沿海地区钢结构广播电视塔维护实例

卢 诗 冯德志 陈子贤

（作者单位：广西广播电视技术中心北海分中心）

广西广播电视技术中心北海分中心所辖一座直属广播电视无线发射台，在用的一座150 m发射塔，为四边格钢结构塔，于1994年建成并投入使用。铁塔地处沿海，常年受海风侵蚀，潮湿多盐的环境导致金属构件腐蚀严重，耐用年限缩短。因此，需要结合铁塔所处环境特点，根据铁塔的实际运行状况，制订维护方案，并实施整塔维护，进一步提高铁塔抗风抗腐蚀能力，确保广播电视塔安全运行[1]。

为全面掌握铁塔运行状况，广西广播电视技术中心北海分中心委托第三方专业检测机构对铁塔进行安全检测鉴定，并根据检测情况、评估数据等提出处理方案，检测鉴定具体情况如下：

1.1 检测的主要项目和情况

检测情况：螺栓机械性能、螺栓洛氏硬度、螺母维氏硬度等符合相关规定要求；
对螺栓连接进行检测，发现部分螺栓有以小代大、松动及锈蚀的情况；
对杆件质量进行检测，发现多处杆件出现严重锈蚀情况；
整体垂直度检测满足要求；
对基础情况进行检测，发现基础无裂缝、无下沉或变形；
接地电阻测试合格。

1.2 结构核算

铁塔永久荷载主要包括四边内平台、微波天线、面包天线、双偶极板天线等。通过对铁塔荷载情况进行检查，并依据有关核算标准，对风荷载、荷载及作用效应组合等进行计算，得出主柱、桅杆段、斜杆、结构位移、主柱螺栓、斜杆螺栓等的核算结果。主柱核算：经结构计算受力分析，主柱最大应力小于强度设计值，满足规范要求。桅杆段核算：经结构计算受力分析，缀板（条）应力小于强度设计值，满足要求。斜杆核算：经结构计算受力分析，一风向和二风向最大应力小于强度设计值，满足规范要求。结构位移核算：经结构计算受力分析，在正常使用极限状态下水平位移小于限值，满足规范要求。主柱螺栓验算：经结构计算受力分析，主柱螺栓（多个塔段）拉力计算值大于强度设计值，不满足规范要求。斜杆螺栓验算：经结构计算受力分析，斜杆螺栓拉力计算值小于设计值，满足规范要求。斜杆螺栓剪力验算：经结构计算受力分析，斜杆螺栓（多个塔段）剪力计算值大于强度设计值，不满足规范要求。

1.3 检测、核算及可靠性评估结论

检测结论：发现多处螺栓松动、部分螺栓以小代大、多处螺栓锈蚀；
发现多处杆件锈蚀、部分杆件焊缝开裂；
多处馈线卡箍锈蚀；
多处面漆脱落漏出底漆；
避雷针托架严重锈蚀。

核算结论：在承载能力极限状态下，杆件最大应力小于强度设计值，满足规范要求；
在承载能力极限状态下，主柱螺栓（多个塔段）拉力计算值大于强度设计值，不满足规范要求；
斜杆螺栓（多个塔段）剪力计算值大于强度设计值，不满足规范要求。

可靠性结论：对可靠性进行综合评定，发射塔结构的可靠性鉴定等级满足结构可靠性的要求，在铁塔的使用年限内可正常使用，但需对部分构件进行处置。

1.4 处理方案

主柱螺栓（多个塔段）拉力计算值大于强度设计值，需用同规格8.8级螺栓进行替换；
斜杆螺栓（多个塔段）剪力计算值大于强度设计值，需用同规格8.8级螺栓进行替换；
对铁塔实施针对性的维护，重点对整塔螺栓进行紧固处理，替换全塔以小代大螺栓和锈蚀螺栓，并对锈蚀杆件进行除锈防腐处理；
建立维护技术档案，定期观测和维护。

2.1 编制维护方案

根据第三方检测机构出具的铁塔安全检测鉴定报告，依据《广播电视钢塔桅防腐蚀保护涂装》（GY/T 64-2021）等相关行业标准，并结合沿海台风气候等复杂的自然环境，委托第三方专业机构编制全塔维护方案。方案主要内容如下：

根据Strauss和Corbin的观点，扎根理论利用三个阶段的编码方式用以裂解原始资料、概念化，并重新产生新的形式，此三个阶段编码包括开放编码、主轴编码与选择编码。［21］三个阶段编码通常也被称为三级编码。为了更有效率地进行编码分析，本研究借助了质性分析软件NVivo11.0。

一是对锈蚀较为严重的31根斜杆进行更换，更换的构件采用全新热镀锌的构件；
二是采用同规格的热镀锌螺栓替换锈蚀螺栓和受力不合格螺栓，补齐缺失螺栓，新安装不同规格螺栓数量约600套；
三是对全塔螺栓进行紧固处理，补全缺失的螺母；
四是清理塔上杂物（清理已废弃的通信天线等）；
五是处理锈蚀馈线卡箍，清理闲置不用的卡箍；
六是对塔上广播电视天馈线的固定件、馈线走架等金属部件进行检查，对出现锈蚀的地方进行除锈和刷漆防腐，对出现松动的馈线卡箍或其他固定件进行紧固；
七是对出现锈蚀的避雷针托架进行除锈处理并加固；
八是对全塔出现锈蚀的金属构件进行除锈及防腐处理；
九是清除全塔脱落的油漆，对全塔金属构件喷涂油漆（底漆、中间漆、面漆各喷涂一道）；
十是在全塔维护完成后委托第三方专业机构进行安全评估并出具安全评估报告。

2.2 整塔维护项目的实施

2.2.1 更换并补全螺栓

因铁塔螺栓长期受含盐量高的雨雾侵蚀，雨水沿着连接缝隙渗入，加剧了螺栓的锈蚀情况。锈蚀严重的螺栓在强风作用下易出现松动甚至脱落。工作人员在维护施工过程中，通过仔细检查各杆件的连接结点处，对不符合标准的螺栓及时更换并补全。例如：发现螺栓缺失，则采用相同规格等级的热镀锌螺栓进行补装；
发现螺栓锈蚀严重且难以拆除，就使用切割机等工具仔细拆除后重新安装；
发现螺栓仅轻微锈蚀，在使用手工或动力工具除锈后，按有关标准及时喷涂油漆进行防腐[2]；
发现双螺母的杆件仅安装有一个螺母，则加装配齐并拧紧到位。同时，在拆装螺栓时，严格遵守操作规程，进行逐个替换补充，防止在同一节点、同一杆件等处将多个螺栓同时拆除。在施工过程中必须严守操作规程并做好安全防护，严防螺栓从塔上掉落。此次螺栓维护施工更换的不同规格的螺栓数量约600套，换下的螺栓均出现了不同程度的锈蚀现象。

2.2.2 全塔螺栓紧固

螺栓松动是造成铁塔稳定性降低的主要原因之一，必须认真做好螺栓紧固工作。在沿海大风甚至强台风环境下，铁塔各杆件时常会出现受力过大的情况，其相应的紧固螺栓易发生松动。另外，各杆件的腐蚀变形等因素也会导致杆件螺栓松动。

进行全塔螺栓紧固，应自下往上，从底部开始逐段往上，仔细检查并紧固每根构件的螺栓。对不同规格的螺栓进行紧固时要按相应扭矩规范值拧紧以达到设计要求，注意螺栓外露丝扣不得少于2扣。螺栓紧固的顺序是先紧固刚度大的螺栓，后紧固刚度小的螺栓。对高强度的螺栓进行紧固时还须进行初拧和终拧。对一般接头的螺栓群，紧固顺序是先中间后向外侧进行。

2.2.3 替换锈蚀严重的斜杆

工作人员在实际检查中发现斜杆在边角和螺杆连接位置等处发生腐蚀现象较多。主要原因是斜杆边角处因连接螺栓的作用力，导致连接处出现损伤或裂纹，且边角处容易滞留水分，导致发生腐蚀并迅速加剧。对发生锈蚀的构件要及时替换，拆下旧杆件对应换上新杆件[3]。本次维护共更换31根已有不同程度锈蚀的斜杆。

在现场测量要替换的斜杆时，尺寸须测量准确，保证生产的零构件能正常安装。受海边潮湿多盐的环境影响，安装斜杆不允许使用焊接的方式连接、加固以及电焊氧割扩孔。在更换吊装斜杆的施工中，特别注意不能触碰到塔上的广播电视天线和天线振子，否则将造成打火引发安全事故。如使用电动卷扬机钢丝绳进行斜杆等吊装施工，由于电磁感应作用，加之钢丝绳较长，在钢丝绳上会产生较高感应电压，须仔细做好安全防护。

2.2.4 更换锈蚀馈线卡箍

如发现在用的馈管卡箍发生锈蚀，应及时拆除，重新安装新卡箍。要特别注意的是，卡箍固定在铁塔主柱的位置也是极易产生锈蚀的位置，因此须拆开卡箍仔细检查，如有锈蚀则及时进行除锈，再按有关标准喷涂油漆进行防腐防锈。此次施工发现，塔上主柱留有多个闲置馈管卡箍，因多年未处理，造成其固定在主柱的地方发生了不同程度的锈蚀。对闲置不用的馈管卡箍要及时拆除处理，否则日后会因锈蚀危及铁塔安全。

2.2.5 铁塔钢材表面处理

受沿海潮湿多盐的环境影响，铁塔钢材表面易附有盐分、锈蚀物和氧化皮等。在喷涂油漆前，合理处理钢材表面是关键一步，钢材表面处理的质量好坏，直接影响到油漆涂层的质量，如果处理不好则使防腐能力下降。此次施工，采用动力工具和手工相结合的方法，用钢丝刷、铲刀、砂轮网等清除钢材表面的锈蚀物、氧化皮等。要特别注意钢构件的连接部位，受应力磨损影响，加上雨水盐雾侵蚀，这个部位极易发生腐蚀，因此需有针对性地进行锈点打磨。按《涂覆涂料前钢材表面处理，表面清洁度的目视评定 第1部分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级》（GB/T 8923.1-2011/ISO 8501-1：2007）的要求，除锈后钢材表面应达到St2等级。此外，全塔除锈按一定塔高分段施工；
要掌握好除锈与喷涂油漆的时间间隔，钢材表面除锈后须及时喷涂油漆封闭；
避开阴雨天气，防止钢材除锈后受雨淋而再次冒锈。

2.2.6 涂装防腐蚀涂层

考虑沿海环境、铁塔材质、维护要求等因素，采取“在原钢材表面喷涂底漆+中间漆+面漆”各一道的防腐涂层方案。在各道防腐涂层的选择上，要求底漆有较好附着力和防锈性能，中间漆具有良好的屏蔽性能和附着力，面漆有良好的耐候性能和抗腐蚀性。综合考虑，采用喷涂环氧富锌底漆（涂层厚度70μm）、环氧云铁中间漆（涂层厚度 60μm）、丙烯酸聚氨酯面漆（涂层厚度70μm）各一道的方案。

油漆喷涂要求均匀，涂层平整，防止出现漏涂、流挂、露底或皱皮等现象。油漆稀释剂采用与油漆同一品牌的优质稀释剂调整黏度，严格按使用要求进行兑制并搅拌均匀。同时，要严格控制每道油漆喷涂的间隔时间，上一道油漆喷涂后要达到表干才能喷涂下一道油漆，喷涂油漆不能有流坠现象。应严格将质量检查贯穿于施工的全过程，每道工序完成，经验收合格并记录后，方允许进行下一道工序的施工。

2.2.7 塔体基础部件维护

重点检查铁塔部件与混凝土接触的地方是否有裂缝，查看铁塔基座各螺栓有无锈蚀、接地构件是否连接紧固等。地脚主螺栓承受着塔体巨大的压力，是保证铁塔安全的关键部件，须重点检查维护。如地脚主螺栓的固定处有锈蚀、裂痕或接缝过大的情况，雨水将沿着缝隙渗入，造成埋于塔体基础的主螺栓等部件发生锈蚀，锈蚀到一定程度将严重危及铁塔安全。工作人员在检查中，发现有部分地脚主螺栓在其螺帽固定处出现锈蚀、接缝较大的情况，经对铁塔基础图进行分析后，采取清理接缝表面再填满沥青的方法进行防腐。

为有效保障铁塔在沿海复杂环境中的安全性，可建设集计算机通信、传感器检测、状态分析评估等于一体的铁塔健康监测系统，通过采集安装在塔身的传感设备的信号，实现对倾斜、振动、风力风向的实时监测，通过数据比对分析，评估铁塔安全状态，在出现异常时进行预警，从而提醒工作人员及时采取有针对性的措施实施维护。传感设备安装在铁塔重点和关键部位，采集到的数据通过物联网、5G等技术传输到铁塔健康管理平台实现智能化管理。另外，可定期利用无人机对铁塔进行全面的观察，通过图像识别、比对等技术，及时发现铁塔钢材锈蚀、构件松动等情况，从而采取必要措施消除隐患，有效确保铁塔安全性和耐久性[4]。

因自然环境复杂多样，对于沿海地区广播电视塔的维护管理，除了要考虑承重、抗风等方面的安全因素外，还应重点做好防腐工作。进行铁塔防腐施工，要选用良好的防腐涂料，优化施工方案，规范施工流程。铁塔安全维护管理是一项长期性、系统性的工作，应定期上塔检查，注意对塔段连接处、天线支架、作业平台等部位进行检查。在经历台风等恶劣天气后，要对铁塔基础、各连接件螺栓、塔体垂直度等进行全面检查，发现问题后及时处理[5]。要注重从细节入手，规范铁塔维护与管理的各个环节，认真做好维护记录和档案，总结管理办法和维护经验，并通过建设铁塔健康监测系统，不断提高铁塔维护和管理水平。

猜你喜欢 斜杆卡箍油漆 内插中心斜杆换热管的换热性能山东科学(2022年3期)2022-06-23导管架平台卡箍修复的有限元分析中国海洋平台(2019年5期)2019-11-01钢管扣件式脚手架半刚性节点多参数模拟法土木建筑与环境工程(2019年4期)2019-10-08可以撕掉的油漆决策探索(2019年17期)2019-09-20钢管扣件式脚手架半刚性节点多参数模拟法土木与环境工程学报(2019年4期)2019-08-31货船油漆间消防安全隐患和改进建议水上消防(2019年3期)2019-08-20球笼卡箍自动装配机机械结构设计制造业自动化(2017年3期)2017-05-02改进PSO的金属橡胶卡箍隔振仿真分析与参数优化智能系统学报(2015年4期)2015-12-27航空卡箍选用装配研究航空标准化与质量(2015年2期)2015-12-22无竖杆桁架天桥斜杆布置探讨建筑工程技术与设计(2015年8期)2015-10-21

推荐访问:钢结构 沿海地区 实例