电力塔基是输电线路的核心承重结构,长期承受塔体自重、导线拉力、风力荷载以及地质环境变化影响,随着输电线路投运年限增加,不少老旧塔基陆续出现基础松动、倾斜问题,严重威胁输电线路的运行安全,甚至可能引发倒塔断电事故,及时对松动倾斜塔基进行加固处理,是保障电网安全稳定运行的关键环节。本文从电力塔基基础松动倾斜的成因入手,总结常用加固处理技术的适用场景和工艺要点,为输电线路运维中的塔基病害治理提供参考。
电力塔基基础松动倾斜的核心成因
不同区域、不同类型的塔基,松动倾斜的成因各有不同,归纳起来主要有四类:
1. 地质环境变化引发地基变形
山区塔基容易受到雨水冲刷、山体滑坡的影响,长期雨水冲刷会掏空塔基基底,导致基础失去支撑,逐步松动倾斜;河谷、河滩区域的塔基,受河流冲刷侵蚀,坡脚被淘空,地基侧向支撑不足,容易发生倾斜;部分区域地下水位变化,比如周边工程施工抽取地下水,导致地下水位下降,引发地基不均匀沉降,也会造成塔基倾斜。
2. 施工遗留缺陷长期发展
部分早期建设的塔基,施工时地基处理不到位,回填土压实度不足,长期受荷载作用,回填土逐步压缩沉降,导致基础松动;还有部分塔基埋深不足,抗拔、抗滑能力达不到设计要求,在大风、覆冰荷载作用下,基础逐步发生位移倾斜,此外,山区塔基施工时对原有山体扰动过大,没有做好边坡防护,运营后发生浅层滑坡,也会带动塔基倾斜。
3. 荷载长期作用与结构老化
输电线路设计使用年限一般超过50年,长期运行中,塔基不断承受温度变化、导线风振带来的反复荷载,基础与土体之间会逐步产生间隙,导致基础松动;南方沿海台风多发区域,每年台风带来的强风荷载反复作用,会加剧基础位移,扩大倾斜量;部分处于湿陷性黄土区域的塔基,雨水渗入后黄土湿陷沉降,也会引发基础松动倾斜。
4. 外部工程施工扰动影响
近年来电网建设和地方工程同步推进,不少既有输电线路周边开展修路、开矿、房地产开发等工程,施工开挖边坡、抽取地下水,会影响既有塔基的地基稳定性,导致塔基松动倾斜,这类外部扰动引发的病害,近年来占比持续上升。
电力塔基基础松动倾斜常用加固处理技术及适用场景
根据塔基倾斜程度、病害成因,常用的加固处理技术有四类,各有适用场景:
1. 注浆加固技术:适合浅层地基松动的轻度倾斜塔基
注浆加固是处理塔基基础松动最常用的微创技术,核心是在塔基周边钻孔,将水泥基复合浆液注入基础下方和周边的软弱土体中,浆液填充土体空隙,挤密松散土层,凝固后将松散土体胶结成整体,提高地基承载力,消除基础松动,对于轻微倾斜的塔基,还可以通过控制注浆量实现微量抬升,纠正倾斜。 该技术的优势是不需要大规模开挖,不需要停电拆除塔体,对输电线路运行影响小,施工成本低,工期短,一般7-15天就能完成加固。适用场景:轻度松动倾斜,倾斜率不超过1%,病害由回填土压实度不足、浅层土体松散引发的塔基,大多数平原、丘陵区域的中小型塔基病害都适用。
2. 微型桩加固技术:适合重度倾斜、大荷载塔基
微型桩加固是在塔基四周施工直径150-300mm的微型桩,桩端深入下方稳定持力层,将塔基荷载通过微型桩传递到深层稳定土层,同时微型桩可以提供侧向抗滑力,提高塔基的抗滑、抗倾能力,限制倾斜进一步发展,还可以结合注浆加固,同时处理地基松动问题。 该技术的优势是承载力提升幅度大,加固后塔基抗倾、抗滑能力可以提高一倍以上,效果长期稳定,适合大荷载、重度倾斜的塔基。适用场景:倾斜率超过1%,地基承载力严重不足,或者存在边坡滑动风险的塔基,山区大跨越塔基、重载大塔基的病害处理多采用该方案。
3. 重力式挡墙+边坡防护技术:适合雨水冲刷、边坡失稳引发的倾斜
对于山区塔基因边坡冲刷、浅层滑坡引发的基础松动倾斜,单纯加固塔基无法解决根源问题,需要配合边坡治理:先对塔基下方边坡修建重力式挡墙或者锚杆挡墙,阻挡边坡滑移,再对坡面进行挂网喷浆防护,修建截排水沟,阻止雨水继续渗入冲刷边坡,然后再对松动的塔基进行注浆加固,从根源上消除病害。 适用场景:山区沿河、临坡塔基,因边坡冲刷、浅层滑坡引发的倾斜松动,这类病害必须先治理边坡,再加固基础,否则倾斜会反复发展,无法彻底解决。
4. 基础托换+纠偏技术:适合重度倾斜、需要大幅纠偏的塔基
对于倾斜率超过3%,严重超过安全允许值,无法通过微量注浆抬升纠正的塔基,需要采用基础托换纠偏技术:先在既有塔基两侧施工新的桩基础,通过托换结构将塔体荷载转移到新基础上,然后再对原有基础进行纠偏处理,或者更换部分基础结构,彻底纠正倾斜。 该技术的优势是能彻底解决重度倾斜问题,恢复塔基的安全性,缺点是成本较高,需要停电配合施工,一般只有重度危险的塔基才会采用。
电力塔基加固处理的核心质量控制要点
塔基加固直接关系到输电线路运行安全,必须严格把控质量,核心要点有四个:
1. 先检测评估,再制定方案
加固施工前必须先进行全面检测:通过全站仪测量塔基倾斜率、沉降量,通过钻孔取样、地质雷达探测,明确地基松动范围、软弱土层厚度,查明病害成因,评估塔基的安全等级,再根据评估结果选择合适的加固方案,禁止盲目施工,避免方案不当引发安全事故。
2. 施工过程全程监测,控制扰动
加固施工过程中,必须安排专人全程监测塔基的倾斜、位移变化,注浆加固要控制注浆压力和抬升速率,每天抬升量不超过5mm,避免快速抬升引发塔体结构损伤;微型桩施工要控制钻孔位置,避免钻孔破坏原有基础结构,引发塔基松动加剧。如果施工过程中倾斜量突然增大,必须立即停止施工,调整方案后再继续。
3. 完工后严格检测验收
加固完工后,需要从三个方面验收质量:第一,复测塔基倾斜率,纠正后的倾斜率要满足设计要求,一般不超过0.5%;第二,检测地基承载力,通过标准贯入试验、静载荷试验确认加固后地基承载力满足设计要求;第三,验收后进行至少6个月的监测,倾斜稳定、没有继续发展,才算验收合格。
4. 建立长期监测机制
加固完成后,对于处于地质灾害易发区域的塔基,要安装智能倾斜监测传感器,实时监测塔基倾斜变化,一旦出现异常位移及时预警,避免病害复发引发安全事故。
结语
电力塔基基础松动倾斜是输电线路运维中常见的安全病害,只要早发现、早处理,选择合适的加固方案,就能有效消除安全隐患,保障塔基稳定。目前注浆加固和微型桩加固技术已经非常成熟,大多数轻度、中度病害都可以通过微创方式处理,不需要停电拆除,成本低、工期短,性价比很高。对于山区边坡引发的病害,要坚持“先治坡、后治基”的原则,从根源解决问题,避免病害复发。随着我国电网建设的发展,既有输电线路塔基运维需求会不断增加,规范加固处理工艺,严格控制质量,是保障电网安全运行的重要基础。