众所周知,广袤无垠的毛乌素沙漠中有一片繁盛绿洲,那便是“驼城”榆林。作为陕西省的北疆重镇,这里有着浓郁别致的塞外风情,矿产资源也是相当丰富,尤其以煤矿储量为世人所知。2002年间,由于神府、神东煤田的大面积开采,形成了成片的煤矿采空区塌陷,此时榆林供电公司110千伏以上线路位于采空区的杆塔约有1200余基,其中因煤矿采空区塌陷而导致塔基沉陷、杆塔倾斜、塔材扭曲甚至倒杆断线等情况共有53处320余基,严重威胁着电力线路的安全稳定运行。榆林公司针对此情况,研发杆塔基础加固纠偏技术,对处于煤矿采空区的杆塔基础进行加固纠偏,确保榆林电网的安全稳定运行、客户正常有序用电。
解密 加固纠偏
“加固纠偏究竟是个什么样子?”带着疑问,8月13日,记者陪同该公司运维检修部工作人员到110千伏神锦线巡视、勘察线路,走到40号铁塔时,只见一片火热景象,现场工作人员正在进行杆塔基础加固纠偏,钢筋、水泥、石子,大堆粗孔的,基础四周累起高高的土棱,像似有大型施工项目部似得。
仔细看去,铁塔下面被挖成一个2多米深的正方形的大坑,一道底梁围绕着铁塔4个腿,现场工作人员正在对铁塔4个腿下的柱子打孔,以备下阶段穿入钢筋稳固塔基。机械钻孔时飞出的石灰,弄得工作人员满脸白粉。“往左边摆一点”,现场监工的王师傅正在指挥塔下人员的操作。据他介绍,现场工作还在入门阶段,底梁的水银还没有注入,主要还是给4个柱子各自打24个孔,预计前后需要十天时间。“最难的地方就在这,24个孔的位置一定要精确无差,这样才能用钢筋把4个柱子稳稳套住,上梁也就可以顺利浇筑,杆塔基础才能牢固”,他这样说道。
第一次见到这样的景象,真是让记者惊奇不已,对于本身完整的铁塔,从来都是见人在塔上作业,到了塞北荒漠竟出现了塔下作业的奇特景象,这是在别处根本无法见到的。在短暂的停留中,风沙吹在脸上像刀子一样,苍穹辽阔,天地无银,黄沙漫卷,北风竦人,此情此景中,所有的一切仿佛都被造物者所主宰,唯有这汇集了无数电网人智慧结晶的铁塔,却能坚韧不屈,高耸入云,以其顽强的生命力抵抗着外来的巨大压力。
不一会儿,记者又行至330千伏神当二线30号铁塔下时,停下了脚步,眼前是一处完整的煤矿采空区杆塔加固纠偏完成后的现场景象。塔基的上梁浇筑地非常完整,以电塔的4个腿向外分开,呈现出了“井”字形结构。而在8个角落上,各自两条竖立两根立柱,顶上套着塑料包裹的特制螺栓。据了解,每当杆塔出现倾斜、沉降时,只需调整特制螺栓对基础进行抬升或下调,从而对杆塔进行加固纠偏,典型的一次性投资到位、永久解决问题的经典范例。
看到这一幕后,记者对基础加固纠偏有了一个初步的印象,但对于具体原理还是一知半解,直到工作人员将原理图拿过来后,才真正了解到了其间的真正奥妙。
“加固纠偏的原理就是利用井字形的加固结构,使得杆塔四周都能受到螺母的控制,实现了九十度的杆塔纠偏。”随行的该公司工作人员傅浩拿着原理图介绍道。看着原理图、再听着工作人员的讲解,记者终于解开了对于加固纠偏的疑问,加固纠偏就是将铁塔的四个基础立柱用钢筋连接为一个井子架基础,在井子架的四个外端用横梁连接井子梁,井子梁架范围的基坑采用水泥灌浆和锚杆挂网加固,并采用特制螺栓将每一立柱的四个地脚螺栓接长60-100厘米,使得杆塔四周都能受到螺母的控制,每当铁塔发生倾斜或沉降时,通过后期的螺栓调整对基础进行抬升或下调。
推广 一劳永逸
杆塔基础加固纠偏技术的广泛应用,能够有效预防和解决由于各种地质灾害带来的杆塔基础沉降、杆塔倾斜等问题。相比较新组立铁塔或改线,该项目具有投资少、见效快、不停电等优点,最大限度减少经济损失。
“在原来,只要遇到下雨或者其他地质灾害的发生都会让人坐立不安,担心杆塔塌陷影响线路正常运行。如出现此种情况,必须新组立铁塔或者改线,不仅浪费人力、物力、财力,还会影响客户正常用电。现在,只要调整螺栓就能解决杆塔的倾斜、沉降等问题。这项技术的发明,仿佛给电网安全吃了一颗”定心丸“,让我们在再也不用担心杆塔塌陷等情况的发生了。”该公司运维检修部送电专业负责人介绍道。
据了解,这项技术的历史要追溯到上世纪九十年代。那些年,由于煤矿的无序开采,特别是一些小型煤矿的私挖乱采,经常导致地质灾害的发生,如煤矿采空区塌陷、地表开裂、错位等。榆林公司所属输电线路大多位于陕北侏罗纪煤田上面,煤层埋藏较浅,约为40米到150米之间,易发生煤矿采空区塌陷,从而导致塔基沉陷、杆塔倾斜、塔材扭曲甚至倒杆断线等情况,严重威胁电力线路的安全运行。
到了2002年春末,这种现象日益严重。时任该公司负责人认为,对已经沉陷的杆塔,与其不断地新组立铁塔或改线,倒不如在原先基础上牢固根基,通过技术革新,达到一劳永逸的效果。
为此,2002年7月,送电工区成立了《煤矿采空区杆塔调研与基础加固纠偏》项目研究小组,组员全部是送电工区有着多年线路运维工作经验的员工。在研究初期,为确定处理方案,对所辖线路的3000多基杆塔以及位于煤矿采空区的600多基杆塔进行了多方调研、现场实地考察和坐标定位。考察过程中,该小组又分为三组,一组对位于煤矿周围的杆塔进行定位,将坐标由角度值转化为坐标值;一组了解井田范围、开采程度、煤层厚度、开采方式、开采深度掘进方向等情况;另外一组将现场了解到的情况与当地矿管局掌握情况进行核实,将杆塔坐标对应的标注于煤矿坐标和采空区坐标中,确定位于煤矿及煤矿采空区的杆塔号。两个多月的考察结束后,各小组将结果汇总,并出版书面的调查报告和采空区调查图。
试验阶段,为达到预期效果,该小组成员积极协调、请教专家,并邀请北京巨能公司专家团队对6基已经沉陷的杆塔进行协助指导,最终确定了加固纠偏处理方案,及时对这6基已经沉降的杆塔进行了可调式基础加固纠偏。经过八个多月的治理,处理后的6基杆塔完全达到了线路运行标准,治理后效果明显,试验取得了初步性的成功。
自此之后,榆林供电公司成为西北电力系统首家掌握该技术的单位,该项目的发明不仅荣获了陕西省电力公司科技进步一等奖、陕西省职工优秀发明创新成果银奖,而且在第十九届全国发明展览会上荣获铜奖。
此后十余年来,榆林电网运行安全稳定。即便是在2011年12月26日,榆林市神木县和内蒙古伊金霍洛旗交界处发生的3.2级地震和今年7月22日神木发生的3.3级地震中,本就松软的土地出现多处地面塌陷,但让所有客户揪心的因杆塔倾斜而导致的停电事件却没有发生,榆林公司管辖范围内大面积杆塔、电网依然巍巍耸立,为塞北地区的生产生活提供了坚强的电力保障。
经过了常年不懈的努力,如今的榆林公司,对于解决由于各种地质灾害导致杆塔基础沉降、杆塔倾斜等诸多问题积累了丰富的经验,具有一定的推广应用价值,先后被省内外多家兄弟单位借鉴应用。内蒙古乌海供电局就曾经派代表专程赴榆林公司学习《煤矿采空区杆塔调研与基础加固纠偏》项目,后来应用到该局工作,收益明显。
截至目前,该公司共治理位于煤矿采空区的杆塔120余基,目前该项工作还在继续中。
凭借着该项技术的广泛应用,榆林公司在避免线路改造带来的巨大投入和用户停电损失的同时,实现了社会效益和经济效益的双赢,在客户心目中树立了“国家电网就是牛”的良好品牌形象。