在用廣播通信鐵塔及桅桿檢驗

文丨羅庚 張明浩 尹克強 梁科 王曉玄

圖1 1966年投入使用的廣東越秀山電視塔

圖2. 在大風(fēng)中折斷的河北省晉州市電視塔

廣播通信鐵塔及桅桿是由塔體、平臺、避雷針、爬梯、天線支撐等鋼構(gòu)件組成，并經(jīng)熱鍍鋅防腐處理，主要用于微波、超短波、無線網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸與發(fā)射的一種重要的工業(yè)產(chǎn)品。1984年，我國建立了重要工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證制度，當時的許可類別為487類。經(jīng)過三十多年的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證目錄多次“瘦身”，至2018年6月底已下降到39類。在這39類產(chǎn)品中，就包括廣播通信鐵塔及桅桿產(chǎn)品（以下簡稱鐵塔），由此可見鐵塔產(chǎn)品的重要性。

據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國有180多萬座鐵塔基站為在用狀態(tài)。在用鐵塔的安裝年代各不相同，跨度很大。中國最早的電視塔為廣東越秀山電視塔，塔高200米，該塔1966年5月1日正式投入使用，至今仍為在用狀態(tài)。2009年7月23日，位于河北省晉州市迎賓大道以南180米處的晉州市廣播電視發(fā)射塔在大風(fēng)中轟然倒塌，此時距離該塔建成僅僅過了一年多的時間。同是電視塔，一個使用了50多年，一個建成一年就倒塌，質(zhì)量優(yōu)劣相差很大。因此，在用鐵塔的檢驗就顯得至關(guān)重要。

在用鐵塔種類繁多，包括角鋼塔、單管塔、多管塔、拉線塔、抱桿等。不同塔型的連接方式各不相同，有螺栓連接、法蘭連接、插接等。由于制造年限不同，依據(jù)的標準也不太相同，國家標準、行業(yè)標準、地方標準都有，而且有的標準已經(jīng)失效，有的標準明顯不符合現(xiàn)在的情況。因此，在用鐵塔檢驗沒有現(xiàn)成的檢驗依據(jù)，需要從塔體安全性和實用性出發(fā)，針對不同的塔型，制定出相應(yīng)的檢驗依據(jù)。

在用鐵塔檢驗保證鐵塔安全性是第一位的。鐵塔的設(shè)計圖紙上一般都會注明使用年限，多數(shù)鐵塔的設(shè)計使用年限為50年。對于在使用年限以內(nèi)的，且目前的使用情況與設(shè)計情況相比未發(fā)生重大變化，圖紙等設(shè)計資料齊全的，可從以下方面進行檢驗。

首先是與圖紙上逐一核對構(gòu)件規(guī)格，查看是否存在以小代大的現(xiàn)象。由于鐵塔施工完成后，建設(shè)單位是按照圖紙上的理論重量結(jié)算工程款，這就容易給一些施工單位鉆空子。在監(jiān)理不嚴的情況下，很有可能出現(xiàn)以小代大的情況。例如，在角鋼塔上采用寬度、厚度低于設(shè)計規(guī)格的角鋼，在單管塔上采用厚度低于設(shè)計要求的鋼板進行卷管，在三管塔上采用壁厚低于設(shè)計要求的主材等。以小代大不采用儀器設(shè)備是很難發(fā)現(xiàn)的，測量角鋼時可采用游標卡尺，測量單管塔和三管塔時可采用超聲波測厚儀。規(guī)格上的以小代大會導(dǎo)致鐵塔與設(shè)計不符，鐵塔的承載能力等各種性能就會下降，會出現(xiàn)很多不可預(yù)知的情況，嚴重影響鐵塔的安全性。如果出現(xiàn)個別構(gòu)件以小代大，要馬上進行更換；如果出現(xiàn)大范圍的以小代大現(xiàn)象，表明該塔與設(shè)計嚴重不符，需要馬上進行拆除。

鐵塔的垂直度偏差既是判定鐵塔質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標，也是一個非常重要的安全指標。一般單管塔的垂直度偏差不得大于塔高的1/750；塔高在75米以下的自立式塔架的垂直度偏差不得大于塔高的1/1500；塔高在75米以上的自立式塔架，先計算75米以上部分的1/4000，再加上50毫米，就是總的垂直度允許偏差。造成鐵塔垂直度偏差不合格的原因有四點：

一是鐵塔的基礎(chǔ)問題，鐵塔在施工完成后基礎(chǔ)會出現(xiàn)沉降，而基礎(chǔ)的不均勻沉降會引起垂直度偏差。

二是螺桿與螺栓孔的間隙過大，造成鐵塔局部垂直度偏差不合格，從而累加造成整體垂直度偏差不合格。

三是鐵塔構(gòu)件局部變形，造成局部垂直度偏差不合格，從而累加造成整體垂直度偏差不合格。

四是未在使用過程中定期進行檢查校正，從而造成垂直度偏差不合格。若鐵塔的垂直度偏差較大，說明鐵塔的整體結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，存在嚴重的安全隱患，出現(xiàn)大的外部擾動時，可能出現(xiàn)嚴重事故。應(yīng)該從上述四個方面分析原因，并進行糾正。

鐵塔構(gòu)件的外觀質(zhì)量也是需要檢驗的重要項目。鐵塔都是安裝在室外，常年經(jīng)歷風(fēng)吹、日曬、雨淋、冰凍等惡劣天氣，其構(gòu)件的防腐性能就顯得異常重要。如果構(gòu)件出現(xiàn)嚴重銹蝕，構(gòu)件的強度將收到極大削弱，就有可能發(fā)生斷裂事故，后果不堪設(shè)想。因此，要檢查構(gòu)件是否出現(xiàn)銹蝕嚴重變形、斷裂、缺失等，并根據(jù)嚴重情況決定是采取更換部分構(gòu)件還是將鐵塔整體拆除。

圖3 單管通信塔

圖4 拉線塔

圖5 基礎(chǔ)地面出現(xiàn)明顯開裂下陷

圖6 法蘭盤與鋼管連接處出現(xiàn)明顯撕裂

無論是何種鐵塔，都離不開螺栓連接。角鋼塔使用的螺栓最多，主材、腹材、連接板、平臺、爬梯的連接都是螺栓連接；單管塔的法蘭盤、爬梯、平臺的連接都是螺栓連接；三管塔主材之間的連接，爬梯、平臺的連接也都是螺栓連接。因此，應(yīng)注意檢查螺栓是否存在混用、松動、銹蝕、缺失、變形等，還應(yīng)注意該用雙螺母的地方是否使用雙螺母，同節(jié)點的螺栓是否出現(xiàn)反穿現(xiàn)象，外露的絲扣是否少于兩扣等，最后還應(yīng)用扭力扳手測量螺栓的緊固力矩是否滿足要求。螺栓出現(xiàn)問題后，應(yīng)該及時進行更換和擰緊。

接地電阻是電流由接地裝置流入大地再經(jīng)大地流向另一接地體或向遠處擴散所遇到的電阻。它包括接地線和接地體本身的電阻、接地體與大地的電阻之間的接觸電阻以及兩接地體之間大地的電阻或接地體到無限遠處的大地電阻。鐵塔的接地電阻值體現(xiàn)了鐵塔與大地接觸的良好程度，并反映了接地網(wǎng)的規(guī)模。鐵塔本身就是一個高度高、體積大的導(dǎo)電物體，如果接地電阻過高，發(fā)生雷電時的分壓就會很高，此時就會容易發(fā)生觸電事故。另外，發(fā)生雷電時，由于接地電阻過大，會產(chǎn)生很高的殘壓，鐵塔上的發(fā)射設(shè)備會造成損壞，鐵塔塔體也可能會被雷電擊壞。一般可采用接地電阻測試儀測量鐵塔的接地電阻，接地電阻應(yīng)在4歐姆以下，實測值一般都小于1歐姆。出現(xiàn)接地電阻過高時，要及時查找原因，并進行整改，消除安全隱患。

以上是設(shè)計資料齊全的情況下對在用鐵塔的檢驗探討，但是，由于歷史原因，我國一些年代久遠的鐵塔設(shè)計資料不齊全，無法完全按照設(shè)計資料進行檢驗。對于設(shè)計資料不齊全的鐵塔，可采用三維激光掃描儀。三維激光掃描儀利用激光測距的原理，通過高速激光掃描測量的方法，記錄被測物體表面大量的密集的點的三維坐標、反射率和紋理等信息，可快速復(fù)建出被測目標的三維模型及線、面、體等各種圖件數(shù)據(jù)。有了這些數(shù)據(jù)，在通過結(jié)構(gòu)工程師的計算，便能夠快速、準確得給出檢驗結(jié)果。

綜上，由于我國的在用鐵塔數(shù)量龐大，種類多樣，不可能具有通用的檢驗規(guī)則，這就要求我們在鐵塔檢驗過程中既要注意共性又要重視特殊性，但是在實際檢驗過程中一定要將保證鐵塔的安全性放在首位。相信在相關(guān)技術(shù)人員的共同努力下，我國的在用鐵塔檢驗一定能夠更上新臺階。