±800 kV山地鐵塔應(yīng)用組合式抱桿吊裝技術(shù)

馬廷軍，張 醒，馬 俊

(黑龍江省送變電工程公司，黑龍江哈爾濱150016)

0 引言

向家壩—上海±800 kV特高壓直流輸電線路工程鄂湘標(biāo)段共有鐵塔211基。24種塔型，其中直線塔14種塔型148基，直線轉(zhuǎn)角塔1種塔型3基，耐張塔9種塔型60基，鐵塔全高超過70 m的高塔共61基，其中呼高最大的鐵塔為ZKC2715，呼高為99 m，鐵塔總重17 986 t，平均單基重量為85.2 t，最重鐵塔JT32型，單量為156.77 t，鐵塔橫擔(dān)單側(cè)長18～20.9 m，最大重量為14.77 t。鐵塔大部分坐落在高山大嶺和山地，其中高山大嶺占35.1%，山地占58.8%，丘陵占6.1%，沿線海拔高度為447～1 396 m，高差較大，地形起伏劇烈，施工環(huán)境較差。常規(guī)的施工設(shè)備及工器具已不能滿足本工程鐵塔的組立施工，因此，需要對組塔工藝及吊裝機(jī)具進(jìn)行改進(jìn)，確保實現(xiàn)工程安全、質(zhì)量、進(jìn)度的目標(biāo)。

1 施工方法

針對本工程鐵塔體高、橫擔(dān)長、重量大情況，提出采用內(nèi)懸浮外拉線抱桿(以下簡稱外拉線抱桿)分解組立塔身，鐵塔橫擔(dān)采用內(nèi)懸浮外拉線抱桿加人字抱組合式分解組塔方法。主要內(nèi)懸浮抱桿采用長27 m，斷面尺寸為600 mm×600 mm的鋼抱桿;人字抱桿采用長13 m，斷面尺寸為350 mm× 350 mm的鋼抱桿組合。

根據(jù)鐵塔橫擔(dān)結(jié)構(gòu)的不同，設(shè)計加工A、B型兩種人字抱桿鉸座，A型鉸座安置在中橫擔(dān)外端上平面的主材上，須設(shè)防滑移拉線;B型鉸座安置在塔身段頂口，無須設(shè)防滑移拉線，如圖1所示。橫擔(dān)主材全部為∠160或∠200角鋼，每種鉸座須加工兩種規(guī)格。

圖1 抱桿鉸座的工藝結(jié)構(gòu)圖(單位:mm)

由于橫擔(dān)部分單件吊重大，通過將人字抱桿的鉸支座對稱安裝在已組裝的鐵塔結(jié)構(gòu)頂端，使人字抱桿平衡受力，利用塔身結(jié)構(gòu)承載了組合抱桿系統(tǒng)的大部分荷載，減少了外拉線的受力;另外，鐵塔橫擔(dān)長，1次吊裝則起吊半徑過大，通過將中橫擔(dān)與外橫擔(dān)分解吊裝以解決。

2 組合式抱桿的吊裝方式及技術(shù)要求

組合式抱桿的吊裝分4種方式。

2.1 施工方法適用于ZC27151、ZC27155鐵塔型式

將抱桿伸出塔頂口15 m，并向吊件傾斜7°左右，抱桿頂部出塔側(cè)平面1.8 m，使起重繩接近吊件重心，起吊前預(yù)先在中橫擔(dān)外端對稱安置兩副人字抱桿，布置人字抱桿控制繩、起重繩，控制繩采用φ16 mm鋼絲繩，人字抱桿與橫擔(dān)頂面承向外45°角傾斜。為減少起吊高度，中橫擔(dān)吊裝對施工工藝進(jìn)行了改進(jìn)，采用垂直吊起，底面到達(dá)就位點后，左右兩側(cè)各安裝1個螺栓，形成轉(zhuǎn)動軸。然后將起重繩移至人字抱頂部，增加轉(zhuǎn)動力臂，以方便就位作業(yè)，人字抱采用φ17.5 mm鋼絲繩固定，調(diào)整人字抱桿，使人字抱的起重繩垂于吊件重心，將主抱桿抱桿的兩起重繩分別連接人字抱頂端，牽引端繩頭錨固于地面地錨或便于人員操作的塔身處。此時，主抱桿的兩起重繩變?yōu)槿俗直У恼{(diào)整繩，調(diào)整人字抱向外傾斜角度。另外，人字抱調(diào)整后要注意設(shè)防向內(nèi)傾斜的拉線，如圖2所示。

2.2 施工方法適用于ZC27156、Z30201、Z30202、Z30203鐵塔型式

在塔頂部對稱安置兩副人字抱桿，吊裝左、右橫擔(dān)中段，將人字抱桿外移至中橫擔(dān)端部，吊裝橫擔(dān)外段加地線支架，如圖3所示。

2.3 施工方法適用于ZC27152、ZC27153、ZC27154、ZJC3015、ZKC2715、ZC3015T鐵塔型式

在塔頂部對稱安置兩副人字抱桿，分別吊裝左右中橫擔(dān)加地線支架，利用地線支架吊裝其它部分橫擔(dān)外段，如圖4、圖5所示。

圖2 抱桿鉸座吊裝工藝圖

圖3 抱桿鉸座吊裝工藝圖

圖4 抱桿鉸座吊裝工藝圖

圖5 抱桿鉸座吊裝工藝圖

2.4 施工方法適用于Z30301、Z30302、Z30303鐵塔型式

起吊前預(yù)先在中橫擔(dān)外端對稱安置兩副人字抱桿，布置人字抱桿起重繩;中橫擔(dān)就位后，可以拆除塔身頂部人字抱桿，利用預(yù)先安置人字抱桿吊裝橫擔(dān)外段加地線支架，如圖6、圖7所示。

3 組合吊裝系統(tǒng)受力驗算

本方案要求最大起重質(zhì)量不超過10 t(不含滑輪組)，使用條件:起重鋼絲繩φ15 mm，采用4倍滑輪組，抱桿豎直時重物允許最大豎直偏角為5°。

圖6 抱桿鉸座吊裝工藝圖

圖7 抱桿鉸座吊裝工藝圖

3.1 控制繩的張力F

式中β為起重滑車組與垂線間的夾角取5°;ω為控制繩對地面夾角，最大值取45°;Q0為吊重質(zhì)量，起升動載系數(shù)取1.2，滑輪組質(zhì)量取600 kg，鋼絲繩質(zhì)量取620 kg，則G=(10×1.2+0.60+0.62)× 9 800=129 556 N。

控制繩最大張力F為8 783 N。

3.2 提升滑車組的張力P1(起吊鋼絲繩的合力T)

3.3 起吊牽引力S1

式中k2為起重滑車組的磨阻系數(shù)，取1.05;n為起重繩穿過滑車組的次數(shù)。

3.4 人字抱桿起重端的荷載R

式中G1為人字抱桿自重，G1=420×9.8=4 116 N。

3.5 調(diào)幅滑車組的張力T0

式中γ為人字抱桿中心線與水平面夾角，取51.3°; ζ為調(diào)幅繩與水平面投影的夾角，取19.8°。

3.6 人字抱桿的法向壓力N1

式中v為兩人字抱桿起重端靜荷載R對鉛垂線的偏角。

3.7 人字抱桿單桿的軸向壓力N2

式中ψ為兩人字抱桿對兩鉸支座水平連線的夾角。

3.8 兩側(cè)調(diào)位滑車組對主抱桿頂?shù)妮S向凈下壓力合力N0

式中ρ為主抱桿正直及兩側(cè)人字抱桿上仰γ角時，人字抱桿頭部調(diào)幅滑車組與主抱桿間的夾角;H為主抱桿升出塔頂平面的高度;L為人字抱桿對稱中心線的高度。

4 結(jié)論

通過工程實踐證明，采用組合式抱桿吊裝技術(shù)有針對性地解決了向上±800kV特高壓直流輸電鐵塔橫擔(dān)長、單元結(jié)構(gòu)重、就位半徑大等吊裝難題，使吊裝系統(tǒng)傳力明確、受力合理，同時對塔身結(jié)構(gòu)的反作用力分布比較均勻，有效地防止了已吊裝結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，保證了施工質(zhì)量。值得注意的是，該吊裝技術(shù)特適應(yīng)于地形復(fù)雜的、作業(yè)面狹窄的山區(qū)吊裝鐵塔。