本發(fā)明涉及輸電線路加固領域，具體涉及一種雙水泥型桿塔在煤礦采空區(qū)的加固結構及方法。

背景技術：

近年來，由于煤礦的大開發(fā)，經常導致地質災害的發(fā)生，如煤礦采空區(qū)塌陷、地表開裂、錯位等。公司所屬輸電線路大多位于陜北侏羅紀煤田上面，煤層埋藏較淺，約為40-150m之間，煤層厚度約3-5m，易發(fā)生煤礦采空區(qū)塌陷。由于煤礦采空區(qū)的塌陷，經常會導致塔基沉陷、桿塔傾斜、塔材扭曲甚至倒桿斷線等情況，嚴重威脅電力線路的安全運行。

對于采空區(qū)的仍采用水泥桿塔的老舊輸電線路，采用傳統(tǒng)的工藝和方法，見效甚微，加固后仍然出現(xiàn)了桿塔折斷和橫擔傾斜、造成線路相間放電的異常情況。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提出一種能夠對雙水泥桿塔進行加固，加固糾偏效果良好，滿足線路安全運行的需要，達到線路運行標準，實現(xiàn)隱患的提前防范和預防，保證安全生產的雙水泥型桿塔在煤礦采空區(qū)的加固結構及方法。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術方案為：

一種雙水泥型桿塔在煤礦采空區(qū)的加固結構，包括澆注在雙水泥型桿塔基礎上的條形基礎，條形基礎內嵌有平面鋼板，平面鋼板上固定設置有若干組槽鋼，若干組槽鋼分別位于雙水泥型桿塔桿體的兩側，槽鋼與雙水泥型桿塔桿體外輪廓接觸，所述槽鋼上固設有沿豎直向的立柱槽鋼，立柱槽鋼的頂部設置有用于支撐雙水泥型桿塔橫擔的U型卡槽，立柱槽鋼與雙水泥型桿塔桿體固定連接；雙水泥型桿塔的導線下端均設置有一組絕緣子串，絕緣子串下端設置有沿豎直向的鋼芯絞線，鋼芯絞線的一端固連絕緣子串，另一端固連條形基礎，所述雙水泥型桿塔上連接有根據(jù)煤礦工作面開采方向設置的長度可調45°拉線。

所述雙水泥型桿塔桿體的兩側分別設置有兩組槽鋼，所述槽鋼的凹面設置為與雙水泥型桿塔桿體外輪廓相匹配的圓弧狀。

所述U型卡槽包括在立柱槽鋼頂部水平設置的橫向槽鋼，橫向槽鋼的兩端分別設置側耳。

所述橫向槽鋼的寬度與雙水泥型桿塔橫擔的寬度相等。

所述條形基礎上固設有掛線環(huán)，所述鋼芯絞線的一端固連掛線環(huán)。

所述立柱槽鋼的底部設置有槽鋼斜撐，槽鋼斜撐與立柱槽鋼呈角度設置，槽鋼斜撐一端與立柱槽鋼固連，另一端與槽鋼固連。

所述立柱槽鋼通過抱箍與雙水泥型桿塔桿體固定連接。

所述絕緣子串采用硅橡膠合成絕緣子串。

一種雙水泥型桿塔在煤礦采空區(qū)的加固方法，包括以下步驟：

1)根據(jù)煤礦工作面開采方向在雙水泥型桿塔上設置長度可調45°拉線；

2)將雙水泥型桿塔基礎挖開支模進行整體混泥土澆制，形成條形基礎，并在條形基礎上內嵌平面鋼板，在雙水泥型桿塔桿體的兩側分別固設若干組槽鋼，槽鋼與雙水泥型桿塔桿體外輪廓接觸，并使槽鋼與平面鋼板固定連接，在槽鋼上固設豎直向的立柱槽鋼，并將立柱槽鋼與雙水泥型桿塔桿體固定，立柱槽鋼的頂部固設支撐雙水泥型桿塔橫擔的U型卡槽；

3)在雙水泥型桿塔每相的導線下端均設置有一組絕緣子串，絕緣子串連接豎直向的鋼芯絞線一端，并將鋼芯絞線另一端與條形基礎固連，鋼芯絞線不承受拉力，保持自然豎直，即完成雙水泥型桿塔在煤礦采空區(qū)的加固。

所述步驟1)中若煤礦工作面開采方向和輸電線路的軸向同方向時，則在雙水泥型桿塔上沿輸電線路的軸向側面設置長度可調45°拉線；若煤礦工作面開采方向和輸電線路的軸向處于交叉方向時，則在雙水泥型桿塔上沿輸電線路的軸向前后面設置長度可調45°拉線。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的結構在雙水泥型桿塔基礎上澆注條形基礎，利用條形基礎作為基礎加固，使雙水泥型桿塔處于同一個加固基礎之上，在發(fā)生沉降和塌陷時，基礎部分同步，不易造成雙水泥型桿塔桿體的折裂，條形基礎內嵌有平面鋼板，平面鋼板上固設若干組槽鋼，槽鋼緊貼雙水泥型桿塔桿體，槽鋼上設與雙水泥型桿塔桿體固定連接的立柱槽鋼，利用槽鋼和立柱槽鋼對雙水泥型桿塔桿體進行加固，在發(fā)生沉降和塌陷時不易發(fā)生桿體的折裂，同時立柱槽鋼頂部的U型卡槽對雙水泥型桿塔橫擔進行支撐，保證了桿體變形裂紋后，不至于引起桿塔上橫擔受力發(fā)生變形，引起跳閘事故。雙水泥型桿塔的每相導線下端懸掛絕緣子串，采取豎直的鋼芯絞線牽掛，能有效防止桿塔整體傾斜后造成絕緣子上翹傾斜，引起導線與橫擔距離不足而引發(fā)放電問題，且雙水泥型桿塔上連接有長度可調45°拉線，長度可調45°拉線根據(jù)煤礦工作面開采方向設置，保證了在水泥桿塔基礎在加固過程中，受沉降影響發(fā)生桿塔傾倒，另一方面在桿塔出現(xiàn)受沉降而引發(fā)的傾斜時，緊急調整長度可調45°拉線，靠拉線的力量和地質沉降的力量實現(xiàn)自平衡而調節(jié)，實現(xiàn)加固糾偏。本發(fā)明能夠對雙水泥桿塔進行加固，加固糾偏效果良好，滿足線路安全運行的需要，達到線路運行標準，實現(xiàn)隱患的提前防范和預防，保證安全生產。

進一步，雙水泥型桿塔桿體的兩側分別設置有兩組槽鋼，槽鋼的凹面設置為與雙水泥型桿塔桿體外輪廓相匹配的圓弧狀，使槽鋼能夠更好的與雙水泥型桿塔桿體貼合，另外立柱槽鋼通過抱箍與雙水泥型桿塔桿體固定連接，能夠更好的加固雙水泥型桿塔桿體，利用通過橫向槽鋼和側耳構成的U型卡槽支撐雙水泥型桿塔橫擔，從而保證了桿體部分不發(fā)生折斷，或者發(fā)生折斷也不至于引起桿頭部分瞬間扭曲。

更進一步，立柱槽鋼的底部設置有槽鋼斜撐，槽鋼斜撐與立柱槽鋼呈角度設置，槽鋼斜撐分別與槽鋼和立柱槽鋼固連，三者構成三角形的穩(wěn)固結構，從而使整個結構能夠與雙水泥型桿塔桿體充分固定連接，進一步提高了加固的效果。

本發(fā)明的加固方法首先在雙水泥型桿塔上連接長度可調45°拉線，長度可調45°拉線根據(jù)煤礦工作面開采方向設置，保證了在水泥桿塔基礎在加固過程中，受沉降影響發(fā)生桿塔傾倒，另一方面在桿塔出現(xiàn)受沉降而引發(fā)的傾斜時，緊急調整長度可調45°拉線，靠拉線的力量和地質沉降的力量實現(xiàn)自平衡而調節(jié)，實現(xiàn)加固糾偏。然后對雙水泥型桿塔基礎和桿體部分進行加固，在雙水泥型桿塔基礎上澆注條形基礎，利用條形基礎作為基礎加固，使雙水泥型桿塔處于同一個加固基礎之上，在發(fā)生沉降和塌陷時，基礎部分同步，不易造成雙水泥型桿塔桿體的折裂，利用槽鋼和立柱槽鋼對雙水泥型桿塔桿體進行加固，在發(fā)生沉降和塌陷時不易發(fā)生桿體的折裂，同時立柱槽鋼頂部的U型卡槽對雙水泥型桿塔橫擔進行支撐，保證了桿體變形裂紋后，不至于引起桿塔上橫擔受力發(fā)生變形，引起跳閘事故。最后雙水泥型桿塔的每相導線下端懸掛絕緣子串，采取豎直的鋼芯絞線牽掛，能有效防止桿塔整體傾斜后造成絕緣子上翹傾斜，引起導線與橫擔距離不足而引發(fā)放電問題。

進一步，根據(jù)煤礦工作面開采方向，確定長度可調45°拉線的位置，如果煤礦工作面和線路同方向時，則在線路的左右側面設置長度可調45°拉線，如果煤礦工作面和線路處于交叉方向時，則在線路的前后面設置長度可調45°拉線。保證了在水泥桿塔基礎在加固過程中，受沉降影響發(fā)生桿塔傾倒的問題。另一方面在桿塔出現(xiàn)受沉降而引發(fā)的傾斜時，緊急調整長度可調45°拉線，靠拉線的力量和地質沉降的力量實現(xiàn)自平衡而調節(jié)，實現(xiàn)加固糾偏。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基礎加固的示意圖；

圖2為本發(fā)明雙水泥桿塔桿體加固的示意圖；

圖3為本發(fā)明雙水泥桿塔橫擔加固的示意圖；

其中，1-條形基礎、2-平面鋼板、3-槽鋼、4-立柱槽鋼、5-U型卡槽、6-抱箍、7-槽鋼斜撐、8-掛線環(huán)、9-鋼芯絞線、10-雙水泥型桿塔桿體、11-導線、12-雙水泥型桿塔橫擔、13-絕緣子串。

具體實施方式

下面結合具體的實施例和說明書附圖對本發(fā)明作進一步的解釋說明。

參見圖1，本發(fā)明結構包括澆注在雙水泥型桿塔基礎上的條形基礎1，條形基礎1內嵌有平面鋼板2和掛線環(huán)8，平面鋼板2上固定設置有若干組槽鋼3，若干組槽鋼3分別位于雙水泥型桿塔桿體10的兩側，槽鋼3與雙水泥型桿塔桿體10外輪廓接觸，優(yōu)選地，雙水泥型桿塔桿體10的兩側分別設置有兩組槽鋼3，槽鋼3的凹面設置為與雙水泥型桿塔桿體10外輪廓相匹配的圓弧狀。

參見圖2，槽鋼3上固設有沿豎直向的立柱槽鋼4，立柱槽鋼4的底部設置有槽鋼斜撐7，槽鋼斜撐7與立柱槽鋼4呈角度設置，槽鋼斜撐7一端與立柱槽鋼4固連，另一端與槽鋼3固連，立柱槽鋼4的頂部設置有用于支撐雙水泥型桿塔橫擔12的U型卡槽5，U型卡槽5包括在立柱槽鋼4頂部水平設置的橫向槽鋼，橫向槽鋼的兩端分別設置側耳，橫向槽鋼的寬度與雙水泥型桿塔橫擔12的寬度相等，立柱槽鋼4與雙水泥型桿塔桿體10通過抱箍6固定連接；

參見圖3，雙水泥型桿塔的導線11下端均設置有一組絕緣子串13，絕緣子串13采用硅橡膠合成絕緣子串，絕緣子串13下端設置有沿豎直向的鋼芯絞線9，條形基礎1上固設有掛線環(huán)8，鋼芯絞線9的一端固連掛線環(huán)8，鋼芯絞線9的一端固連絕緣子串13，雙水泥型桿塔上連接有根據(jù)煤礦工作面開采方向設置的長度可調45°拉線。

本發(fā)明的方法包括以下步驟：

1根據(jù)煤礦工作面開采方向在雙水泥型桿塔上設置長度可調45°拉線，若煤礦工作面開采方向和輸電線路的軸向同方向時，則在雙水泥型桿塔上沿輸電線路的軸向側面設置長度可調45°拉線；若煤礦工作面開采方向和輸電線路的軸向處于交叉方向時，則在雙水泥型桿塔上沿輸電線路的軸向前后面設置長度可調45°拉線；

2將雙水泥型桿塔基礎挖開支模進行整體混泥土澆制，形成條形基礎1，并在條形基礎1上內嵌平面鋼板2，在雙水泥型桿塔桿體10的兩側分別固設若干組槽鋼3，使槽鋼3與雙水泥型桿塔桿體10外輪廓接觸，并使槽鋼3與平面鋼板2固定連接，在槽鋼3上固設豎直向的立柱槽鋼4，并將立柱槽鋼4與雙水泥型桿塔桿體10固定，立柱槽鋼4的頂部固設U型卡槽5，利用U型卡槽5支撐雙水泥型桿塔橫擔12；

3在雙水泥型桿塔每相的導線11下端均設置有一組絕緣子串13，絕緣子串13連接豎直向的鋼芯絞線9一端，并將鋼芯絞線9另一端與條形基礎1固連，鋼芯絞線9不承受拉力，保持自然豎直，即完成雙水泥型桿塔在煤礦采空區(qū)的加固。

在實施本發(fā)明前需要對煤礦采空區(qū)的開采方案進行調研：1、對位于煤礦采空區(qū)桿塔進行GPS定位，獲取每一基水泥桿塔坐標值；2、對煤礦開展調查了解，主要了解井田范圍、開采深度，煤層厚度，開采方式，掌握煤礦工作面的地下坐標，將水泥桿塔的坐標和煤礦開采的坐標繪制在一張圖上，確定出位于煤礦采空區(qū)的桿塔號。掌握每一基水泥桿塔在采空區(qū)的具體范圍，分析每一基桿塔在煤柱上，還是在工作面上，掌握工作面開采方向是順電力線路方向，還是和電路線路方向交叉等情況；3、根據(jù)上述調查情況分析，確定桿塔治理的先后順序及預估塌陷的強弱等問題。

本發(fā)明的具體加固方案：

1、實施前的安全保護措施：根據(jù)調研的煤礦工作面開采方向，確定長度可調45°拉線的位置，如果煤礦工作面和線路同方向時，則在線路軸向的左右側面設置長度可調45°拉線。如果煤礦工作面和線路處于交叉方向時，則在線路軸向的前后面設置長度可調45°拉線。

2、雙水泥桿塔的基礎加固：雙水泥桿塔設計時，都采用單坑基礎，桿底裝設卡盤，兩個水泥桿的基礎相互獨立。發(fā)生沉降和塌陷時，基礎部分不同步，容易造成水泥桿折裂。

具體加固參見圖1，雙水泥型桿塔上的長度可調45°拉線固定好后，將雙水泥型桿塔的基礎挖開支模，進行整體混泥土澆制，制成寬800毫米、高800毫米、長2500毫米的條形基礎1，澆制完成時預制400*400毫米、厚10毫米的平面鋼板2嵌于條形基礎1的表面上，保證桿塔基礎成為整體。同時在條形基礎1的兩側，以及雙水泥桿塔中心線重合的線上，距離雙水泥桿塔150毫米處預埋掛線環(huán)8。

3、雙水泥桿塔的桿體部分加固：水泥桿塔有鋼芯，帶有一定的韌性，但是總體來說水泥桿比較脆，易受力發(fā)生折斷，尤其水泥桿桿口部分鐵件對接處及易由于水泥和鐵的柔性系數(shù)不一致，而發(fā)生水泥柱部分先行折斷，折斷后塔頭部分瞬間就會發(fā)生橫擔扭曲、導線短路等情況造成事故，因此水泥桿塔桿體部分必須保證不發(fā)生折斷，或者發(fā)生折斷也不至于引起桿頭部分瞬間扭曲。

具體加固如圖2：在雙水泥型桿塔桿體10的左右兩側各立兩組8*10槽鋼3，槽鋼3的凹面設為一個圓弧形，和雙水泥型桿塔桿體10的外輪廓進行吻合相切。槽鋼3的底部直接和條形基礎1預埋的平面鋼板2焊接在一起。在槽鋼3上固設豎直向的立柱槽鋼4，并將立柱槽鋼4通過抱箍6與雙水泥型桿塔桿體10固定，立柱槽鋼4的頂部距離雙水泥型桿塔橫擔12預留100毫米，在立柱槽鋼4的末端再水平焊接橫向的槽鋼，橫向槽鋼和雙水泥型桿塔橫擔12寬度相等并兩邊各預留100毫米，在橫向槽鋼的兩邊用槽鋼再焊接一幅側耳，側耳高100毫米，形成一個U型卡槽5，U型卡槽5將雙水泥型桿塔橫擔12拖住，正常情況下不受力。立柱槽鋼4每隔3-5米加裝一組抱箍，將立柱槽鋼4固定住。在立柱槽鋼4底部向上4-6米處加裝一組8*10mm的槽鋼斜撐7，進行加固。

4、雙水泥桿塔的橫擔部分加固：桿塔橫擔部分，會由于不均勻沉降，造成橫擔下彎，致使絕緣子串發(fā)生傾斜，可能造成導線相間放電，或者導線對地放電，考慮嚴重情況下不中斷供電，對桿塔絕緣子串進行間接固定，致使絕緣子不發(fā)生傾斜。

具體加固如圖3，在每項的導線11的下部再懸掛一組絕緣子串13，35-110Kv線路建議使用110KV電壓等級的硅橡膠合成絕緣子串，利用桿塔基礎下部的預埋的掛線環(huán)8，通過鋼芯絞線9將絕緣子串13連接起來，但是不承受拉力，保持鋼芯絞線9自然垂直。如果運行過程中，發(fā)生沉降，雙水泥桿塔的絕緣子不會發(fā)生較大的傾斜，保證不會發(fā)生跳閘。

5、桿塔的周邊輔助設施部分加固：桿塔基礎周邊采空區(qū)塌陷后，總伴隨著塌陷區(qū)的二次沉降，一般二次沉降到穩(wěn)定期基本在三個月，三個月后塌陷基本趨于緩和和平穩(wěn)。地表裂縫也會伴隨塌陷出現(xiàn)錯位和大幅開裂。這些現(xiàn)象都會導致加劇采空區(qū)的塌陷，影響輸電線路的桿塔安全運行。

具體加固：建立采空區(qū)塌陷影響的分析、跟蹤、預警、調整機制，詳細制定一個跟蹤分析表，塌陷部位采取有人蹲點值守，發(fā)現(xiàn)桿塔出現(xiàn)受沉降而引發(fā)的傾斜時，緊急調整長度可調45°拉線，靠拉線的力量和地質沉降的力量實現(xiàn)自平衡而調節(jié)，同時對受電用戶采取風險預警，加強用戶的應急電源的投入管理，實現(xiàn)信息共享，共同管護電網，實現(xiàn)電網運行平穩(wěn)。對于桿塔周邊出現(xiàn)的裂縫采取回填土的形式，防止氧氣吸入，出現(xiàn)煤層的自然，導致塌陷的加劇。在加固后的桿塔周邊修建排水渠，將桿塔周邊的水道改接到其他地方，不因自滲水加劇塌陷。

本發(fā)明加固方法主要針對水泥型桿塔進行塌陷后的加固糾偏治理，具有很強的針對性，實效性。雙水泥桿塔在煤礦踩空區(qū)的系統(tǒng)加固治理新工藝、新方法、新思路，是一個系統(tǒng)性的加固糾偏，與其他類加固方案相比，在于加固保證的出發(fā)點不一致，本發(fā)明方法首先保證的是輸電線路不因水泥桿塔裂縫、裂紋而造成倒桿時，發(fā)生線路接地或者跳閘。同類技術中出發(fā)點在于只?；A，忽略了水泥桿塔桿體的脆弱性。

位于煤礦采空區(qū)上的輸電線路發(fā)生塌陷時，一般采用新架立鐵塔或改線的方案，但是存在塌陷范圍較大，周邊都是采空區(qū)，線路無走廊，線路需要繞很大的范圍，投資很大。如果更換電纜，采貨周期很長，而且造價很大，為后續(xù)的防外破埋下隱患，而且35KV電纜運行很不穩(wěn)定。相比較于新架立鐵塔或改線，雙水泥桿塔在煤礦踩空區(qū)的系統(tǒng)加固治理項目具有投資少，見效快，不停電等優(yōu)點，最大限度的減少了經濟損失。

4、在桿塔基礎再次發(fā)生沉降時，可以通過調節(jié)長度可調45°拉線對基礎進行抬升，一次投資到位，永久解決桿塔沉降等優(yōu)點。

5、本發(fā)明的實施解決，成功化解了采空區(qū)水泥型桿塔的加固糾偏難題，為水泥型桿塔加固問題積累了諸多經驗，具備一定的推廣應用價值。

本發(fā)明在水泥型桿塔兩邊采取槽鋼，從基礎立面到桿塔上橫擔，形成U型托架，支撐桿塔上鐵橫擔，保證了水泥桿變形裂紋后，不至于引起桿塔上橫擔受力發(fā)生變形，引起跳閘事故。線路下方懸掛新絕緣子，采取垂直拉線牽掛，能有效防止，桿塔整體傾斜后造成絕緣子上翹傾斜，引起導線與橫擔距離不足，而引發(fā)放電。加固開始時，根據(jù)開采方向，裝設45°拉線，保證了在水泥桿塔基礎在加固過程中，受沉降影響發(fā)生桿塔傾倒。另一方面在桿塔出現(xiàn)受沉降而引發(fā)的傾斜時，緊急調整45°拉線，靠拉線的力量和地質沉降的力量實現(xiàn)自平衡而調節(jié)，實現(xiàn)加固糾偏。建立采空區(qū)塌陷影響的分析、跟蹤、預警、調整機制，及時共享煤礦開采的信息，對用戶實現(xiàn)及時的風險預警，實現(xiàn)聯(lián)動反映，降低安全生產的壓力，變被動為主動，實現(xiàn)安全的可控。

通過對流寶線路位于陜煤檸條塔煤礦采空區(qū)，造成線路桿塔傾斜、基礎沉降等問題，通過采取“雙水泥桿塔煤礦采空區(qū)的系統(tǒng)加固綜合治理”，目前加固糾偏效果良好，未發(fā)生任何不安全事故，完全滿足線路安全運行的需要，達到了《架空送電線路運行規(guī)程》所要求的運行標準，實現(xiàn)了隱患的提前防范和預防，保證了安全生產。同時對煤礦采空區(qū)，水泥型桿塔的加固糾偏積累了新的經驗，新工藝、新方法得到了充分的驗證。