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工程开工前、设计交桩后,施工单位获取施工图后进行的第一道工序,依靠施工图对现场各数据进行复核,主要是对档距、高差(塔位高程、地形凸起点、风偏点、交叉跨越等)、转角度数进行测量,对丢失的塔位中心桩及方向桩进行补钉,找到设计制定的通道。(同期可进行社会调查工作)
案例:重庆某公司承建河北一500kV线路,采用GPS复测,该公司习惯性放样方式,由于河北为平原,绝大多数桩位位于耕地而遭破坏,施工单位依照施工图完全一致进行补桩,到了终点居然与设计的终点偏差了几百米远,施工单位虽然补钉的各桩位档距、高差、转角度数与图纸一致,但是并不是设计制定的通道,可见找对设计通道的重要性。
1.3.1、经纬仪复测(J2光学经纬仪、电子经纬仪)
特点:
对通视条件要求高,利用人读数误差较大,计算量较大,适用工程:110KV及以下线路;
水平距离D计算公式为:
D = KRcos2θ
式中:
D——O1和P之间水平距离;
R——望远镜内两视距丝所截得的长度;
K——望远镜的视距常数,K=100;
θ——倾斜视准轴线和水平线间竖直角。
O1和P点间高差及高程为;
H = h + i - t
h = KRcosθ×Sinθ = KRsin2θ / 2
Hp = H01 + H
式中:
H——P点相对于桩位中 心O1点高差。
i——仪器高度;
t——P点的视线高;
HO1——O1点的高程;
HP —— P点的高程。
1.3.2、全站仪复测
特点:
对通视条件要求不高,能反光就行,必要时可加装成三棱镜,自动运算显示距离及高差等,复测速度较快,但在高山大岭交通困难、无通视情况下使用仍然受限,适用工程:110KV及以上线路。
1.3.3、RTK-GPS复测
特点:
对通视条件无要求,仅受基站信号强弱影响,在信号弱时复测将影响结果的可靠性,复测速度快,适用工程:110KV及以上线路;
GPS基站
用对角线分坑法,利用经纬仪测量出坑的两个角点1及点2,平地可直接从中心桩量出,如果是斜坡可如图拉斜距算出平距。
2名工人以卷尺的2倍坑口长度按在点1及点2上,第3名工人在卷尺中部拉直卷尺定出点3及点4。
坑口的4个点都定出后如上图所示
同平腿基础分坑类似,采用对角线分坑方法,因各腿半对角根开不同,各腿分坑数据不同,单腿独自进行分坑。
基础的正侧面根开不同,可在横线路方向或顺线路方向钉立两个辅助中心桩,建立成直角三角形进行测量,测量方法同正方形塔分坑,如下图所示:
以底板根开分坑,底板半对角根开=基础半对角根开+基础高度×斜率×√2
挖坑时要考虑立柱关模时内角侧坑壁可能会造成阻挡,有此情况时挖坑过程中需对内角侧放坡。
以基础半对角根开分坑,基础半对角根开与地脚螺栓半对角根开不同,基础半对角根开=地脚螺栓半对角根开+位移值×√2
圆坑、直柱式,在坑中心钉一桩,工人以桩为圆心进行挖坑,挖坑时桩会被挖掉,为确保挖坑准确,可在分坑时在坑两端(对角线上)钉两控制桩,要考虑在分坑时钉控制桩工人不会混淆中心位置,否则在坑开口后再钉控制桩。
分坑方法同掏挖式基础,以基础顶面根开分坑,在±500KV德阳~宝鸡直流线路中设计有大量的掏挖基础配插入角钢,在开挖过程中要注意基坑斜度及方向与角钢保持一致。
因铁塔长短横担配置、横担宽度2个因素导致线路中心与基础中心不在同一个点,需对中心桩进行位移后再进行分坑,需不需要位移、位移方向及数值塔位明细表有标明,通常在横线路方向向内角侧或外角侧位移,以横线路方向桩为方向进行分坑。
3.1.1、基坑中心及扭转控制
在基坑开挖过程中在基础对角线方向坑口两端适当位置钉设控制桩A1、A2,如图:
钢卷尺测出中心桩O点至A1、A2桩顶间的斜距LOA1′、LOA2′,并测出A1、A2点相对于仪器镜头的俯视角α1、α2;
计算O点至控制桩A1、A2间的水平距离:LOA1= LOA1′×cosα1,LOA2= LOA2 ′×cosα2及高差:HOA1= LOA1′×sinα1,HOA2= LOA2′×sinα2;
基坑各测点以控制桩为依据量出,A1、A2连线量出后用重锤确定基坑位置,注意两控制桩不等高时换算成斜距。
利用上图钉立的控制桩可对基坑扭转进行检查控制并找正:如下图所示:
圆坑的基坑中心控制方法和方坑的一样。控制桩的钉立需在基坑开挖完成前进行,确保及时纠偏。
3.1.2、坑深控制
在基坑开挖完成前,各坑在坑壁牢固位置钉一横向木桩,用塔尺测其高度,计算出坑底与木桩高差。
基坑开挖质量要求:
在基坑开挖完成并符合要求后,对基坑吊中后(1~3个点)即可进行底板筋绑扎,重点要注意立柱筋绑扎位置的确定,以确保立柱倾斜及扭转不超标,如右图所示,可利用坑的控制桩A1、A2对立柱箍筋位置进行吊正,固定后再扎立柱筋。
L内=L箍筋内角-LOA1
L外=L箍筋外角-LOA1
注意:A1、A2桩不等高时换算成斜距
①、可以利用控制桩A1、A2进行找正,塔尺测模板顶面高度;
②、可直接从仪器观测及拉斜距计算进行找正,塔尺测高度或用斜距计算高度;
③、仪器与立柱中间有障碍不通视时可在对角线上钉立铺助桩O′,将仪器移出后测量。
圆模找正和方模找正类似。
④、模板固定:
对于大开挖立柱模板,通常要求打吊模,即模板不能安放在底板或底板筋上,模板找正后需要立即将模板固定以防变形移位。
3.4.1 方法和立柱模板找正类似
①、用控制桩找正,铺以经纬仪及塔尺测高差;
②、直接用仪器测距离及高差;
③、将仪器移出后测距离及高差。
3.4.2 地脚螺栓固定方式
①、4颗螺栓螺栓:
井字型槽钢固定、十字型槽钢固定、木板制作定位板、钢板制作定位板、钢筋制作定位板等。
②、6颗、8颗及以上地脚螺栓固定:
槽钢+定位板(圆盘打孔),由于没有地脚螺栓在对角线上,采用在定位板上打2个标记进行测量。
地脚螺栓分布图
环形固定板
对角线上无螺栓,仪器不能直接测螺栓的根开,在定位板上作记号e1、a1,对这两点进行根开、偏移、扭转测量。在8颗螺栓呈等边布置时(螺栓间夹角45°时),
Oa1=OO1+R cos22°30′
Oe1=OO1-R cos22°30′
地脚螺栓不等边分布时,采用勾股定律进行计算,举例如下:
Oa1=OO1+ √((700/2)2+(360/2)2-(240/2)2)=OO1+375
Oe1=OO1- √((700/2)2+(360/2)2-(240/2)2)=OO1-375
③、钢管杆基础地脚螺栓固定:
地脚螺栓数量较多,呈圆形布置,通常设计会设计两块带孔的圆盘,位于地脚螺栓上部和下部,用来固定地脚螺栓组,浇于混凝土中,并起到增强抗剪力的作用。本方法利用钢筋笼对螺栓组承重及固定,因此先将钢筋笼加固,对钢筋笼进行点焊,钢筋笼四周与坑壁间用钢筋支撑开并固定;对上下固定板安装高度操平,钢筋上作记号,用废钢筋焊支撑架,将固定板放在支撑架上,坑外设置横线路、顺线路两组控制桩,校好固定板位置,将固定板焊在支撑架上,逐颗地脚螺栓穿在固定板上,操好高度,焊在固定板上,完成后即可进行混凝土浇筑,注意转角杆及终端杆的预偏问题,地脚螺栓高度及混凝土高度要控制好。施工前检查钢管杆根开与基础根开是否匹配。
钢管杆地脚螺栓布置图
④、斜顶面地脚螺栓布置及施工:
750kV特高压线路中会遇到一种斜顶面基础,基础顶面与主材方向垂直,需要准确计算出每颗螺栓高度并加以准确控制及固定,要注意浇制时地脚螺栓组随立柱模板沉降后根开会发生改变。
示意图
基础成品
传统的铁塔方形基础直角棱边在棱角处出现脆裂、表层脱落、棱角易损坏、观感差等质量通病,为避免二次修补及后续处理,达到基础施工一次成优目标,在特高压线路、部分超高压线路基础施工中,国网公司推行基础倒角施工工艺。在基础模板角上(竖向及水平)钉上倒角材料(木线条、塑料线条),测工需要准确控制线条高度,达到精确及可靠,浇制过程中随时监测基础模板沉降,浇制前进行初钉,浇制距立柱顶1米时进行最终固定,拆模时间比普通基础适当延长1天。
倒角材料安装后
基础成品
插入角钢半插入基础中,需对角钢进行支撑及高度调整、根开调整、坡比调整及扭转调整等。
3.7.1、插入角钢的支撑及高度方式
ⅰ、利用钢筋搭三角架在角钢底部支撑;
ⅱ、利用基础钢筋笼悬吊,用花蓝螺丝调节高度,俗称内悬浮;
ⅲ、利用支撑小角钢在角钢底部支撑,小角钢底部安置垫块,上部有可调丝杆。
3.7.2、插入角钢的固定及根开调整方式
ⅰ、铁丝外拉+花蓝螺丝调节;
ⅱ、钢管外拉或内顶+花蓝螺丝调节;
ⅲ、角钢校好后可以模板顶上钉木方加以固定。
3.7.3、利用支撑小角钢及垫块支撑及调节
预制垫块:
边长200~300mm,高100~150mm,可中间高,四周低形状,中间预埋¢20全丝螺杆,螺杆底部焊横向钢筋加固,长200~250mm,露出100mm左右,与主材坡度近似倾斜,上部带一螺帽及垫片。
支撑小角钢:
常用L63*6或L70*7角钢制作,轻的插入角钢接得短的情况下可用L50*5角钢制作,原则上要求稳固可靠,支撑角钢底部平焊一铁块,中间打一孔与垫块连接。
支撑角钢与插入角钢连接常用三种方式:
ⅰ、两块角钢端部平焊一块板,中间打孔用螺栓连接,适用于角钢轻情况下,强度不高;
ⅱ、将支撑角钢与插入角钢焊接,由于施工现场一般无焊机,而在材料站焊接需要考虑运输方便程度,常在支撑角钢不长的情况下采用焊接;
ⅲ、包钢连接,自制包钢与支撑角钢焊接,在现场用螺栓与插入角钢连接,便于运输,常在支撑角钢较长时采用这种方式。
3.7.4、调节钢管进行角钢固定及根开调节
常用¢48钢管制作,与地连接端焊一铁板,上面打2~4个孔,用于打钢筋或钢钎固定在地面上,与角钢连接端焊一铁板,打1个¢22孔,用螺栓连接于角钢上,钢管中任何一端用花蓝螺栓焊拉用于调节用。
3.7.5、插入角钢校正
如图所示,需校正角钢的根开、高差、坡比、扭转等指标。
ⅰ、首先进行垫块定位,并操高差,垫块上螺杆上的螺帽及垫片置于中部,用塔尺放在垫片上操高差,四腿一致或达到计划值后即可下角钢;
ⅱ、角钢放置在螺杆上,连接调节钢管,内顶或外拉皆可,测工测角钢棱顶半对角根开,基本到位后将调节钢管固定在地面,再进行细调;
通常图纸上只有棱半根开和棱半对角根开,而该点不能直接用仪器进行测量,需要换算成棱顶半根开和棱顶半对角根开。
棱顶半对角=棱半对角-L× η×√2
其中:
L --棱露出基础高度;
η --角钢单面坡比
ⅲ、在角钢顶部安装防扭测量及控制工具,常用三角板或绑棉线方式,并在角钢上绑一钢管或木棒,用于调整角钢扭转与对角线重合;
ⅳ、用经纬仪测量棱顶半对角及棱顶高度,调节至计划值,并随时观测及调节扭转;
ⅴ、调整角钢坡比,分两面测量及调整,有偏差时将底部的垫块移位,移位后根开及高差会有变化,需同时再进行根开及高差调整,反复多次,以达到根开、高差、坡比、扭转全部符合要求;
ⅵ、角钢校好后,对垫块及调节钢管、扭转钢管进行加固保护;
ⅶ、扎筋,底板筋及立柱筋位置以角钢作参照即可扎筋,如果支撑角钢有弯曲,可采用插入角钢棱上悬线方式;
ⅷ、立柱模板找正,两种方式:用仪器找正、利用角钢找正(A为角钢偏心距,M=D/2-A)。
利用铁丝及花蓝螺丝校角钢,校好后需在模板上钉木方加固,如图所示:
3.7.6、插入角钢测量质量要求
棱顶高差:不超过-5mm;
主角钢坡比(或角钢倾斜偏差):合格0.1%,优良0.08%
主角钢中心与基础中心偏差:合格10mm,优良8mm
主角钢根开:合格±0.1%,优良±0.08%
主角钢外露:原则上砼浇至主角上印记处略靠下,不得超过,不得影响八字铁组装
主角钢扭转:宜不超过1mm
其他指标同地脚螺栓连接式基础要求。
基础中心桩及方向桩等为重要的测量成果,需加以妥善保护,对基础的施工质量的影响至关重要。中心桩及方向桩保护:浇注一个深40厘米,长、宽30厘米的混凝土柱对基础中心桩和方向桩进行保护。并用红油漆注明杆塔中心桩或方向桩。分两排写如图所示:
立柱及地脚螺栓保护:采用8cm宽、厚1cm的木条每隔15cm分别涂上红油漆和白油漆,地脚螺栓应采用封闭胶管刷红白漆封套或采条布绑扎,如下图所示:
在铁塔外四周横线路及顺线路方向架设经纬仪,从塔上部取一铁塔几何中心点,对照铁塔下部几何中心点偏差值△L,倾斜率X=△L/H,
正面倾斜率X正=((△L正1+△L正2)/2)/H;
侧面倾斜率X侧=((△L侧1+△L侧2)/2)/H;
铁塔倾斜率X=√(( △L正1+△L正2)/2 )2+ (△L侧1+△L侧2)/2)2 )/H
依据机电安装图进行计算,图上有公式,不同设计院公式可能有所不同,但要注意有一点共同的容易忽略的:
F=………/cosB;
前面是不考虑cosB时的弧垂计算公式,很多时候是该考虑cosB时而把它忽略了;
B=tg-1(h/L),俗称高差角,考虑有地形高差时对弧垂的修正;
式中:
h--观测档挂线点高差;
L--观测档档距。
弧垂计算需要计算多个气温条件下的弧垂值,气温及档距可采用插入法取得需要的值。
5.2.1、等长法(平行四边形法)
A、B两悬挂点下移尺尺a、b等于f。对于小档距弧垂观测也通常用这种方式。
5.2.2、档端角度法观测
经纬仪置于悬挂点下方,测得悬挂点高差及档距,测出仪高,算出a值(仪器镜筒至悬挂点高差),算出观测角,公式如下:
B悬挂点比A低时h取负,反之取正; 计算出来的角度为正时为仰角,负时为俯角。
档端角度法竣工后弧垂检测公式:
5.2.3、档内角度法观测弧垂
紧线时观测角:
竣工后弧垂检测公式:
5.2.4、档外角度法观测弧垂
紧线时观测角:
竣工后弧垂检测公式:
角度法观测注意事项:
A、角度法观测的是弧垂近似值,并不一定比等长法精确,a值与f值偏差越小误差越小,偏差越大误差越大;
B、采用档端角度法时,a值大于4f时失效,视线在电线上无切点,不能用角度法;
C、为了防止产生大误差,当切点x <L/8时,不能用角度法;
切点距悬挂点水平距离计算公式:
档端法时,0.0625f<a<3.0625f
相间偏差对架空地线只对水平排列的同线型进行比较。
5.4.1、放线滑车摩阻对弧垂的影响
合格的放线滑车摩阻系数不大于1.015;
电线多次通过滑车后的张力变化:
可见,通过5个滑车后张力减小了7.2%。
应对滑车摩阻力对弧垂影响的措施:
A、选用合格的放线滑车;
B、增加弧垂观测档数:
ⅰ、紧线段在5档及以下时靠近中间选1档;
ⅱ、紧线段在6~12档时靠近两端各选择1档;
ⅲ、紧线段在12档以上时靠近两端及中间选择3~4档;
观测档宜选择档距大,高差小及接近代表档距的线档,观测档数可适当增加,不得减少,紧线时逐档观测至要求值,由远至近。
C、耐张段如果太长,可考虑在直线塔紧线,减小紧线段长度及通过滑车数,铺以过轮临锚;
D、直线塔调弧垂,500KV及以上线路因各轮槽摩阻力有差异,起磨松磨度和顺利的不一致,导致同相线各子线间弧垂偏差难以达到理想值,可以直线塔滑车上施加外力作用调整弧垂。
5.4.2、气温对弧垂的影响
电线在气温变化时具有热胀冷缩的特性,弧垂变化较大,对于不同气温下的弧垂值,可用插入法计算所得,由于不同相、不同子线紧线施工时间不一致,不同的时间可能会有不同的气温,为确保相间弧垂偏差不超标,在施工时需随时变化弧垂值。
应对措施:
ⅰ、现场背阴处放置温度计,随时对气温进行监测;
ⅲ、后紧的电线紧线时以实测气温对弧垂进行换算,并对先紧的电线弧垂值变化作统计,掌握其变化规律。
5.4.3、初伸长对弧垂的影响
电线的伸长除了有温度伸长外,还有弹性伸长(弹性模量E,应力与应变的关系)、非弹性伸长(俗称初伸长,或塑蠕伸长,主要包括塑性伸长和蠕变伸长)。电线产生的蠕变和形变是同时出现的一种永久伸长,试图定量地加以分开是为了使问题的处理更加简明。蠕变系因机械力作用下引起导线内部分子结构发生永久变形所致, 蠕变量会在长时间内逐渐加大,不过蠕变率随时间的增加而逐渐减小;形变系因导线受拉引起的线股几何沉陷和线股间挤压变形所致,与导线的最大应力有关。
应对措施:
ⅰ、降温补偿法,大多数工程采用的方法,在机电安装图中设计已考虑此因素;
ⅱ、增应力补偿法,安装时增大应力,相当于减小弧垂,补偿塑蠕伸长;
ⅲ、超张力消除法,在初始阶段对电线施加大应力预拉,使其短时间内达到最终稳定阶段的状态,短时间内获得永久性单位塑蠕伸长,前苏联预拉应力取拉断力的60%~70%,中国很少采用这种方式。
ⅳ、初伸长产生的多少与应力有关,更与时间有关,通常会持续10年逐渐减弱,特别是普通放线方式下紧线的前一两天、张力放线过程中初伸长会大量释放。在张力放线过程中电线长时间受张力作用已经产生了一些塑蠕伸长,有单位挤压伸长oa0和单位塑性伸长a0b0,以及放线过程中长期张拉产生的蠕变伸长b0c0,如图所示,但是在张力放线区段各档中张力不一致,各段线所承受的应力、持续时间难以测量;而在普通放线方式下各线紧线时间有差异,测工容易以已紧好的持续较长时间的线作参考直接看下一根线,导致相间偏差、子线间偏差超标。
应对措施:
A、每根线紧好线后测工对弧垂值作好记录,以此值作为后紧的线的弧垂值的依据,而不能在后紧的线紧线时直接以先紧的线扫平这种方式;
±800KV向上线耐张塔及直线塔悬挂九轮滑车,采用二牵六张力放线方式
D、线全部紧好后,暂不压接,葫芦锚线数天后,待各线初伸长大幅释放后,调整各子线弧垂值再压接挂线。
500KV葛沪直线紧线后
±800KV向上线紧线后
5.4.4、因相间距造成的水平偏角对弧垂观测角的影响
三相导线水平排列时,因相间距因素,在角度法观测弧垂中同一观测角看中相及边相时切点位置并不相同,实际弧垂值也不相同,偏差值与相间距大小有关,相间距越大,偏差越大,与观测角大小有关,观测角越大,偏差越大,一般在220KV及以下线路中不考虑此因素,在500KV及以上观测角大时考虑此因素对相间偏差的影响。
应对措施:
ⅰ、经纬仪架在各相线正下方进行观测;
ⅱ、经纬仪架在中相下方看边相时对观测角进行修正。
5.4.5、连续上、下山对弧垂的影响
架线施工时,放置在滑车中电线在滑车两侧出口处的张力基本相同,在各档档距及悬挂点高差不大时,滑车两端的水平张力大大致相等而使滑车处于垂直状态,滑车中点即线夹安装位置。而连续上、下山地形架线施工时,因挂点相对高差较大,滑车两端的张力差导致电线向山下侧滑动,使山下档弧垂变大,山上档弧垂减小,悬垂串明显向山上侧倾斜.
设首档应力为σ1,则:
σ2=σ1+γy12;
σ3=σ2+γy23=σ1+γy13
可见,各档应力差异较大,
当山上档应力和弧垂达到设计值时,山下档应力将小于设计值,弧垂远大于设计值,当山下档应力和弧垂达到设计值时,山上档应力将大于设计值,弧垂远小于设计值.
应对措施:
ⅰ.500KV及以上线路通常设计会考虑线夹位移值,附件时向山上侧串线,以调整各档应力及弧垂,以及为了确保附件后直线串垂直,注意如果不位移在吊中的位置附件悬垂串将依然倾斜;
ⅱ.弧垂观测时山上档及山下档折中考虑,修正观测弧垂值.
线夹位移测量方式:
当弧垂有小幅偏差时,可通过调节调整板孔位、调整金具组合等方式调整线长;
当弧垂偏差较大时,需改变线长,施工前亦需要计算线长偏差多少以确定施工方案;
河北送变电经验估算公式(大多数情况下的近似值简易计算):
△L=(f1-f2)*L*3/8000
例:档距600米,设计弧垂25米,实际弧垂为25.3米,需调整线长为:△L=(25.3-25)*600*3/8000=0.068米