CN101956479B

CN101956479B - 原基础加装的高压线塔可提升且抗采动变形装置

Info

Publication number: CN101956479B
Application number: CN2010102874276A
Authority: CN
Inventors: 戴华阳; 阎跃观; 高文龙; 廉旭刚
Original assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT; China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2030-09-20
Also published as: CN101956479A

Abstract

本发明公开了一种原基础加装的高压线塔可提升且抗采动变形装置，包括套装在原高压线塔基础上的金属基础套帽，安装在基础套帽上的可变向平移支座，安装在所述可变向平移支座上竖向升降支架。竖向升降支架上端连接在高压线塔塔腿处，所述竖向升降支架由液压升降支架以及微调升降装置构成。本装置在原高压线塔基础上进行安装，具有提升塔体高度和抗采动变形功能，从而解决煤矿开采地表沉陷对高压线塔的影响问题，保证线塔安全和实现高压线塔下的资源回采。

Description

原基础加装的高压线塔可提升且抗采动变形装置

技术领域

本发明涉及一种原基础加装的高压线塔可提升和抗地表变形的装置，适用于地表下沉较小的情况，使高压线塔可以克服地表沉降和变形对高压线塔和供电系统安全的影响，从而实现高压线塔下矿藏合理开采。

背景技术

我国是一个采矿大国，煤矿分布十分广泛。在煤矿采空区，地表沉陷常常不可避免。同时，无论是通过采煤区的新建高压线路还是已建的高压线路，都普遍存在高压线塔压煤问题。

现有的高压线塔一般包括塔头、塔身和塔腿，而塔腿主要起支撑作用，高压线塔的整体高度从几十米到上百米高。当塔腿下部的地表变形时，会对高压线塔产生显著影响，例如地表下沉会使高压线塔下沉，地表倾斜会引起高压线塔倾斜或倒掉，线塔下沉和倾斜又会使电缆受到拉力，出现拉断或者将邻线塔也拉倒；地表出现受拉或受挤压变形，会改变塔腿之间基础的距离，使塔腿受到应力，这种应力会对塔腿造成破坏，严重的会出现塔腿弯曲变形或断裂，进一步会使高压线塔失稳、倒塌。而地下开采形成采空区，上覆岩层变形破坏导致地表沉陷变形是不可避免的，所以这种变形势必对地表的高压线塔和供电线路的安全造成影响。

限于电力行业的特殊性，高压线塔安全要求高，遇有电力线路通过煤矿采煤区与煤矿开采造成沉陷相矛盾的问题时，传统的解决途径有两种：

其一，电力部门采取的措施：架设高压线时绕道避开煤矿区，这样线路走向受到制约，由于绕道使建设投资将大幅度增加，每公里线路增加的费用可达几百万元。

其二，煤矿采取的措施：煤矿遇到已有高压线经过矿区时，大多在高压线塔位置留设保安煤柱，一个高压线塔就可滞压煤炭资源几十万吨，深部压煤可达百万吨，造成国家资源的巨大损失。

因此，以上两种途径的代价均很大。

近年来，在一些新建线路中提出了一些新的办法如下：

1)设置大板基座：在新建高压线塔时，做深开挖，浇注整体大板基座，以减小水平变形对塔腿的损害。这种方式主要能够减少地表水平拉或压变形的影响，但它不能克服地表倾斜变形和整体沉陷的影响。

2)加长地脚螺栓，以此增加各塔腿的高差调整余度，但调节量有限。

3)注浆充填老采空区，减少地表的残余沉降。但注浆充填量大，成本高，不适合已建成高压线塔下采煤。

以上措施只适用于克服老采空区上方地表的残余小变形，不能克服开采过程中的沉陷大变形，只适合新建高压线塔，不适应已建高压线塔的调整。

如何提高高压线塔的抗变形能力，使高压线塔可以克服大幅度沉降和大变形，从而实现高压线塔下合理开采，仍是当前电力生产和煤矿生产中迫切需要解决的难题，也是解决输电安全与资源回采矛盾的根本出路。

发明内容

针对现有技术中存在的在采矿过程中，高压线塔不能克服大幅度沉降和大变形的情况，影响了高压线塔下合理开采和供电安全，本发明的目的在于提供一种原基础加装的高压线塔可提升且抗采动变形装置，用于克服地下开采过程中引起的地表动态沉陷和地表的移动对高压线塔的影响。

本发明的技术方案是这样实现的：一种原基础加装的高压线塔可提升且抗采动变形装置，包括在原高压线塔基础上套装的增大基础面积的金属基础套帽，安装在基础套帽上的可变向平移支座，安装在所述可变向平移支座上的竖向升降支架，竖向升降支架上端顶在高压线塔的四个塔腿处，所述竖向升降支架由液压升降支架以及微调升降装置构成。利用竖向升降支架的顶升来克服地表下沉在竖直方向上对高压线塔的影响，来维持塔身整个高度基本不变和水平，利用可变向平移支座的变向和平移来克服水平变形对高压线塔的影响。

所述的微调升降装置用于调整和维持塔的水平，可以为蜗轮蜗杆升降机或梯形螺纹螺杆伸缩套，采用机械微调更容易控制塔身水平。

所述的可变向平移支座可以包括水平滑杆和滑套，竖向升降支架的下端通过旋转轴连接滑套，所述滑套套装在水平滑杆上，所述水平滑杆一端通过竖直旋转轴装在所述基础套帽上。利用滑套在滑杆上的滑动位移和滑杆的旋转来克服在水平各方向上地表变形对塔腿的影响，保持在基础之间有相对位移时塔腿之间无位移。

优选地，所述的水平滑杆另一端还安装有滚轮或可调支脚，使滑杆两端得到支撑，避免只有一端支撑时在根部产生转矩造成弯曲或断裂。

还可以包括垫在竖向升降支架与高压线塔之间的垫高层，利用垫高层来弥补地表下沉量大于竖向升降支架最大升高量的高度差。

还可以包括四个对称分布在塔腿四周的斜向伸缩支架，且斜向伸缩支架上端与塔腿铰接，下端支撑在枕木上。从外围将高压线塔底部支撑住，以保证塔身下部的稳定，有利于保证顶升操作过程中的安全性。

还可以包括拉线，拉线在塔身的四周方向上均匀分布，且拉线一端与塔身顶部相连，另一端与固定在塔腿外围地面上的自锁拉线装置连接，从多个方向上将塔身上部拉住。

所述的自锁拉线装置可以为四个绞盘分布在高压线塔对角位置。

所述拉线可以为八根，每两根拉线下端拉于线塔外侧对角线位置上的一个绞盘上，该两根拉线上端固定于塔顶相邻对角上。

本发明的有益效果：通过对原有高压线塔的技术改造或对新建塔预设支撑装置，加装可变向平移支座和竖向升降支架形成的调节系统，使高压线塔能够克服地下开采过程中引起的地表动态沉陷和动态变形，保持高压线塔的塔端高度和塔体稳定，从而解决煤矿开采地表沉陷和移动对高压线塔的影响问题，实现高压线塔下采煤和高压线路的安全运行，另外本发明资源回收率高，可克服大幅度的沉陷和变形，效益大且安全性高。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2为图1的局部结构示意图；

图3是图1中去除塔头后的俯视图；

图4是本发明的可变向平移支座结构示意图；

图5是可变向平移支座的另一种实施方式示意图；

图6为本发明中绞盘结构示意图；

图中：1拉线，2绞盘，3基础套帽，4竖向升降支架，5斜向伸缩支架，6塔腿，7可变向平移支座，8竖直旋转轴，9滑套，10水平滑杆，11可调底脚，13加固支架，14垫高层，15旋转轴。

具体实施方式

结合附图对本发明做进一步详细的说明，以助于理解本发明的内容：

图1是本发明高压线塔可提升且抗采动变形装置的结构示意图，由于固定原塔腿的基础通常为砼浇注，固定塔腿的原地脚螺栓为预埋件。为便于竖向升降支架4的固定以及保护砼基础避免顶升时局部受力破坏，在原基础上套装有能够增大基础面积的金属基础套帽3，基础套帽3可由钢板采用活页式连接方式制成，套在原钢筋水泥基础上，使基础被扩大，提供安装可变向平移支座的平台，且由于采用钢板制作，使可变向平移支座能够容易地焊接固定在所需的位置，而不受预埋件的影响，使基础与塔腿间由固定连接改为可连可拆连接。安装在钢基础套帽3上的可变向平移支座7，和安装在可变向平移支座7上的竖向升降支架4，竖向升降支架4上端顶在高压线塔塔腿处，靠近主斜材的位置。竖向升降支架4由液压升降支架与液压升降支架串接的微调升降装置构成，对于高压线塔整体顶升等幅度较大的调节采用液压升降支架，而对于各塔腿微调以保证塔身水平即重心位于塔腿所围成的区域中心处则采用微调升降装置。所述的微调升降装置可以采用蜗轮蜗杆升降机或梯形螺纹螺杆伸缩套，采用纯机械方式用手动微调，可调整各塔腿间的不均匀下沉(倾斜、曲率、扭曲)，保持塔身正直，可调余量500mm。当高压线塔的地基下沉时，利用竖向升降支架4的伸或缩来调整高度，将塔整体向上顶升，使得塔顶高压线保持以前的高度，不因地表下沉而降低，以克服地表下沉的影响。竖向升降支架4为液压缸或通过螺纹安装在一起的螺旋伸缩套来实现伸缩，竖向升降支架4的结构不限于本实施方式，也可以采用其他能够伸缩的支架。优选地，该竖向升降支架4为四个。

如图4和图5所示，可变向平移支座包括水平滑杆10和滑套9，竖向升降支架的下端通过旋转轴15连接滑套9，滑套9套装在水平滑杆10上，水平滑杆10一端通过竖直旋转轴8装在钢基础套帽3上。当地表产生水平的挤压或受拉变形时，安装高压线塔的基础之间的相对位置会发生变化，即基础之间的距离改变，会使塔腿受压或受拉从而造成破坏。而采用可变向平移支座，由于安装竖向升降支架的滑套9可在滑杆10上滑动，并且滑杆10可以以竖直旋转轴8为轴心在钢套帽3上旋转。利用滑套在滑杆上的滑动和滑套以及滑杆的水平转动，可以自行调整塔基础之间在各方向上的水平位置，以避免基座之间不同步水平位移对塔腿部分产生的影响和破坏。

更优选地，如图5所示，水平滑杆10另一端还安装有滚轮或可调支脚11，如果地表发生挤压或拉伸，那么高压线塔的基础会随之发生变化，这时滑套9将沿水平滑杆10平移，同时滑杆一端受不平衡力而发生旋转，使滑杆指向基础位移方向，这样保证在基础的位置发生变化时竖向升降支架保持位置不变，且只受竖向压力不受水平力的作用，以保持支撑稳定和顶升过程中的稳定。这样势必在水平滑杆10上产生巨大的压力，如果如图4所示滑杆一端悬空，该压力会使滑杆无支撑一端向下使竖直旋转轴8受到弯矩作用，因此如图4所示，这时在水平滑杆10一端的设置滚轮或可调支脚11，既不影响其水平转动，又能起到支撑的作用和减少旋转轴所受的压力，使水平滑杆保持水平，旋转轴8只受竖向压力作用，避免旋转轴弯曲或从底部断裂，或者地脚螺栓的断裂。而采用滚轮可减少转动时的阻力。

为了提高塔脚的强度，适应塔体提升和塔腿调节，因此如图2所示在高压线塔塔腿部位还设置有塔腿加固支架13，将四个塔腿根部连接加固。加固支架13可以为网格结构。加固支架13固定在塔腿6内部在主材之间，以对塔身底部特别是塔腿上部进行加固，提高其抗变形能力，和便于竖向升降支架4的安装固定，以及力的传递。竖向升降支架4下端则通过焊接在套帽上的地脚螺栓固定在基础上。

如图2所示，还包括垫在竖向升降支架与高压线塔之间的垫高层14，当地表总下沉量超出竖向升降支架4的最大上升量时，可以通过增加垫高层14来弥补升降支架4高度的不足，以便在满足线塔建设的其他要求的前提下，增加塔体的可提升范围。

为保证在高压线塔顶升过程中塔身的稳定，特别是当需要多次顶升时竖向升降支架4需要收缩以便进行下次顶升，此时需要保证在竖向升降支架4收缩时该塔身部位仍然得到足够支撑以保持塔身的稳定，如图1至图3所示该装置还包括斜向伸缩支架5，且斜向伸缩支架5上端与塔腿或塔身铰接，下端支撑在枕木上。由于属于临时支撑保护措施，因此可采用枕木而不需要建新的钢筋混凝土基础，可大大减少施工量和成本。斜向伸缩支架5和地面之间成一夹角。该斜向伸缩支架5的长度可以调整，以适宜在高压线塔通过竖向升降支架顶升时塔身高度变化。斜向伸缩支架5的结构不限于本实施方式，也可以采用其他能够伸缩的支架。优选地，该斜向伸缩支架5为四个，如图3所示对称分布在地面和高压线塔的塔腿6之间。斜向伸缩支腿同样可以采用液压伸缩或螺纹伸缩套结构。

对于几十米甚至上百米高的高压线塔，微小倾斜就可能使塔身失稳而发生倒塔事故，本发明的如图1至图3所示还包括拉线1，拉线1在塔身的四周方向上均匀分布，且拉线1一端与塔身顶部相连，另一端与固定在塔腿6外围地面上的自锁拉线1装置连接，自锁拉线1装置为四个分布在高压线塔对角位置的如图6所示的绞盘2，通常有至少三根拉线1可以将塔顶部在平面上稳定住，优选地，本发明采用八根拉线1，每两根拉线1下端拉于线塔外侧对角线位置上的绞盘2上，该两根拉线1上端固定于塔顶相邻对角上。利用不同方向上的拉线1将高压线塔顶部在稳定住，保证地表变形或在对塔进行顶升调整时塔顶稳定，避免倒塔事故发生，同时每一绞盘上的两根成V型交叉的拉线与塔还形成稳定的三角形结构，可更好的控制塔顶稳定。

采用前述装置的高压线塔可提升且抗采动变形的调整方法，包括以下步骤：

(1)在高压线塔上安装斜向伸缩支架5和竖向升降支架4，利用斜向伸缩支架5支撑高压线塔塔腿外侧，以防止塔身倾倒，并根据需要安装拉线1和绞盘，从上部将塔稳定住；在原塔腿基础上安装钢套帽3，在高压线塔塔腿部位还安装塔腿加固支架13，安装可变向平移支座7及竖向升降支架4，切断原塔腿6与基座的连接，利用竖向升降支架和斜向伸缩支架5临时将塔身支撑住，并用拉线从上部拉住。提升塔体；预垫垫高层14；调平基础保持塔身竖直。

(2)当地表出现沉陷或水平变形，通过可变向平移支座的旋转和滑套在滑杆上的移动，以适应基座相对塔腿底部的位移，通过微调升降装置保持塔身正直不倾斜，根据水平下沉量通过竖向升降支架4的伸长将高压线塔向上整体水平顶升，以保持塔顶相对高度基本不变，顶升过程中保证各斜向伸缩支架5同步伸长和拉线1的同步放线，每次升降量为1.5～2m。

(3)若需要提升的高度大于竖向升降支架4的最大伸长量时，则需要在竖向伸缩支架顶部加装垫高层，垫高层可以为钢网格结构，可以使竖向升降支架收缩，为下次顶升和调整作准备，根据地表沉陷和变形量和次数，通过多次顶升和调整，以保持塔顶部高度和水平位置符合供电安全需要，同时避免水平变形对塔的损害。

(4)地表稳定后，将塔腿6重新与基础连接固定，固定完成后斜向伸缩支架和竖向升降支架以及拉线可以保留，也可以拆除以供重复利用。竖向升降支架以及可变向平移支座拆除时，应先固定后拆除，用钢材连接固定塔体与塔基，然后拆除支架和支座。

(5)提升高度受原塔底座及塔型要求的限制，最大提升高度应满足相关设计规范关于塔的稳定性要求。

Claims

1.一种原基础加装的高压线塔可提升且抗采动变形装置，其特征在于：包括在原高压线塔基础上套装的金属基础套帽，安装在基础套帽上的可变向平移支座，安装在所述可变向平移支座上的竖向升降支架，竖向升降支架上端连在高压线塔塔腿处，所述竖向升降支架由液压升降支架以及微调升降装置构成。

2.如权利要求1所述的原基础加装的高压线塔可提升且抗采动变形装置，其特征在于：所述的微调升降装置为蜗轮蜗杆升降机或梯形螺纹螺杆伸缩套。

3.如权利要求1或2所述的原基础加装的高压线塔可提升且抗采动变形装置，其特征在于：所述的可变向平移支座包括水平滑杆和滑套，竖向升降支架的下端通过旋转轴连接滑套，所述滑套套装在水平滑杆上，所述水平滑杆一端通过竖直旋转轴装在所述基础套帽上。

4.如权利要求3所述的原基础加装的高压线塔可提升且抗采动变形装置，其特征在于：所述的水平滑杆另一端还安装有滚轮或可调支脚。

5.如权利要求1或2所述的原基础加装的高压线塔可提升且抗采动变形装置，其特征在于：在所述高压线塔塔腿部位还设置有塔腿加固支架。

6.如权利要求1或2所述的原基础加装的高压线塔可提升且抗采动变形装置，其特征在于：还包括垫在竖向升降支架与高压线塔之间的垫高层。

7.如权利要求1或2所述的原基础加装的高压线塔可提升且抗采动变形装置，其特征在于：还包括四个对称分布在塔腿四周的斜向伸缩支架，且斜向伸缩支架上端与塔腿铰接，下端支撑在枕木上。

8.如权利要求1或2所述的原基础加装的高压线塔可提升且抗采动变形装置，其特征在于：还包括拉线，拉线在高压线塔塔身的四周方向上均匀分布，且拉线一端与塔身顶部相连，另一端与固定在塔腿外围地面上的自锁拉线装置连接，从多个方向上将塔身上部拉住。

9.如权利要求8所述的原基础加装的高压线塔可提升且抗采动变形装置，其特征在于：所述的自锁拉线装置为四个绞盘，分布在高压线塔对角位置。

10.如权利要求9所述的原基础加装的高压线塔可提升且抗采动变形装置，其特征在于：所述拉线为八根，每两根拉线下端拉于高线塔外侧对角线位置上的一个绞盘上，该两根拉线上端固定于高压线塔塔顶相邻对角上。