本发明公开了一种变电站构支架混凝土杆加固方法，通过在变电站构支架混凝土杆外侧附加钢管，并在钢管内注浆，使其成为钢管混凝土结构，钢管、浆体、混凝土杆共同组成新的受力体系，起到对变电站构架、设备支架加固的目的；外套钢管采用提升法安装，避免高空作业，为变电站混凝土构支架提供一种新的加固技术，适用于∏形、T形构支架混凝土杆的加固，加固后的构支架混凝土杆满足承载力和耐久性要求，延长变电站使用寿命，不需要大规模改造，施工报批过程简单省时，具有降低升级改造成本、缩短改造工期和安全可靠的特点。同时，由于不需要拆除原混凝土构支架，避免了大量建筑垃圾排放，节约资源，是一种绿色环保型的加固改造技术。
1.一种变电站构支架混凝土杆加固方法，其特征在于，主要步骤为：
1）开挖变电站构支架混凝土杆（1）的独立基础（2），将开挖后的独立基础（2）表面清理干净、凿毛、喷水湿润；
2）在混凝土杆（1）下端安装柱础钢管（4），柱础钢管（4）由两个半圆钢管组成，通过植筋螺栓（5）锚固在独立基础（2）之内，在独立基础（2）上部和四周浇筑钢筋混凝土（3）；
3）在柱础钢管（4）上端放置定位环板（6），定位环板（6）上安装第一节加固钢管（7），第一节加固钢管（7）由两个半圆钢管焊接组成，两个半圆钢管的纵向焊缝（9）内侧焊接有内衬钢板A（25），调整第一节加固钢管（7）的垂直度和平整度，与混凝土杆（1）保持同心；
4）在第一节加固钢管（7）外安装吊装托盘（10），吊装托盘（10）与第一节加固钢管（7）之间通过楔子（11）结合紧密，启动吊装机具，用吊钩（12）钩住吊装托盘（10），将第一节加固钢管（7）提升一节钢管的高度，调整其标高、水平度、垂直度和同心度；
5）在第一节加固钢管（7）下端安装第二节加固钢管（14），第二节加固钢管（14）由两个半圆钢管焊接组成，两个半圆钢管的纵向焊缝（9）内侧焊接有内衬钢板A（25），调整第二节加固钢管（14）的垂直度和同心度，与第一节加固钢管（7）保持顺直，第二节加固钢管（14）的两个半圆钢管的焊缝与第一节加固钢管（7）的焊缝错开呈90º角，最后将第二节加固钢管（14）与第一节加固钢管（7）对接焊接，环向焊缝（17）内侧焊接有内衬钢板B（26）；
6）去掉吊装托盘（10）与第一节加固钢管（7）之间的楔子（11），将吊装托盘（10）移动至第二节加固钢管（14）下端，用楔子（11）将吊装托盘（10）与第二节加固钢管（14）结合紧密，用吊装机具将第二节加固钢管（14）提升一节钢管的高度，调整其标高、水平度、垂直度和同心度；
7）重复步骤5）和6），直至第一节加固钢管（7）提升到设计标高，取下柱础钢管（4）上端的定位环板（6），按照加固钢管与柱础钢管（4）之间的间距截取相应长度的半圆钢管，末节加固钢管的两个半圆钢管先纵向焊接，然后将末节加固钢管分别与柱础钢管（4）和上部加固钢管焊接；
8）第一节加固钢管（7）顶端上口安装有密封橡胶圈（23），顶端侧壁上设置有排气孔，排气孔处安装楔形橡胶塞（24），末节加固钢管预留有注浆孔（18），在注浆孔位置焊接注浆管（19），注浆管（19）上安装注浆阀门（20），在注浆压力作用下进行注浆，注浆完毕后保持注浆压力，关闭注浆阀门（20），封闭注浆口外的注浆管（19），最后卸下注浆阀门（20）。
2.根据权利要求1所述一种变电站构支架混凝土杆加固方法，其特征在于：步骤3）中第一节加固钢管（7）上下两端使用不锈钢卡箍（8）临时固定，两个半圆钢管先点焊定位，卸下不锈钢卡箍（8），然后从两侧同时对纵向焊缝（9）施焊，两个半圆钢管焊接为一体组成第一节加固钢管（7）。
3.根据权利要求1所述一种变电站构支架混凝土杆加固方法，其特征在于：步骤5）中第二节加固钢管（14）下端用不锈钢卡箍（8）临时固定，上端安装定位卡具（15），通过调整定位卡具（15）的螺栓（16），使第二节加固钢管（14）的两个半圆钢管扣紧，调整其垂直度和同心度，并与上部第一节加固钢管（7）保持顺直，纵向焊接两个半圆钢管，最后焊接与第一节加固钢管（7）对接的环向焊缝（17），卸下卡具（15）完成第二节加固钢管（14）的安装。
4.根据权利要求1所述一种变电站构支架混凝土杆加固方法，其特征在于：加固钢管内的一块内衬钢板A（25）一端焊接在一个半圆钢管上，另一块内衬钢板A（25）一端焊接在另一个半圆钢管上；内衬钢板B（26）一端焊接在下方的加固钢管的顶端。
5.根据权利要求1所述一种变电站构支架混凝土杆加固方法，其特征在于：内衬钢板B（26）内侧焊接有定位波形弹簧（27），用以固定加固钢管，保证加固钢管与混凝土杆（1）同心。
6.根据权利要求1所述一种变电站构支架混凝土杆加固方法，其特征在于：用于组成第一节加固钢管（7）和第二节加固钢管（14）的半圆钢管、内衬钢板A（25）、内衬钢板B（26）均为热镀锌钢板。
7.根据权利要求1或6所述一种变电站构支架混凝土杆加固方法，其特征在于：半圆钢管由花纹钢板卷制而成，有花纹一面朝向里面。
8.根据权利要求1所述一种变电站构支架混凝土杆加固方法，其特征在于：步骤8）中第一节加固钢管（7）顶端外侧焊接有外加强钢管（22），外加强钢管（22）上设有与第一节加固钢管（7）上的排气孔相配合的孔，楔形橡胶塞（24）穿过外加强钢管（22）。
9.根据权利要求1所述一种变电站构支架混凝土杆加固方法，其特征在于：步骤8）中注浆材料为无收缩灌浆料，注浆的同时用小锤敲击钢管外侧，通过声音判断注浆密实度，发现有空鼓的部位用小锤敲击使其进一步密实。
10.根据权利要求1所述一种变电站构支架混凝土杆加固方法，其特征在于：清理焊缝处的焊渣及飞溅物，清理焊缝表面油污和油脂至露出新的金属面，并保持干燥，将富锌漆用喷漆或涂刷的方法涂敷在清理后的焊缝表面，风干后再进行下一次喷刷，直至完成焊缝防腐。
一种变电站构支架混凝土杆加固方法
技术领域
[0001] 本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种变电站构架和设备支架混凝土杆加固方法。
背景技术
[0002] 我国电力部门从上世纪五六十年代开始建造的变电站，由于受到当时经济条件和技术水平限制，变电站户外构支架通常采用预制混凝土结构，由于当时对混凝土结构的耐久性认识不足、钢筋保护层厚度不足、风雪冰荷载考虑不足和户外环境影响因素重视不足等原因，加之运营过程中忽视维护和保养，经过二十多年的使用，已经接近或超过设计合理使用年限，90%以上出现不同程度的质量问题，严重影响变电站的安全运行，加固改造已经刻不容缓。由于混凝土材料的自然风化、使用维护不当、设计施工缺陷、功能提升和使用环境变化等原因，需要对既有变电站构架、设备支架进行加固改造。
[0003] 根据国家标准规定，220kV及以下变电站允许采用混凝土构架和支架，广泛应用的是∏形、T形构支架，在温度、酸雨、碳化和冻融循环的共同作用下，现如今大多数变电站户外构支架混凝土杆已经损坏，钢筋锈蚀、混凝土开裂已危及到变电站的安全运营，必须进行修补、加固或更新，通常情况下是在停电状态下进行的，最彻底的方法是更新为钢管混凝土杆，这不但需要专用设备和操作人员，而且需要拆除全部配电设施，拆除安装过程中配电设施损坏较多，升级改造工程直接投入较大，停电关系到整个电网的调度与稳定，停电时间过长给供电区域的经济建设造成巨大损失和影响，因此，开发一种在不停电状态下变电站混凝土构支架快速高效的加固技术显得尤为重要，常用的聚合物水泥砂浆修补法、外部粘钢加固法等均需要高空作业，无法实现不停电加固，碳纤维加固法有引起高压短路事故的危险，同样不适用变电站户外混凝土杆的加固。
发明内容
[0004] 本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种变电站构架设备支架混凝土杆加固方法，能够在不停电的状态下加固现有变电站构架、设备支架混凝土杆，也可以用于其它类似混凝土杆。
[0005] 本发明的技术方案是通过以下述方式实现的：一种变电站构支架混凝土杆加固方法，主要步骤为：
[0006] 1）开挖变电站构支架混凝土杆的独立基础，将开挖后的独立基础表面清理干净、凿毛、喷水湿润；
[0007] 2）在混凝土杆下端安装柱础钢管，柱础钢管由两个半圆钢管组成，通过植筋螺栓锚固在独立基础之内，在独立基础上部和四周浇筑钢筋混凝土；
[0008] 3）在柱础钢管上端放置定位环板，定位环板上安装第一节加固钢管，第一节加固钢管由两个半圆钢管焊接组成，两个半圆钢管的纵向焊缝内侧焊接有内衬钢板A，调整第一节加固钢管的垂直度和平整度，与混凝土杆保持同心；
[0009] 4）在第一节加固钢管外安装吊装托盘，吊装托盘与第一节加固钢管之间通过楔子结合紧密，启动吊装机具，用吊钩钩住吊装托盘，将第一节加固钢管提升一节钢管的高度，调整其标高、水平度、垂直度和同心度等；
[0010] 5）在第一节加固钢管下端安装第二节加固钢管，第二节加固钢管由两个半圆钢管焊接组成，两个半圆钢管的纵向焊缝内侧焊接有内衬钢板A，调整第二节加固钢管的垂直度和同心度，与第一节加固钢管保持顺直，第二节加固钢管的两个半圆钢管的焊缝与第一节加固钢管的焊缝错开呈90º角，最后将第二节加固钢管与第一节加固钢管对接焊接，环向焊缝内侧焊接有内衬钢板B；
[0011] 6）去掉吊装托盘与第一节加固钢管之间的楔子，将吊装托盘移动至第二节加固钢管下端，用楔子将吊装托盘与第二节加固钢管结合紧密，用吊装机具将第二节加固钢管提升一节钢管的高度，调整其标高、水平度、垂直度和同心度；
[0012] 7）重复步骤5）和6），直至第一节加固钢管提升到设计标高，取下柱础钢管上端的定位环板，按照加固钢管与柱础钢管之间的间距截取相应长度的半圆钢管，末节加固钢管的两个半圆钢管先纵向焊接，然后将末节加固钢管分别与柱础钢管和上部加固钢管焊接；
[0013] 8）第一节加固钢管顶端上口安装有密封橡胶圈，顶端侧壁上设置有排气孔，排气孔处安装楔形橡胶塞，末节加固钢管预留有注浆孔，在注浆孔位置焊接注浆管，注浆管上安装注浆阀门，在注浆压力作用下进行注浆，注浆完毕后保持注浆压力，关闭注浆阀门，封闭注浆口外的注浆管，最后卸下注浆阀门。
[0014] 步骤3）中第一节加固钢管上下两端使用不锈钢卡箍临时固定，两个半圆钢管先点焊定位，卸下不锈钢卡箍，然后从两侧同时对纵向焊缝施焊，两个半圆钢管焊接为一体组成第一节加固钢管。
[0015] 步骤5）中第二节加固钢管下端用不锈钢卡箍临时固定，上端安装定位卡具，通过调整定位卡具的螺栓，使第二节加固钢管的两个半圆钢管扣紧，调整其垂直度和同心度，并与上部第一节加固钢管保持顺直，纵向焊接两个半圆钢管，最后焊接与第一节加固钢管对接的环向焊缝，卸下卡具完成第二节加固钢管的安装。
[0016] 加固钢管内的一块内衬钢板A一端焊接在一个半圆钢管上，另一块内衬钢板A一端焊接在另一个半圆钢管上；内衬钢板B一端焊接在下方的加固钢管的顶端。
[0017] 内衬钢板B内侧焊接有定位波形弹簧，用以固定加固钢管，保证加固钢管与混凝土杆同心。
[0018] 用于组成第一节加固钢管和第二节加固钢管的半圆钢管、内衬钢板A、内衬钢板B均为热镀锌钢板。
[0019] 半圆钢管由花纹钢板卷制而成，有花纹一面朝向里面。
[0020] 步骤8）中第一节加固钢管顶端外侧焊接有外加强钢管，外加强钢管上设有与第一节加固钢管上的排气孔相配合的孔，楔形橡胶塞穿过外加强钢管。
[0021] 步骤8）中注浆材料为无收缩灌浆料，注浆的同时用小锤敲击钢管外侧，通过声音判断注浆密实度，发现有空鼓的部位用小锤敲击使其进一步密实。
[0022] 清理焊缝处的焊渣及飞溅物，清理焊缝表面油污和油脂至露出新的金属面，并保持干燥，将富锌漆用喷漆或涂刷的方法涂敷在清理后的焊缝表面，风干后再进行下一次喷刷，直至完成焊缝防腐。
[0023] 本发明通过在变电站构支架混凝土杆外侧附加钢管，并在钢管内注浆，使其成为钢管混凝土结构，钢管、浆体、混凝土杆共同组成新的受力体系，起到对变电站构架、设备支架加固的目的。
[0024] 本发明采用外套钢管注浆加固法，外套钢管采用提升法安装，避免高空作业，为变电站混凝土构支架提供一种新的加固技术，该项技术不需要高空作业，所有加固操作均在地面完成，适用于∏形、T形构支架混凝土杆的加固，加固后的构支架混凝土杆满足承载力和耐久性要求，延长变电站使用寿命，不需要大规模改造，施工报批过程简单省时，具有降低升级改造成本、缩短改造工期和安全可靠的特点。
[0025] 同时，由于不需要拆除原混凝土构支架，避免了大量建筑垃圾排放，节约资源，是一种绿色环保型的加固改造技术。在混凝土杆无支撑物的情况下，也可以用于∧形、A形构支架混凝土杆的加固，以及类似混凝土杆的加固，在可以高空作业无触电危险的场所，适用于大多数混凝土杆的加固。
附图说明
[0026] 图1：∏形构架示意图。
[0027] 图2：柱础钢管安装示意图。
[0028] 图3：柱础钢管定位环安装示意图。
[0029] 图4：第一节加固钢管安装示意图。
[0030] 图5：加固钢管纵向焊缝内衬钢板示意图。
[0031] 图6：加固钢管环向焊缝内衬钢板示意图。
[0032] 图7：吊装托盘结构示意图。
[0033] 图8：吊装托盘安装示意图。
[0034] 图9：吊装机具安装示意图。
[0035] 图10：加固钢管吊装提升示意图。
[0036] 图11：第N节加固钢管安装定位示意图。
[0037] 图12：定位卡具结构示意图。
[0038] 图13：注浆管安装示意图。
[0039] 图14：第一节加固钢管排气及密封示意图。
[0040] 图15：注浆示意图。
[0041] 图16：跨越连接板示意图。
[0042] 图17：人字形构支架混凝土杆顶端连接示意图。
具体实施方式
[0043] 一种变电站构支架混凝土杆加固方法，主要步骤为：
[0044] 1）如图1所示，开挖变电站构支架混凝土杆1的独立基础2，将开挖后的独立基础2表面清理干净、凿毛、喷水湿润；
[0045] 2）如图2所示，在混凝土杆1下端安装柱础钢管4，通过植筋螺栓5锚固在独立基础2之内，柱础钢管4由两个半圆钢管组成，在独立基础2上部和四周浇筑钢筋混凝土3，使独立基础与钢筋混凝土结合牢固；
[0046] 3）如图3-5所示，在柱础钢管4上端放置定位环板6，定位环板6上安装第一节加固钢管7，第一节加固钢管7由两个半圆钢管焊接组成，两个半圆钢管的纵向焊缝9内侧焊接有两块内衬钢板A 25，一块内衬钢板A 25一端焊接在一个半圆钢管上，另一块内衬钢板A 25一端焊接在另一个半圆钢管上，调整第一节加固钢管7的垂直度和平整度，与混凝土杆1保持同心；安装第一节加固钢管7时，首先上下两端使用不锈钢卡箍8临时固定，两个半圆钢管点焊定位，然后卸下不锈钢卡箍8，从两侧同时对纵向焊缝9施焊，两个半圆钢管焊接为一体组成第一节加固钢管7；
[0047] 4）如图7-10所示，在第一节加固钢管7外安装吊装托盘10，吊装托盘10与第一节加固钢管7之间通过楔子11结合紧密，用吊钩12钩住吊装托盘10，启动吊装机具使液压吊臂13将第一节加固钢管7提升一节钢管的高度，调整其标高、水平度、垂直度和同心度等；楔子为铁楔或钢楔或其他有较大强度的楔子；
[0048] 5）如图11所示，在第一节加固钢管7下端安装第二节加固钢管14，第二节加固钢管14由两个半圆钢管焊接组成，两个半圆钢管的纵向焊缝9内侧焊接有内衬钢板A 25，调整第二节加固钢管14的垂直度和同心度，与第一节加固钢管7保持顺直，第二节加固钢管14的两个半圆钢管的焊缝与第一节加固钢管7的焊缝错开呈90º角，最后将第二节加固钢管14与第一节加固钢管7对接焊接，如图6所示，环向焊缝内侧焊接有内衬钢板B 26，内衬钢板B 26的一端焊接在下方的加固钢管的顶端，内衬钢板B26的内侧焊接有定位波形弹簧27，用于固定第一节加固钢管7和第二节加固钢管14的位置，保证与混凝土杆1同心；安装第二节加固钢管14时，首先第二节加固钢管14下端用不锈钢卡箍8临时固定，上端安装定位卡具15，通过调整定位卡具15的螺栓16，使第二节加固钢管14的两个半圆钢管扣紧，如图12所示，调整其垂直度和同心度，并与上部第一节加固钢管7保持顺直，纵向焊接两个半圆钢管，最后焊接与第一节加固钢管7对接的环向焊缝17，卸下卡具15完成第二节加固钢管14的安装；
[0049] 用于组成第一节加固钢管7和第二节加固钢管14的半圆钢管、内衬钢板A 25、内衬钢板B 26均为热镀锌钢板；其中，半圆钢管由花纹钢板卷制而成，有花纹一面朝向里面，便于后期注浆的浆料与加固钢管、构支架混凝土杆结合紧密牢固。
[0050] 6）去掉吊装托盘10与第一节加固钢管7之间的楔子11，将吊装托盘10移动至第二节加固钢管14下端，用楔子11将吊装托盘10与第二节加固钢管14结合紧密，用吊装机具将第二节加固钢管14提升一节钢管的高度，调整其标高、水平度、垂直度和同心度；楔子为铁楔或钢楔或其他有较大强度的楔子；
[0051] 7）重复步骤5）和6），直至第一节加固钢管7提升到设计标高，取下柱础钢管4上端的定位环板6，按照加固钢管与柱础钢管4之间的间距截取相应长度的半圆钢管，末节加固钢管的两个半圆钢管先纵向焊接，然后将末节加固钢管分别与柱础钢管4和上部加固钢管焊接；
[0052] 8）如图13-15所示，第一节加固钢管7顶端外侧焊接有外加强钢管22，第一节加固钢管7顶端上口安装有密封橡胶圈23，一方面起到密封保持注浆压力的作用，并防止雨水渗入，另一方面使第一节加固钢管7与混凝土杆1保持同心；顶端侧壁上设置有排气孔，外加强钢管22上设有与第一节加固钢管7上的排气孔相配合的孔，排气孔处安装楔形橡胶塞24，楔形橡胶塞24穿过外加强钢管22，浆体在加固钢管内向上运动时，加固钢管内的空气自第一节加固钢管7顶端被排空，在浆体压力的作用下排气孔处预先安装的楔形橡胶塞24自动封闭，使得内部浆体压力能够保持；末节加固钢管预留有注浆孔18，在注浆孔位置焊接注浆管19，注浆管19上安装注浆阀门20；
[0053] 在注浆压力作用下进行注浆，注浆材料为无收缩灌浆料，注浆的同时用小锤敲击钢管外侧，通过声音判断注浆密实度，发现有空鼓的部位用小锤敲击使其进一步密实，注浆完毕后保持注浆压力，关闭注浆阀门20，使用液压夹具21夹扁注浆口外的注浆管19，使注浆口外的注浆管19封闭，最后卸下注浆阀门20。
[0054] 所有焊缝应当清理干净焊渣及飞溅物，清理焊缝表面油污和油脂至露出新的金属面，并保持干燥，将富锌漆用喷漆或涂刷的方法涂敷在清理后的焊缝表面，风干后再进行下一次喷刷，直至完成焊缝防腐。
[0055] 加固后的混凝土杆1变为钢管混凝土结构，为达到较好的加固效果，在浆体凝固前构支架不得受到外力干扰，冬期施工时应有防冻措施，夏季施工时应尽量避免炎热天注浆。
[0056] 本发明采用外套钢管注浆加固法，外套钢管采用提升法安装，避免高空作业，为变电站混凝土构支架提供一种新的加固技术，该项技术不需要高空作业，所有加固操作均在地面完成，加固后的构支架混凝土杆满足承载力和耐久性要求，延长变电站使用寿命，不需要大规模改造，施工报批过程简单省时，具有降低升级改造成本、缩短改造工期和安全可靠的特点。同时，由于不需要拆除原混凝土构支架，避免了大量建筑垃圾排放，节约资源，是一种绿色环保型的加固改造技术。
[0057] 当混凝土杆高度范围内有障碍物时，无法通过提升使得加固钢管达到混凝土最高位置，如图16所示，加固钢管不采用提升方法，而是直接扣在混凝土杆外部，使用跨越连接件28让障碍物部位上下加固钢管连接为一体；由于加固钢管在障碍物处被强行断开，上下加固钢管在此部位需要密封，密封方法参照上述步骤8）进行，并且安装两根注浆连通管使得上下钢管连通注浆；由于需要高空作业，加固过程可以采取区域停电的方法施工，逐个进行加固改造。
[0058] 本发明通常用于∏形、T形变电站构架、设备支架混凝土杆，也可以用于∧形、A形构支架混凝土杆的加固，在可以高空作业无触电危险的场所，适用于大多数混凝土杆的加固。
[0059] 在∧形、A形构支架混凝土杆加固中，由于混凝土杆为斜向，增加了提升、注浆的难度，顶端排气孔注意朝向最高端；由于A形构支架中间有横向支撑不适用提升法施工，可以参照混凝土杆高度范围内有障碍物时的做法，采用局部停电方法施工；∧形、A形构支架顶端需要用连接螺栓29连接为一体，将左右两根加固钢管连接为一体。
[0060] 为保证安全使用，加固改造必须满足现行规范的要求，施工过程应当有可靠的安全措施，严格遵守高压安全距离要求，禁止使用长、高金属工具，雨雪天气禁止户外作业，焊接过程中应当防止焊接火花飞溅引起事故。
