原基礎加裝的高壓線塔可提升且抗採動變形裝置的製作方法
2023-06-21 09:57:16 1
專利名稱：原基礎加裝的高壓線塔可提升且抗採動變形裝置的製作方法
技術領域：
原基礎加裝的高壓線塔可提升且抗採動變形裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種原基礎加裝的高壓線塔可提升和抗地表變形的裝置，適用 於地表下沉較小的情況，使高壓線塔可以克服地表沉降和變形對高壓線塔和供電系統安 全的影響，從而實現高壓線塔下礦藏合理開採。
背景技術：
[0002]我國是一個採礦大國，煤礦分布十分廣泛。在煤礦採空區，地表沉陷常常不可 避免。同時，無論是通過採煤區的新建高壓線路還是已建的高壓線路，都普遍存在高壓 線塔壓煤問題。[0003]現有的高壓線塔一般包括塔頭、塔身和塔腿，而塔腿主要起支撐作用，高壓線 塔的整體高度從幾十米到上百米高。當塔腿下部的地表變形時，會對高壓線塔產生顯著 影響，例如地表下沉會使高壓線塔下沉，地表傾斜會引起高壓線塔傾斜或倒掉，線塔下 沉和傾斜又會使電纜受到拉力，出現拉斷或者將鄰線塔也拉倒；地表出現受拉或受擠壓 變形，會改變塔腿之間基礎的距離，使塔腿受到應力，這種應力會對塔腿造成破壞，嚴 重的會出現塔腿彎曲變形或斷裂，進一步會使高壓線塔失穩、倒塌。而地下開採形成採 空區，上覆巖層變形破壞導致地表沉陷變形是不可避免的，所以這種變形勢必對地表的 高壓線塔和供電線路的安全造成影響。[0004]限於電力行業的特殊性，高壓線塔安全要求高，遇有電力線路通過煤礦採煤區 與煤礦開採造成沉陷相矛盾的問題時，傳統的解決途徑有兩種[0005]其一，電力部門採取的措施架設高壓線時繞道避開煤礦區，這樣線路走向受 到制約，由於繞道使建設投資將大幅度增加，每公裡線路增加的費用可達幾百萬元。[0006]其二，煤礦採取的措施煤礦遇到已有高壓線經過礦區時，大多在高壓線塔位 置留設保安煤柱，一個高壓線塔就可滯壓煤炭資源幾十萬噸，深部壓煤可達百萬噸，造 成國家資源的巨大損失。[0007]因此，以上兩種途徑的代價均很大。[0008]近年來，在一些新建線路中提出了一些新的辦法如下[0009]1)設置大板基座在新建高壓線塔時，做深開挖，澆注整體大板基座，以減小 水平變形對塔腿的損害。這種方式主要能夠減少地表水平拉或壓變形的影響，但它不能 克服地表傾斜變形和整體沉陷的影響。[0010]2)加長地腳螺栓，以此增加各塔腿的高差調整餘度，但調節量有限。[0011]幻注漿充填老採空區，減少地表的殘餘沉降。但注漿充填量大，成本高，不適 合已建成高壓線塔下採煤。[0012]以上措施只適用於克服老採空區上方地表的殘餘小變形，不能克服開採過程中 的沉陷大變形，只適合新建高壓線塔，不適應已建高壓線塔的調整。[0013]如何提高高壓線塔的抗變形能力，使高壓線塔可以克服大幅度沉降和大變形， 從而實現高壓線塔下合理開採，仍是當前電力生產和煤礦生產中迫切需要解決的難題，也是解決輸電安全與資源回採矛盾的根本出路。 實用新型內容[0014]針對現有技術中存在的在採礦過程中，高壓線塔不能克服大幅度沉降和大變形 的情況，影響了高壓線塔下合理開採和供電安全，本實用新型的目的在於提供一種原基 礎加裝的高壓線塔可提升且抗採動變形裝置，用於克服地下開採過程中引起的地表動態 沉陷和地表的移動對高壓線塔的影響。[0015]本實用新型的技術方案是這樣實現的一種原基礎加裝的高壓線塔可提升且抗 採動變形裝置，包括在原高壓線塔基礎上套裝的增大基礎面積的金屬基礎套帽，安裝在 基礎套帽上的可變向平移支座，安裝在所述可變向平移支座上的豎向升降支架，豎向升 降支架上端頂在高壓線塔的四個塔腿處，所述豎向升降支架由液壓升降支架以及微調升 降裝置構成。利用豎向升降支架的頂升來克服地表下沉在豎直方向上對高壓線塔的影 響，來維持塔身整個高度基本不變和水平，利用可變向平移支座的變向和平移來克服水 平變形對高壓線塔的影響。[0016]所述的微調升降裝置用於調整和維持塔的水平，可以為蝸輪蝸杆升降機或梯形 螺紋螺杆伸縮套，採用機械微調更容易控制塔身水平。[0017]所述的可變向平移支座可以包括水平滑杆和滑套，豎向升降支架的下端通過旋 轉軸連接滑套，所述滑套套裝在水平滑杆上，所述水平滑杆一端通過豎直旋轉軸裝在所 述基礎套帽上。利用滑套在滑杆上的滑動位移和滑杆的旋轉來克服在水平各方向上地表 變形對塔腿的影響，保持在基礎之間有相對位移時塔腿之間無位移。[0018]優選地，所述的水平滑杆另一端還安裝有滾輪或可調支腳，使滑杆兩端得到支 撐，避免只有一端支撐時在根部產生轉矩造成彎曲或斷裂。[0019]還可以包括墊在豎向升降支架與高壓線塔之間的墊高層，利用墊高層來彌補地 表下沉量大於豎向升降支架最大升高量的高度差。[0020]還可以包括四個對稱分布在塔腿四周的斜向伸縮支架，且斜向伸縮支架上端與 塔腿鉸接，下端支撐在枕木上。從外圍將高壓線塔底部支撐住，以保證塔身下部的穩 定，有利於保證頂升操作過程中的安全性。[0021]還可以包括拉線，拉線在塔身的四周方向上均勻分布，且拉線一端與塔身頂部 相連，另一端與固定在塔腿外圍地面上的自鎖拉線裝置連接，從多個方向上將塔身上部 拉住。[0022]所述的自鎖拉線裝置可以為四個絞盤分布在高壓線塔對角位置。[0023]所述拉線可以為八根，每兩根拉線下端拉於線塔外側對角線位置上的一個絞盤 上，該兩根拉線上端固定於塔頂相鄰對角上。[0024]本實用新型的有益效果通過對原有高壓線塔的技術改造或對新建塔預設支撐 裝置，加裝可變向平移支座和豎向升降支架形成的調節系統，使高壓線塔能夠克服地下 開採過程中引起的地表動態沉陷和動態變形，保持高壓線塔的塔端高度和塔體穩定，從 而解決煤礦開採地表沉陷和移動對高壓線塔的影響問題，實現高壓線塔下採煤和高壓線 路的安全運行，另外本實用新型資源回收率高，可克服大幅度的沉陷和變形，效益大且 安全性高。4
[0025]圖1是本實用新型的整體結構示意圖；[0026]圖2為圖1的局部結構示意圖；[0027]圖3是圖1中去除塔頭後的俯視圖；[0028]圖4是本實用新型的可變向平移支座結構示意圖；[0029]圖5是可變向平移支座的另一種實施方式示意圖；[0030]圖6為本實用新型中絞盤結構示意圖；[0031]圖中1拉線，2絞盤，3基礎套帽，4豎向升降支架，5斜向伸縮支架，6塔 腿，7可變向平移支座，8豎直旋轉軸，9滑套，10水平滑杆，11可調底腳，13加固支 架，14墊高層，15旋轉軸。
具體實施方式
[0032]結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明，以助於理解本實用新型的內容[0033]圖1是本實用新型高壓線塔可提升且抗採動變形裝置的結構示意圖，由於固定 原塔腿的基礎通常為砼澆注，固定塔腿的原地腳螺栓為預埋件。為便於豎向升降支架4 的固定以及保護砼基礎避免頂升時局部受力破壞，在原基礎上套裝有能夠增大基礎面積 的金屬基礎套帽3，基礎套帽3可由鋼板採用活頁式連接方式製成，套在原鋼筋水泥基礎 上，使基礎被擴大，提供安裝可變向平移支座的平臺，且由於採用鋼板製作，使可變向 平移支座能夠容易地焊接固定在所需的位置，而不受預埋件的影響，使基礎與塔腿間由 固定連接改為可連可拆連接。安裝在鋼基礎套帽3上的可變向平移支座7，和安裝在可變 向平移支座7上的豎向升降支架4，豎向升降支架4上端頂在高壓線塔塔腿處，靠近主斜 材的位置。豎向升降支架4由液壓升降支架與液壓升降支架串接的微調升降裝置構成， 對於高壓線塔整體頂升等幅度較大的調節採用液壓升降支架，而對於各塔腿微調以保證 塔身水平即重心位於塔腿所圍成的區域中心處則採用微調升降裝置。所述的微調升降裝 置可以採用蝸輪蝸杆升降機或梯形螺紋螺杆伸縮套，採用純機械方式用手動微調，可調 整各塔腿間的不均勻下沉(傾斜、曲率、扭曲)，保持塔身正直，可調餘量500mm。當高 壓線塔的地基下沉時，利用豎向升降支架4的伸或縮來調整高度，將塔整體向上頂升， 使得塔頂高壓線保持以前的高度，不因地表下沉而降低，以克服地表下沉的影響。豎向 升降支架4為液壓缸或通過螺紋安裝在一起的螺旋伸縮套來實現伸縮，豎向升降支架4的 結構不限於本實施方式，也可以採用其他能夠伸縮的支架。優選地，該豎向升降支架4 為四個。[0034]如圖4和圖5所示，可變向平移支座包括水平滑杆10和滑套9，豎向升降支架的 下端通過旋轉軸15連接滑套9，滑套9套裝在水平滑杆10上，水平滑杆10—端通過豎直 旋轉軸8裝在鋼基礎套帽3上。當地表產生水平的擠壓或受拉變形時，安裝高壓線塔的 基礎之間的相對位置會發生變化，即基礎之間的距離改變，會使塔腿受壓或受拉從而造 成破壞。而採用可變向平移支座，由於安裝豎向升降支架的滑套9可在滑杆10上滑動， 並且滑杆10可以以豎直旋轉軸8為軸心在鋼套帽3上旋轉。利用滑套在滑杆上的滑動和 滑套以及滑杆的水平轉動，可以自行調整塔基礎之間在各方向上的水平位置，以避免基座之間不同步水平位移對塔腿部分產生的影響和破壞。[0035]更優選地，如圖5所示，水平滑杆10另一端還安裝有滾輪或可調支腳11，如 果地表發生擠壓或拉伸，那麼高壓線塔的基礎會隨之發生變化，這時滑套9將沿水平滑 杆10平移，同時滑杆一端受不平衡力而發生旋轉，使滑杆指向基礎位移方向，這樣保證 在基礎的位置發生變化時豎向升降支架保持位置不變，且只受豎向壓力不受水平力的作 用，以保持支撐穩定和頂升過程中的穩定。這樣勢必在水平滑杆10上產生巨大的壓力， 如果如圖4所示滑杆一端懸空，該壓力會使滑杆無支撐一端向下使豎直旋轉軸8受到彎矩 作用，因此如圖4所示，這時在水平滑杆10—端的設置滾輪或可調支腳11，既不影響其 水平轉動，又能起到支撐的作用和減少旋轉軸所受的壓力，使水平滑杆保持水平，旋轉 軸8隻受豎向壓力作用，避免旋轉軸彎曲或從底部斷裂，或者地腳螺栓的斷裂。而採用 滾輪可減少轉動時的阻力。[0036]為了提高塔腳的強度，適應塔體提升和塔腿調節，因此如圖2所示在高壓線塔 塔腿部位還設置有塔腿加固支架13，將四個塔腿根部連接加固。加固支架13可以為網格 結構。加固支架13固定在塔腿6內部在主材之間，以對塔身底部特別是塔腿上部進行加 固，提高其抗變形能力，和便於豎向升降支架4的安裝固定，以及力的傳遞。豎向升降 支架4下端則通過焊接在套帽上的地腳螺栓固定在基礎上。[0037]如圖2所示，還包括墊在豎向升降支架與高壓線塔之間的墊高層14，當地表總 下沉量超出豎向升降支架4的最大上升量時，可以通過增加墊高層14來彌補升降支架4 高度的不足，以便在滿足線塔建設的其他要求的前提下，增加塔體的可提升範圍。[0038]為保證在高壓線塔頂升過程中塔身的穩定，特別是當需要多次頂升時豎向升降 支架4需要收縮以便進行下次頂升，此時需要保證在豎向升降支架4收縮時該塔身部位仍 然得到足夠支撐以保持塔身的穩定，如圖1至圖3所示該裝置還包括斜向伸縮支架5，且 斜向伸縮支架5上端與塔腿或塔身鉸接，下端支撐在枕木上。由於屬於臨時支撐保護措 施，因此可採用枕木而不需要建新的鋼筋混凝土基礎，可大大減少施工量和成本。斜向 伸縮支架5和地面之間成一夾角。該斜向伸縮支架5的長度可以調整，以適宜在高壓線 塔通過豎向升降支架頂升時塔身高度變化。斜向伸縮支架5的結構不限於本實施方式， 也可以採用其他能夠伸縮的支架。優選地，該斜向伸縮支架5為四個，如圖3所示對稱 分布在地面和高壓線塔的塔腿6之間。斜向伸縮支腿同樣可以採用液壓伸縮或螺紋伸縮 套結構。[0039]對於幾十米甚至上百米高的高壓線塔，微小傾斜就可能使塔身失穩而發生倒塔 事故，本實用新型的如圖1至圖3所示還包括拉線1，拉線1在塔身的四周方向上均勻分 布，且拉線1一端與塔身頂部相連，另一端與固定在塔腿6外圍地面上的自鎖拉線1裝置 連接，自鎖拉線1裝置為四個分布在高壓線塔對角位置的如圖6所示的絞盤2，通常有至 少三根拉線1可以將塔頂部在平面上穩定住，優選地，本實用新型採用八根拉線1，每兩 根拉線1下端拉於線塔外側對角線位置上的絞盤2上，該兩根拉線1上端固定於塔頂相鄰 對角上。利用不同方向上的拉線1將高壓線塔頂部在穩定住，保證地表變形或在對塔進 行頂升調整時塔頂穩定，避免倒塔事故發生，同時每一絞盤上的兩根成V型交叉的拉線 與塔還形成穩定的三角形結構，可更好的控制塔頂穩定。[0040]採用前述裝置的高壓線塔可提升且抗採動變形的調整方法，包括以下步驟[0041](1)在高壓線塔上安裝斜向伸縮支架5和豎向升降支架4，利用斜向伸縮支架5 支撐高壓線塔塔腿外側，以防止塔身傾倒，並根據需要安裝拉線1和絞盤，從上部將塔 穩定住；在原塔腿基礎上安裝鋼套帽3，在高壓線塔塔腿部位還安裝塔腿加固支架13， 安裝可變向平移支座7及豎向升降支架4，切斷原塔腿6與基座的連接，利用豎向升降支 架和斜向伸縮支架5臨時將塔身支撐住，並用拉線從上部拉住。提升塔體；預墊墊高層 14 ；調平基礎保持塔身豎直。[0042](2)當地表出現沉陷或水平變形，通過可變向平移支座的旋轉和滑套在滑杆上的 移動，以適應基座相對塔腿底部的位移，通過微調升降裝置保持塔身正直不傾斜，根據 水平下沉量通過豎向升降支架4的伸長將高壓線塔向上整體水平頂升，以保持塔頂相對 高度基本不變，頂升過程中保證各斜向伸縮支架5同步伸長和拉線1的同步放線，每次升 降量為1.5 2m。[0043](3)若需要提升的高度大於豎向升降支架4的最大伸長量時，則需要在豎向伸縮 支架頂部加裝墊高層，墊高層可以為鋼網格結構，可以使豎向升降支架收縮，為下次頂 升和調整作準備，根據地表沉陷和變形量和次數，通過多次頂升和調整，以保持塔頂部 高度和水平位置符合供電安全需要，同時避免水平變形對塔的損害。[0044](4)地表穩定後，將塔腿6重新與基礎連接固定，固定完成後斜向伸縮支架和豎 向升降支架以及拉線可以保留，也可以拆除以供重複利用。豎向升降支架以及可變向平 移支座拆除時，應先固定後拆除，用鋼材連接固定塔體與塔基，然後拆除支架和支座。[0045](5)提升高度受原塔底座及塔型要求的限制，最大提升高度應滿足相關設計規範 關於塔的穩定性要求。
權利要求1.一種原基礎加裝的高壓線塔可提升且抗採動變形裝置，其特徵在於包括在原高 壓線塔基礎上套裝的金屬基礎套帽，安裝在基礎套帽上的可變向平移支座，安裝在所述 可變向平移支座上的豎向升降支架，豎向升降支架上端連在高壓線塔塔腿處，所述豎向 升降支架由液壓升降支架以及微調升降裝置構成。
2.如權利要求1所述的原基礎加裝的高壓線塔可提升且抗採動變形裝置，其特徵在 於所述的微調升降裝置為蝸輪蝸杆升降機或梯形螺紋螺杆伸縮套。
3.如權利要求1或2所述的原基礎加裝的高壓線塔可提升且抗採動變形裝置，其特徵 在於所述的可變向平移支座包括水平滑杆和滑套，豎向升降支架的下端通過旋轉軸連 接滑套，所述滑套套裝在水平滑杆上，所述水平滑杆一端通過豎直旋轉軸裝在所述基礎 套帽上。
4.如權利要求3所述的原基礎加裝的高壓線塔可提升且抗採動變形裝置，其特徵在 於所述的水平滑杆另一端還安裝有滾輪或可調支腳。
5.如權利要求1或2所述的原基礎加裝的高壓線塔可提升且抗採動變形裝置，其特徵 在於在所述高壓線塔塔腿部位還設置有塔腿加固支架。
6.如權利要求1或2所述的原基礎加裝的高壓線塔可提升且抗採動變形裝置，其特徵 在於還包括墊在豎向升降支架與高壓線塔之間的墊高層。
7.如權利要求1或2所述的原基礎加裝的高壓線塔可提升且抗採動變形裝置，其特徵 在於還包括四個對稱分布在塔腿四周的斜向伸縮支架，且斜向伸縮支架上端與塔腿鉸 接，下端支撐在枕木上。
8.如權利要求1或2所述的原基礎加裝的高壓線塔可提升且抗採動變形裝置，其特徵 在於還包括拉線，拉線在高壓線塔塔身的四周方向上均勻分布，且拉線一端與塔身頂 部相連，另一端與固定在塔腿外圍地面上的自鎖拉線裝置連接，從多個方向上將塔身上 部拉住。
9.如權利要求8所述的原基礎加裝的高壓線塔可提升且抗採動變形裝置，其特徵在 於所述的自鎖拉線裝置為四個絞盤，分布在高壓線塔對角位置。
10.如權利要求9所述的原基礎加裝的高壓線塔可提升且抗採動變形裝置，其特徵在 於所述拉線為八根，每兩根拉線下端拉於高線塔外側對角線位置上的一個絞盤上，該 兩根拉線上端固定於高壓線塔塔頂相鄰對角上。
專利摘要本實用新型公開了一種原基礎加裝的高壓線塔可提升且抗採動變形裝置，包括套裝在原高壓線塔基礎上的金屬基礎套帽，安裝在基礎套帽上的可變向平移支座，安裝在所述可變向平移支座上豎向升降支架。豎向升降支架上端連接在高壓線塔塔腿處，所述豎向升降支架由液壓升降支架以及微調升降裝置構成。本裝置在原高壓線塔基礎上進行安裝，具有提升塔體高度和抗採動變形功能，從而解決煤礦開採地表沉陷對高壓線塔的影響問題，保證線塔安全和實現高壓線塔下的資源回採。
文檔編號E04H12/22GK201810020SQ20102053634
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月20日 優先權日2010年9月20日
發明者戴華陽, 閻躍觀 申請人:中國礦業大學(北京)