淺析輸電線路地腳螺栓及其特殊應(yīng)用

李建華

摘要：目前，電力建設(shè)如火如荼，而輸電線路作為我國電力工業(yè)的傳輸階段，其安全運(yùn)行是保障電能傳輸?shù)年P(guān)鍵。螺栓作為一種緊固件，是用來固定輸電線路上各種金具部件以及連接各種結(jié)構(gòu)件，是輸電線路上一種數(shù)量最多、存在范圍最廣的部件。然而由于輸電線路常年處于室外環(huán)境，同時(shí)長期受到復(fù)雜的受力影響極易出現(xiàn)松動或丟失，一旦某個(gè)螺栓出現(xiàn)了損壞都有可能出現(xiàn)漏電甚至線路松動等重要隱患，進(jìn)而影響整個(gè)線路的安全，因此及時(shí)判斷螺栓是否存在缺失是保障輸電線路安全運(yùn)行的關(guān)鍵。為此，本文探討了輸電線路地腳螺栓及其特殊應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：輸電線路;地腳螺栓;應(yīng)用

引言

在輸電線路工程中，地腳螺栓作為桿塔和基礎(chǔ)的重要連接構(gòu)件，其安全性受到了廣泛關(guān)注。目前針對地腳螺栓的研究多在螺栓受力機(jī)理、配套構(gòu)件設(shè)計(jì)和安裝等方面，對于地腳螺栓的基礎(chǔ)研究和特殊條件下的應(yīng)用很少有系統(tǒng)性總結(jié)。

1地腳螺栓性能等級與材質(zhì)

1.1性能等級與材質(zhì)對應(yīng)關(guān)系

根據(jù)文獻(xiàn)的相關(guān)規(guī)定可知，地腳螺栓材質(zhì)主要有Q235、Q345、35號優(yōu)質(zhì)碳素鋼、45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼、40Cr合金結(jié)構(gòu)鋼和42CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼6種。地腳螺栓性能等級標(biāo)號由兩部分組成，分別表示地腳螺栓材料的抗拉強(qiáng)度值和屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比是指材料的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的比值。例如性能等級為4.6級的地腳螺栓，其含義為地腳螺栓材質(zhì)公稱抗拉強(qiáng)度值為400MPa，屈強(qiáng)比為0.6，地腳螺栓公稱屈服強(qiáng)度為240MPa。按照性能等級分類，地腳螺栓分為4.6級、5.6級和8.8級，并推薦了對應(yīng)的螺栓材質(zhì)。根據(jù)文獻(xiàn)中地腳螺栓的使用情況發(fā)現(xiàn)，建設(shè)電壓等級較高的輸電線路工程時(shí)，桿塔承受荷載較大，其地腳螺栓材質(zhì)多為Q345和45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼。然而在文獻(xiàn)中并沒有與Q345和45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼相匹配的性能等級，兩者無法相銜接。工程設(shè)計(jì)人員遇到該情況時(shí)，設(shè)計(jì)往往較為保守，選擇更高強(qiáng)度的材質(zhì)，造成額外的材料浪費(fèi)。為更好地使兩者相匹配，填補(bǔ)地腳螺栓性能等級和材質(zhì)之間對應(yīng)關(guān)系的空白，本文提出了一種新性能等級（6.8級）的地腳螺栓，主要用于承載力相對較高的桿塔。

1.2新性能等級（6.8級）地腳螺栓

Q345的抗拉強(qiáng)度小于500mpa，屈服強(qiáng)度比約為0.7?？紤]到地腳螺栓的性能等級為5.6級，不宜采用。45號碳鋼的抗拉強(qiáng)度達(dá)到600mpa，屈服強(qiáng)度比約為0.6，直接機(jī)加工后的性能達(dá)到6.6級。根據(jù)材料特性，45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，性能等級可達(dá)6.8級，屈服強(qiáng)度比高，大于6.6可充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度性能，從而節(jié)省材料，減輕錨栓的重量。綜上所述，6.8級地腳螺栓可以用45級優(yōu)質(zhì)碳鋼制造。針對優(yōu)質(zhì)碳素鋼45號易斷裂、難焊接的特點(diǎn)，推薦采用雙頭型錨桿，不需焊接，裝配方便，適用范圍廣。

2地腳螺栓的錨固型式

2.1J型地腳螺栓

J型地腳螺栓結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，一般適用于承受荷載較小的桿塔。J型地腳螺栓末端錨固型式為180°彎鉤，彎鉤加強(qiáng)了地腳螺栓與混凝土的有效錨固。因較大規(guī)格的螺栓加熱彎曲比較困難，加工精度不易控制?？紤]到J型地腳螺栓承載力小和加熱彎曲加工工藝等情況，推薦4.6級地腳螺栓采用J型。根據(jù)4.6級地腳螺栓材料強(qiáng)度和加工精度等因素，建議J型地腳螺栓規(guī)格控制在M36及以下。

2.2棘爪型地腳螺栓

棘爪型地腳螺栓末端錨固部分采用棘爪型式，3個(gè)勾型鋼筋均勻分布，并焊接在螺栓上。焊接勾型鋼筋時(shí)產(chǎn)生的熱量可能會對螺栓強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響，適用于承載力較高的桿塔。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意棘爪不得超出混凝土保護(hù)層，同時(shí)注意不與周邊箍筋相碰。如果棘爪與周邊鋼筋距離較小或相碰，在安裝過程中可調(diào)整棘爪方向，避免埋置時(shí)棘爪型地腳螺栓在錨固部分發(fā)生碰撞。根據(jù)棘爪型地腳螺栓的材料、承載力和型式特點(diǎn)等情況，推薦5.6級地腳螺栓采用棘爪型。

2.3T型地腳螺栓

T型地腳螺栓組裝簡單，相比J型地腳螺栓更容易垂直定位，適用于承載力較小的桿塔。T型地腳螺栓末端錨固部分采用錨板型式，4塊加勁板均勻分布并焊接在錨板和螺栓上，加勁板在焊接中產(chǎn)生的熱量會對螺栓強(qiáng)度造成一定程度的削弱。

3地腳螺栓采購管理、加工和施工注意事項(xiàng)

（1）抓實(shí)地腳螺栓的采購管理。嚴(yán)格執(zhí)行架空輸電線路工程地腳螺栓統(tǒng)一由建設(shè)管理單位通過電子商務(wù)平臺采購的規(guī)定，嚴(yán)禁施工單位、施工項(xiàng)目部、施工班組自行采購或私自加工地腳螺栓。建設(shè)單位要提供地腳螺栓設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)規(guī)程等明確規(guī)范要求給生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)廠家嚴(yán)格根據(jù)要求進(jìn)行加工制造，對地腳螺栓的質(zhì)量負(fù)責(zé)。地腳螺栓出廠時(shí)，生產(chǎn)廠家應(yīng)按要求規(guī)范進(jìn)行地腳螺栓標(biāo)識，同一標(biāo)段中同套螺栓的螺桿與螺母采用唯一且相同的標(biāo)識。地腳螺栓中的螺桿與螺母應(yīng)成套配送。（2）在施工環(huán)節(jié)中，要注意地腳螺栓的標(biāo)記，以免在施工環(huán)節(jié)中混合使用。文獻(xiàn)中地腳螺栓的標(biāo)識方法過于復(fù)雜。建議采用“標(biāo)稱螺紋長度、結(jié)構(gòu)類型、性能等級和局部熱浸鍍鋅長度”的格式。在施工環(huán)節(jié)中，從地腳螺栓進(jìn)入庫房到保護(hù)蓋澆筑的各個(gè)工序都需要嚴(yán)格控制，特別是為了保證塔號、地腳螺栓及其配套構(gòu)件規(guī)格、型號相匹配，不得更換大型螺母、墊片等支承構(gòu)件，以避免倒塔。

4地腳螺栓的特殊應(yīng)用

地腳螺栓作為一種桿塔與基礎(chǔ)的連接構(gòu)件，在一些復(fù)雜地質(zhì)條件下可以通過調(diào)整地腳螺栓構(gòu)件的方法搶修輸電線路，例如線路經(jīng)過采動影響區(qū)、基礎(chǔ)下方有坑洞、基礎(chǔ)地基處理不當(dāng)或者基礎(chǔ)周邊受到滲水影響等導(dǎo)致的輕微不均勻沉降。桿塔基礎(chǔ)若存在不均勻沉降，輸電線路運(yùn)行時(shí)會有桿塔傾斜、倒塌和斷線等重大隱患。針對輕微的不均勻沉降，桿塔雖然有一定的位移變形，但構(gòu)件應(yīng)力小，結(jié)構(gòu)承載能力不會有太大削弱，此時(shí)不需要更換基礎(chǔ)，只需調(diào)整地腳螺栓即可扶正塔身，消除桿塔傾斜的負(fù)面影響。在設(shè)計(jì)階段，若輸電線路經(jīng)過采動影響區(qū)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料，結(jié)合增加地腳螺栓外露長度和防護(hù)大板等處理措施用于后期基礎(chǔ)糾偏。在運(yùn)維期間，若桿塔出現(xiàn)輕微的傾斜，可增加地腳螺栓墊塊或調(diào)整地腳螺栓墊板消除基礎(chǔ)之間的高程差。若桿塔某個(gè)基礎(chǔ)出現(xiàn)較大沉降，可考慮采用應(yīng)力解除法或可調(diào)式地腳螺栓進(jìn)行搶修。兩種方法實(shí)施方案簡單、工期短、造價(jià)經(jīng)濟(jì)，適合推廣。

結(jié)束語

綜上所述，本文明確了地腳螺栓規(guī)格選用原則。同一工程應(yīng)選用第一選擇地腳螺栓規(guī)格，增大規(guī)格級差，降低安裝環(huán)節(jié)混用風(fēng)險(xiǎn)。而關(guān)于地腳螺栓還有一些工作尚未完善，例如相關(guān)規(guī)范需要重新審視，需要進(jìn)一步修訂，為工程人員提供更為及時(shí)有效的指導(dǎo)。同時(shí)，根據(jù)工程實(shí)際，結(jié)合工程試驗(yàn)，地腳螺栓在應(yīng)急搶險(xiǎn)方面的研究需要深入探討，為運(yùn)維搶險(xiǎn)提供便利。

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