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1、插入式基础主角钢误差与控制Error and Control of Main Angle Steel for Insert Type Foundations金志芳（安徽送变电工程公司，合肥市，230023）摘要近年来，插入式基础在电力线路上已应用得相当广泛。通过阳淮等500 kV线路施工 实践，作者认为：应将110500 kV架空电力线路施工及验收规范第5.2.3条取消，增 补插入主角钢斜率误差、沿纵轴扭转误差和沿内角平分线方向左右摆动误差的规定。最后还 介绍了角钢棱线控制施工工艺，使90%的主角钢斜率误差控制在2%以内（优良级）。关键词插入式基础斜率误差扭转误差摆动误差棱线控制工艺口主角钢插
2、入式基础，是将铁塔主材最下部的一定长度，浇制在混凝土基础中，取消了铁 塔塔脚板和底脚螺栓，从而节约钢材，降低了输电线路费用。然而由于这种基础斜插角钢在 浇制中位置控制比较困难，工艺复杂，致使施工成本上升；还有少数施工单位因斜插角钢控制不好而返工，损失就更大。下面就插入式基础的几个问题，谈谈自己的看法。1规范（GBJ23390）部分条文需要修订和增补1.1建议取消规范第5.2.3条款口110500 kV架空电力线路施工及验收规范第5.2.3条：“主角钢插入式基础的主 角钢，应连同铁塔最下段结构组装找正，并应加以临时固定，在浇筑中应随时检查其位置”。 第5.2.3条规定明确说明了以下3点：（1）主
3、角钢插入式基础施工，必须在4个基坑都开挖完 毕后才能浇制。（2）在浇制基础前，塔厂应首先加工铁塔最下段，否则，施工单位需加工能保 证插入角钢安装尺寸正确的钢架。（3）4个基坑内的插入角钢必须全部固定好后才能浇制。口按照5.2.3条规定：（1） 4坑必须同时开挖，造成堆土面积增加，青苗处理费用增加，而 在山区，堆土场地小，会导致回填取土困难。500 kV阳淮线双回路段，土与混疑土体积比约 为10：1, 一般基坑开挖堆土体积约为800 m3，如果堆土高度为1 m，则堆土面积将达0.12 hm2左右。（2）当施工处于雨季或遇到地下水位高、流砂等复杂地质条件时，为防塌方施工工 器具和设备必然增多。象5
4、00 kV阳淮线苏四和苏五段，以流砂为主，一般现场准备1套井 点设备保证2个基坑开挖，加上机械搅拌，现场需配备2套发电机组。4坑同时开挖则必须增加1套发电机组。口事实上，在500 kV阳淮线和其他500 kV线路上，不少施工单位采用单腿控制，单腿浇 筑，建设单位和监理公司也已认可。因此，建议将规范中的第5.2.3条取消。1.2建议增补几个误差标准1.2.1增补主角钢斜率误差标准口普通底脚螺栓式基础，当塔脚板焊接尺寸控制不理想，造成铁塔主材与塔脚板连接出现较大间隙，或塔脚板与基础顶面出现间隙等质量问题时，事后可以采取补救措施而不影响今后线路安全运行。插入式角钢基础则不同，一旦主角钢斜率误差大，验
5、收通不过，只有炸掉基础、重测、重浇，几乎没有别的处理办法。若强行组塔则必然在铁塔主材上产生附加应力，给线路安全运行留下隐患。因此，建议规范规定斜率误差标准(n)。该斜率误差标准应以对铁塔产生的附加应力控制在设计许可范围为前提，不能太大；但n也不能规定太小，太小施工无法实现，又无可信的检测手段。目前设计院规定斜率误差是以斜率的百分率表示(即n )，在0.1%2%之间。建议n取2%为优良级，3%作为合格级。以500 kV阳淮线为例，通过分析计算可以发现，n =0.1%施工难以做到。口如图1所示，当n =0.1%时，有下列结果：图1讨论可的计算图因 tana =AD /BD =5.604 X(1+n
6、 )=5.609 6 口故 a =79.892 口BD =AB cosa =163.214 mm BD1= I BD -BD 10.16 mm 当n =2%时，同理可得， BD23.11 mm 从以上计算可以看出n =0.1%就是检测也几乎不可能，更不用说是施工了。初看起来，n =2%似乎太大，事实上，AC部分是包角钢连接长度，2%的斜率误差就阳淮线而言，C点误差不超过2mm。对于需要火曲处理的包钢来说，在国内还没有哪个生产厂家能达到这样的精度要求。那么，n =2%，施工单位能否实现?从我们施工实践表明，只要工艺合理，施工精心，是可以做到的。1.2.2增补主角钢沿纵轴扭转误差规定口插入主角钢在
7、浇制中，由于施工工艺不合理或过程控制出了问题，致使角钢在浇制后沿 其纵轴发生较大偏转。造成立塔时主材与主角钢连接极为困难，因此规范有必要提出要 求。如果不计插入主角钢厚度，则在基础平面，角钢两肢位置如图2。图2插入式主角钢在正方形基础平面上的投影图2中：（1）OM、ON是插入主角钢棱线与基础上平面交点的根开线；（2） OE为基础对角线方向（正方形塔），OEXD1D2； （3） OD1、OD2是角钢两肢线；（4） y 1+p 1=y 2+P 2=n 4（正方形塔），y 1=Y 2=y ,p 1=p 2=p，y 1。，Y 20。当为正方形塔时，y =n /4-arctan（sina ）。以500
8、kV阳淮线为例，y =0.449，DQ=200siny =1.57mm。依据以上计算，建议扭转误差为0.5。1.2.3增补主角钢内角平分线方向左右摆动误差规定口对于底脚螺栓基础，因塔脚板坐在基础上，只要基础根开尺寸误差控制在规范之内，就能保证铁塔方便就位。对于插入式基础，即使基础根开误差满足规范要求，若插入角钢出现左右摆动，则会在插入角钢顶部出现根开误差，严重的可能影响铁塔受力或正常铁塔组立。以正方形铁塔为例，角钢在对角线方向左右摆2 mm，则角钢顶部根开变化2.8 mm；如果相邻两插入角钢都相向摆动，则角钢顶部根开误差约为5.6 mm。规程规定基础根开误差为0.1%，摆动造成主角钢与铁塔主材
9、连接处实际误差远远超过0.1%。故建议增补角钢左右摆动误差2 mm，且不得相向摆动。2施工误差的控制口插入式基础与底脚螺栓基础不同之处是，插入角钢是空间多个自由度的控制，而底脚螺 栓主要是水平尺寸控制。2.1设计加工固定工具口在插入式主角钢控制方面，有角钢落地控制法、悬空控制法、单腿控制法、四腿同时固 定控制法。在各种方法具体实施上，还有各自的特点。不管用何种工具、方法，都应做到： （1）固定工具必须稳固，在各种干扰下，不能发生大的位移；（2）固定工具必须是可调节的。工 器具的加工本身有误差，在混凝土浇制干扰下误差会加大，必须予以纠正；（3）固定工具要能 确定主角钢内角平分线在该工具上的位置，
10、如果是正方形塔，则只需将对角线与内角平分线 重合，角钢纵轴扭转误差精度就能充分得到保证，而无需再作其他验证。2.2采用角钢棱线控制工艺口角钢棱线控制工艺就是以角钢棱线为控制对象，通过对角钢棱线位置的测控，实现对插 入主角钢斜率、左右摆动的控制，保证主角钢空间位置的正确，满足质量要求。具体方法是， 当主角钢在垂直位置基本确定后，在基坑外侧、基础对角线方向（正方形塔）设控制P桩（见图 3），实际测出P桩至塔位中心水平距离和高差；依据设计资料求出角钢棱线AB相对于塔位 中心O的位置；计算出P到主角钢顶点A和棱线上某点B的距离PA和PB。如果实际测出 P至A和B的距离与计算值一致，则主角钢斜率满足要求
11、。由于P桩在基础对角线方向，则 将经纬仪支于P桩，用经纬仪检查角钢棱线左右摆动，用以调整固定工具，直至满足要求。*A主角钢棱线M顶点 8主角钢棱线上设定的控制盛 。塔位中心桩 F基础对免线方向坑外某点正方形塔） 为。F水平距】和/分别为OAAP水平距 巾和知分别为和4F的高差图3正方形塔插入式角钢棱线控制因为PA = vTl - LJ2 + ar为已知值，则 斜率也吨的控制就转变为PB值的控制，而闷在固 I定工具调节中基本不变，则：PB（L- 十 膈 + 4中-2相寸（ -+ 靛血（arctan+ 厦）所以也磬I应壬.dadtanaPA12,L-L 、cos I, arctanr+ ） = K因为在施工中K为某个定值，所以上式可以近似地表示为 PBKA tana =Kq tana , n为斜率百分误差。以500 kV阳淮线双回路为例，AB2 m,PA7 mf arctan J + a =；70o 贝!1Kr 0.927,如果n =2%，则A PBQ0.103 m。通过以上分析，我们可以发现，采用角钢棱线控制工艺，能够 有效地满足n =2%的误差要求。我们在某工程中采用该工艺，事后检查了 140根角钢，70%
