一种可应对采动区不均匀沉降的铁塔及其扶正方法与流程

本发明涉及铁塔扶正的施工领域，具体涉及一种可应对采动区不均匀沉降的铁塔及其扶正方法。

背景技术

在我国山西、安徽等煤炭产地，由于煤炭开采形成的采动区分布十分广泛。那些穿越采动区的输电线路，输电铁塔在地表不均匀沉降的影响下，出现了较多的倒塔事故或提前报废情况，造成了较多的经济财产损失。出现基础沉降的杆塔，如果不进行扶正处理，其受力非常不利，迟早出现倒塔事故，提前对其报废建立新塔的成本也很高。因此，通过铁塔扶正可以改善铁塔受力状态，在原塔正常工作的情况下免于建立新塔。但常规的铁塔扶正仅是通过打拉线替代了基础的部分受力，拉线松弛后铁塔受力状况还会恶化，扶正效果并不理想。

因此需要一种可应对采动区不均匀沉降的铁塔及其扶正方法来弥补现有技术的不足。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本申请人设计了一种可应对采动区不均匀沉降的铁塔及其扶正方法；特别适合于不均匀沉降地区使用，沉降后扶正简单可靠。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：

本发明提供了一种可应对采动区不均匀沉降的铁塔，所述铁塔包括塔身、塔脚和基础；

所述塔脚下端与所述基础通过靴板连接；

所述塔脚上端设有两个相互平行的连接耳，所述连接耳上设有一行均匀的连接孔，所述塔身与所述塔脚连接处设有与所述塔身外侧平行且与所述连接耳匹配的槽，所述槽外侧的塔身厚度与两个所述连接耳间距离相等，所述槽外侧的塔身上设有与所述连接孔匹配且个数小于连接孔的通孔；

所述塔身的横梁上设有水平传感器；

所述塔脚上分别设有空间坐标定位器；

所述塔身上于所述塔脚上端的延线上固定设有绑紧线，所述绑紧线另一端缠绕在所述塔身上的绕线轴上。

优选的，所述塔脚分别以所述塔身的轴线为轴呈放射状分布。

优选的，每根所述塔脚上端延线上固设的绑紧线的高度分别相等。

优选的，每根所述塔脚上端延线上固设的绑紧线上方的塔身高度与其下方的塔身高度之比为1：2。

优选的，每根所述塔脚上的空间坐标定位器的高度分别相等。

优选的，所述塔脚的一个连接耳全部插入所述槽内，另一个连接耳位于所述塔身外侧，通过贯穿所述通孔和连接孔的螺栓将所述塔脚与所述塔身连接；当铁塔发生倾斜时，拆除需要增加长度的塔脚的螺栓，将所述连接耳向所述槽外侧移出需要增加的长度，然后在所述通孔与其对应的连接孔内贯穿螺栓加以固定。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种基于采动区不均匀沉降的铁塔扶正方法，所述方法包括下述步骤：

(1)根据基准点、塔身坡度角和根开数据确定预测的扶正结果；

(2)根据预测的扶正结果于基础铁板上安装沉降最显著的塔脚的替代靴板并拆除所述沉降最显著的塔脚与基础间的连接；

(3)分别展开拉紧线并通过所述拉紧线将铁塔扶正；

(4)根据预测的扶正结果加长沉降最显著的塔脚。

优选的，所述根据基准点、塔身坡度角和根开数据确定预测的扶正结果包括：

根据基准点确定沉降最显著的塔脚及其沉降位移；

根据所述沉降位移和塔身坡度角确定沉降最显著的塔脚需要增加的长度；

根据所述需要增加的长度和根开数据确定塔脚靴板的位移数据。

优选的，所述基准点的选取包括：

获取每根所述塔脚上的空间坐标定位器的空间坐标；

选择高度最高的塔脚作为基准点。

优选的，所述沉降最显著的塔脚的选取包括：

选择与所述基准点高度差最大的塔脚作为沉降最显著的塔脚。

优选的，所述沉降位移包括水平横向位移、水平纵向位移和竖向位移。

优选的，所述塔身坡度角包括：所述主材与竖直方向的夹角。

优选的，所述根据所述沉降位移和塔身坡度角确定沉降最显著的塔脚需要增加的长度包括：

按下式计算所述沉降最显著的塔脚需要增加的长度：

δl＝δz/cosθ；

式中：所述δl为所述沉降最显著的塔脚需要增加的长度；所述δz为所述竖向位移；所述θ为所述塔身坡度角。

优选的，所述根开数据包括横向根开数据和纵向根开数据。

优选的，所述塔脚靴板的位移数据包括：所述塔脚靴板的轴心的水平横向位移数据和水平纵向位移数据。

优选的，所述塔脚靴板的轴心的水平横向位移数据按下式确定：

式中：所述δx'为所述塔脚靴板的轴心的水平横向位移；所述b为横向根开数据；所述a为纵向根开数据；所述δx为所述水平横向位移。

优选的，所述塔脚靴板的轴心的水平纵向位移数据按下式确定：

式中：所述δy'为所述塔脚靴板的轴心的水平横向位移；所述b为横向根开数据；所述a为纵向根开数据；所述δy为所述水平横向位移。

优选的，所述根据预测的扶正结果于基础铁板上安装沉降最显著的塔脚的替代靴板包括：

根据所述原靴板的轴心位置和所述塔脚靴板的位移数据确定所述替代靴板的轴心位置；

将所述替代靴板的轴心与所述轴心位置相对；

将所述替代靴板与所述基础铁板固定连接。

优选的，所述拆除所述沉降最显著的塔脚与基础间的连接包括：

将所述塔脚与基础间连接的连接螺栓松开并剥离所述基础的保护层混凝土，将地脚螺栓松开。

优选的，所述分别展开拉紧线包括：

将所述拉紧线的自由端从所述绕线轴上解除并将其与地面固定连接；

所有的拉紧线以铁塔为中心呈放射状分布。

优选的，所述通过所述拉紧线将铁塔扶正包括：

将沉降最显著的塔脚之外的其他塔脚对应的拉紧线分别张紧至所述铁塔扶正。

优选的，所述将沉降最显著的塔脚之外的其他塔脚对应的拉紧线分别张紧的同时包括：通过顶压设备从沉降最显著的塔脚的下端进行顶升。

优选的，通过卷扬机的收紧张紧所述拉紧线。

优选的，所述铁塔扶正包括：

获取所述水平传感器的水平信息；

张紧所述拉紧线的过程中观测所述水平信息；

通过所述水平信息调整各塔脚上拉紧线的张紧程度直至所述水平信息为水平。

优选的，所述根据预测的扶正结果加长沉降最显著的塔脚包括：

拆除所述沉降最显著的塔脚的连接孔与所述塔身的通孔间的螺栓；

将所述连接耳从所述槽内移出所述沉降最显著的塔脚需要增加的长度；

将所述连接孔与通孔间贯穿螺栓；

将所述塔脚通过所述替代靴板与基础连接。

优选的，所述根据预测的扶正结果加长沉降最显著的塔脚之后包括：将所述拉紧线分别缠绕至所述绕线轴。

与最接近现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的技术方法，所述铁脚具有空间坐标定位器，能够方便准确的获取铁塔中各方向的沉降情况，且塔身内设有水平传感器，对于沉降后塔身的歪斜情况以及扶正过程中的水平情况能够提供准确的测量，塔身上所绑设的绑紧线能够为扶正过程提供扶正工具，所述塔脚的设计能够使其在一定长度内加长长度，为铁塔扶正提供了方便，特别适合于不均匀沉降地区使用，沉降后扶正简单可靠。

2、本发明提供的技术方案，扶正方法利用基准点、塔身坡度角和根开数据确定预测的扶正结果，所述结果合理准确、能够为铁塔扶正提供可靠的数据支撑和指导；根据上述结果依次安装沉降最显著的塔脚的替代靴板、拆除所述沉降最显著的塔脚与基础间的连接、通过所述拉紧线将铁塔扶正、加长铁塔的沉降最显著的塔脚，扶正过程简单易行、可操作性高，且替换构件的数据合理，尺寸小，能够改变铁塔的整体受力效果，且不需要更换铁塔，大大减小了铁塔扶正的人力物力投入，减小了铁塔扶正对输电线路的不利影响。

3、本发明提供的技术方案，扶正方法利用基准点、塔身坡度角和根开数据依次确定沉降最显著的塔脚及其沉降位移、沉降最显著的塔脚需要增加的长度和塔脚靴板的位移数据，条理清晰，数据合理，能够为铁塔扶正提供可靠的数据支撑，且为铁塔扶正提供了增加沉降最显著的塔脚长度、替换靴板的扶正策略，避免了整体更换铁塔，节约了成本；同时避免了塔脚主材与斜材内产生较大的次生应力，使扶正后铁塔质量得到了保证。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1：本发明提供的扶正过程的示意图；

图2：本发明提供的更换靴板和沉降最显著的塔脚的示意图；

图3：本发明提供的扶正后的铁塔示意图；

附图标记：⑦—为卷扬机、⑧—为锚栓、⑨—为千斤顶、⑩—为水平传感器，—沉降最显著的塔脚，—替代靴板。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

本发明提供了一种可应对采动区不均匀沉降的铁塔，所述铁塔包括塔身、塔脚和基础；

所述塔脚下端与所述基础通过靴板连接；

所述塔脚上端设有两个相互平行的连接耳，所述连接耳上设有一行均匀的连接孔，所述塔身与所述塔脚连接处设有与所述塔身外侧平行且与所述连接耳匹配的槽，所述槽外侧的塔身厚度与两个所述连接耳间距离相等，所述槽外侧的塔身上设有与所述连接孔匹配且个数小于连接孔的通孔；

所述塔身的横梁上设有水平传感器⑩；

所述塔脚上分别设有空间坐标定位器；

所述塔身上于所述塔脚上端的延线上固定设有绑紧线，所述绑紧线另一端缠绕在所述塔身上的绕线轴上。

所述塔脚分别以所述塔身的轴线为轴呈放射状分布。

每根所述塔脚上端延线上固设的绑紧线的高度分别相等。

每根所述塔脚上端延线上固设的绑紧线上方的塔身高度与其下方的塔身高度之比为1：2。

每根所述塔脚上的空间坐标定位器的高度分别相等。

所述塔脚的一个连接耳全部插入所述槽内，另一个连接耳位于所述塔身外侧，通过贯穿所述通孔和连接孔的螺栓将所述塔脚与所述塔身连接；当铁塔发生倾斜时，拆除需要增加长度的塔脚的螺栓，将所述连接耳向所述槽外侧移出需要增加的长度，然后在所述通孔与其对应的连接孔内贯穿螺栓加以固定。

实施例2

基于同一发明构思，本发明还提供了一种应对采动区不均匀沉降的铁塔扶正的施工方法，所述方法包括下述步骤：

(1)根据基准点、塔身坡度角和根开数据确定预测的扶正结果；

(2)根据预测的扶正结果于基础铁板上安装沉降最显著的塔脚的替代靴板并拆除所述沉降最显著的塔脚与基础间的连接；

(3)分别展开拉紧线并通过所述拉紧线将铁塔扶正；

(4)根据预测的扶正结果加长沉降最显著的塔脚

所述根据基准点、塔身坡度角和根开数据确定预测的扶正结果包括：

根据基准点确定沉降最显著的塔脚及其沉降位移；

根据所述沉降位移和塔身坡度角确定沉降最显著的塔脚需要增加的长度；

根据所述需要增加的长度和根开数据确定塔脚靴板的位移数据。

所述基准点的选取包括：

获取每根所述塔脚上的空间坐标定位器的空间坐标；

选择高度最高的塔脚作为基准点。

所述沉降最显著的塔脚的选取包括：

选择与所述基准点高度差最大的塔脚作为沉降最显著的塔脚

所述沉降位移包括水平横向位移、水平纵向位移和竖向位移。

所述塔身坡度角包括：所述主材与竖直方向的夹角。

所述根据所述沉降位移和塔身坡度角确定沉降最显著的塔脚需要增加的长度包括：

按下式计算所述沉降最显著的塔脚需要增加的长度：

δl＝δz/cosθ；

式中：所述δl为所述沉降最显著的塔脚需要增加的长度；所述δz为所述竖向位移；所述θ为所述塔身坡度角。

所述根开数据包括横向根开数据和纵向根开数据。

所述塔脚靴板的位移数据包括：所述塔脚靴板的轴心的水平横向位移数据和水平纵向位移数据。

所述塔脚靴板的轴心的水平横向位移数据按下式确定：

式中：所述δx'为所述塔脚靴板的轴心的水平横向位移；所述b为横向根开数据；所述a为纵向根开数据；所述δx为所述水平横向位移。

所述塔脚靴板的轴心的水平纵向位移数据按下式确定：

式中：所述δy'为所述塔脚靴板的轴心的水平横向位移；所述b为横向根开数据；所述a为纵向根开数据；所述δy为所述水平横向位移。

所述根据预测的扶正结果于基础铁板上安装沉降最显著的塔脚的替代靴板包括：

根据所述塔脚靴板的位移数据确定所述替代靴板的轴心位置；

将所述替代靴板的轴心与所述轴心位置相对；

将所述替代靴板与所述基础铁板固定连接。

所述拆除所述沉降最显著的塔脚与基础间的连接包括：

将所述塔脚与基础间连接的连接螺栓松开并剥离所述基础的保护层混凝土，将地脚螺栓所开。

所述分别展开拉紧线包括：

将所述拉紧线的自由端从所述绕线轴上解除并将其与地面通过锚栓⑧固定连接；

所有的拉紧线以铁塔为中心呈放射状分布。

所述通过所述拉紧线将铁塔扶正包括：

将沉降最显著的塔脚之外的其他塔脚对应的拉紧线分别采用卷扬机⑦张紧至所述铁塔扶正。

所述将沉降最显著的塔脚之外的其他塔脚对应的拉紧线分别张紧的同时包括：通过顶压设备千斤顶⑨从沉降最显著的塔脚的下端进行顶升。

所述铁塔扶正包括：

获取所述水平传感器⑨的水平信息；

张紧所述拉紧线的过程中观测所述水平信息；

通过所述水平信息调整各塔脚上拉紧线的张紧程度直至所述水平信息为水平。

所述根据预测的扶正结果加长沉降最显著的塔脚包括：

拆除所述沉降最显著的塔脚的连接孔与所述塔身的通孔间的螺栓；

将所述连接耳从所述槽内移出所述沉降最显著的塔脚需要增加的长度；

将所述连接孔与通孔间贯穿螺栓；

将所述塔脚通过所述替代靴板与基础连接。

所述根据预测的扶正结果加长沉降最显著的塔脚之后包括：将所述拉紧线分别缠绕至所述绕线轴。

最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。