shí)加固基坑附近的高壓輸電線路塔，進(jìn)行線路塔變形監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，對于確保工程安全組織實(shí)施和輸電線路運(yùn)行至關(guān)重要。國內(nèi)對高壓輸電線路塔變形監(jiān)測進(jìn)行了大量研究，劉建偉等人提出了一種三維整體變形光學(xué)測量方法，解決了各種塔三維變形測量的有效性和觀測精度問題;本文主要分析了基坑附近高壓輸電線路塔變形監(jiān)測及變化規(guī)律研究。

【關(guān)鍵詞】基坑監(jiān)測;輸電線塔;變形監(jiān)測

引言

電力是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要能源，直接關(guān)系到生產(chǎn)效率，中國對電力的需求很高，作為一個(gè)主要的制造國，中國建立了全面的發(fā)電和輸電系統(tǒng)，高壓輸電線路分布廣泛隨著城市發(fā)展進(jìn)程的加快，越來越多的高壓電力線受到建設(shè)的影響。

1、高壓輸電線塔監(jiān)測方案

1.1高壓輸電線塔高度的獲取

塔的高度是通過測量懸架高度得到的。為保證塔高測量的準(zhǔn)確性，懸架高度測量采用正反轉(zhuǎn)鏡多回歸測量和周期觀測。同時(shí)，充分考慮到直線塔傾斜的影響，在四個(gè)方向觀察塔高度，相鄰方向之間的水平角度為45，觀測點(diǎn)與高壓塔之間的距離不少于1.5h，h為塔高度。建筑物高度的最終值是使用觀測資料計(jì)算斜度修正。將調(diào)整觀測線列頂部中心處的水平投影偏移l，以獲得高壓輸電線列的高度。高壓輸電線路塔高度為35.2米。

1.2線塔傾斜的重要方向

國家研究人員進(jìn)一步研究了挖掘的破壞機(jī)制，隨著挖掘深度的增加，挖掘周圍的土壤壓力發(fā)生了很大變化，水平位移的變化具有明顯的時(shí)空影響。溝渠開挖邊坡階段，水平變形較小，變化較小;隨著暴露時(shí)間的推移，坡度頂部向溝渠內(nèi)的水平變形會(huì)顯著增加，但由于地面工程而受到干擾。根據(jù)挖掘邊坡破壞的歷史經(jīng)驗(yàn)和模擬實(shí)驗(yàn)，局部破壞后，鄰近破壞范圍內(nèi)的地面壓力迅速增加，并伴隨著地球表面的更大變形，在重力情況下導(dǎo)致滑坡。根據(jù)監(jiān)測開挖變形的經(jīng)驗(yàn)和對現(xiàn)有研究的分析，挖方坡度頂部一旦受到施工的影響，通常是垂直于挖方外側(cè)邊緣的水平變形。綜合文本中，高壓輸電線路塔區(qū)土應(yīng)力擾動(dòng)和強(qiáng)度，高壓輸電線路塔傾斜變形的重要方向垂直于線路方向，即垂直于基坑外部的東西方向。

1.3線塔傾斜值的監(jiān)測

監(jiān)控基點(diǎn)分別在高壓輸電線路方向和主要傾斜方向上設(shè)置，高度約為輸電線路塔高度的1.5 ～ 2倍，監(jiān)控基點(diǎn)相對于測量控制點(diǎn)設(shè)置，以確保不受開挖影響。選擇與塔樓頂部和底部相切的觀察基點(diǎn)的目標(biāo)點(diǎn)作為控制點(diǎn)。沿直線塔底部沿道路方向組織約2米寬的水平區(qū)域，并使用重要的坡度方向放置水平坡度觀測標(biāo)尺。水平標(biāo)尺可以被列標(biāo)尺替代，但必須確保標(biāo)尺讀數(shù)清晰且水平。在監(jiān)視基點(diǎn)安裝全站儀，同時(shí)在塔底安裝水平尺。為便于確定電視塔的傾斜方向，各裝置的水平標(biāo)尺應(yīng)確保零頭位置基本一致，標(biāo)尺值的上升方向一致。依次測量塔頂中心和塔底中心，計(jì)算相應(yīng)塔尺的讀數(shù)并正確記錄。監(jiān)視點(diǎn)的測量應(yīng)確保塔的上下讀數(shù)不少于2個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段的觀測值不少于6個(gè)返回測量值，返回塔頂部中心的水平投影偏差不超過限值。

2、高壓輸電線塔監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

2.1關(guān)鍵部位變形分析

使用與關(guān)鍵部分具有相同名稱的點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算鐵塔各個(gè)部分的變形參數(shù)。（1）水平荷載作用下的應(yīng)變比和豎向荷載作用下的應(yīng)變比：水平荷載小于垂直荷載時(shí)，水平荷載作用下的水平承載力較敏感，整體的腿部應(yīng)變較小;當(dāng)水平荷載增加且垂直荷載保持不變時(shí)，框架的整體變形會(huì)更大。數(shù)據(jù)表明，軸承主要受電纜拉伸的影響，因此在電纜方向上更明顯，并且在電纜方向偏移0.0245m時(shí)符合預(yù)期結(jié)果。（2）整個(gè)塔的所有工作載荷都傳遞到塔腿與內(nèi)部力所在的城市地面或樁之間的連接處 并且塔的銷由較長的連續(xù)構(gòu)件支撐，這些構(gòu)件在頂部傳輸?shù)妮d荷較大時(shí)會(huì)受到結(jié)構(gòu)力學(xué)第二類穩(wěn)定性的影響。塔在x和y方向變?yōu)榻咏悖怪毕陆?.008米。（3）在移動(dòng)皇冠與鐵塔主體材料的連接點(diǎn)處，塔在某些角交點(diǎn)處彎曲時(shí)有敏感區(qū)域，橫桿與塔連接處的點(diǎn)云數(shù)據(jù)顯示電纜方向的偏移為0.0184m，在其他方向沒有偏移?？傊F塔關(guān)鍵監(jiān)控部分沿y軸（沿直線）的最大偏移部分為橫擔(dān)，偏移為24.5mm;最大垂直偏移是指建筑物的腿，偏移為14.2mm。因此，扶手是建筑物中變形最大的部分，變形最大的部分比指定建筑物的坡度小，整個(gè)建筑物的坡度被視為在正常范圍內(nèi)。

2.2變形監(jiān)測點(diǎn)觀測

為了確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，減少觀測站的數(shù)目，以減少觀測誤差的累積，并在可能的情況下，使用極座標(biāo)測量E01工作點(diǎn)上的所有觀測點(diǎn)，同時(shí)使用高全息圖工作點(diǎn)與監(jiān)視點(diǎn)之間的最大觀測距離為71米。監(jiān)視點(diǎn)觀測極限差值要求：水平角度測量三個(gè)測量，半測量回歸零差值小于6′太陽，第一測量2C相互差值小于9′太陽，同一方向各測量的差值小于5′太陽垂直位移也使用更高的精確度指標(biāo)0.3mm進(jìn)行測量，并使用第3級測量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量。監(jiān)測頻率按月進(jìn)行，并根據(jù)實(shí)地天氣條件和實(shí)際變形情況對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.3信號(hào)模擬

測控站可以使用平面天線網(wǎng)絡(luò)。一般來說，采用傳統(tǒng)方法的網(wǎng)絡(luò)天線理論在探索時(shí)必須考慮邊緣效應(yīng)的影響。如果假定反射板的值，則該值將設(shè)置為無窮大，并且其方向在陣列單位中是一致的。天線網(wǎng)絡(luò)在甚高海拔地區(qū)使用輸電塔變形監(jiān)測技術(shù)時(shí)經(jīng)常使用?？紤]到重量和體積對實(shí)際工作的影響，空間距離將調(diào)整在0.5 ～ 1波長之間，以便在實(shí)際應(yīng)用中克服網(wǎng)絡(luò)天線的局限性。在實(shí)際應(yīng)用過程中，陣列可產(chǎn)生三級現(xiàn)象，①天線單元有自己的直接耦合;②間接耦合周圍反射板和絕緣;③電網(wǎng)產(chǎn)生的線路耦合。這就是說，在智能天線系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，應(yīng)考慮波形指標(biāo)要求，合理設(shè)計(jì)野外公路一體化。此時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際測量數(shù)據(jù)建立參數(shù)s：天線局部振蕩元件。

3、基于變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的鐵塔結(jié)構(gòu)安全性分析

輸電線路項(xiàng)目是一個(gè)由橋塔和相應(yīng)的導(dǎo)線組成的協(xié)調(diào)力和位移系統(tǒng)。對于采掘區(qū)的電線桿，表面變形造成的額外內(nèi)力主要由兩個(gè)方面組成：一方面，肯塔基州的地面沉降不均勻，造成支架垂直和水平移動(dòng)不均，導(dǎo)致塔體傾斜，甚至型材變形;另一方面，傾斜和移動(dòng)其他塔會(huì)變更導(dǎo)引線（樓板）的張力，這會(huì)變更套用至塔的負(fù)載并產(chǎn)生相應(yīng)的變形。簡而言之，由于塔架的移動(dòng)和頂部（地面）引線捕捉點(diǎn)的載荷，曲面變形會(huì)對塔架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)面影響?？偟膩碚f，監(jiān)測塔構(gòu)件和導(dǎo)線的內(nèi)力是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)，從承載能力的角度對塔結(jié)構(gòu)的安全評估可以通過使用有限元軟件首先對塔進(jìn)行建模，然后應(yīng)用所得到的支撐位移和d點(diǎn)位移來輕松地進(jìn)行分析此外，根據(jù)控制塔關(guān)鍵點(diǎn)的移動(dòng)情況對塔的整體傾斜和局部偏差進(jìn)行分析，可以評估塔是否滿足輸電線路正常運(yùn)行的要求。

結(jié)束語

在設(shè)計(jì)開挖支架時(shí)，應(yīng)充分考慮到建筑物和周邊結(jié)構(gòu)變形極限的要求，并應(yīng)盡可能提高建筑物和結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測的頻率，以確保施工安全及時(shí)的變形監(jiān)測有助于有效檢測屋頂及其周圍建筑物的變形值、結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的治理措施，確保風(fēng)險(xiǎn)控制和建筑安全。

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（作者單位：河南工學(xué)院電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院）