±660 k V直流輸電示范工程鐵塔組立施工工藝

王甲平

（山西省送變電工程公司，山西 太原 030006）

1 范圍

（1）本工藝規定了寧東－山東±660 k V直流輸電示范工程鐵塔組立施工工藝。

（2）本工藝適用于寧東－山東±660k V直流輸電示范工程鐵塔的組立，其它工程的鐵塔組立可參照本工藝執行。

2 規范性引用文件

D L5009.2《電力建設安全工作規程 第2部分 架空電力線路》。

D L/T875《輸電線路施工機具設計、試驗基本要求》。

Q/G D W 225—2008《±800 k V架空送電線路施工及驗收規范》。

3 基本規定

（1）本工藝給出了多種施工方法，不論選擇何種方法，在工程開工前均應進行施工技術設計。

（2）應針對所選定的施工方法編制作業指導書。

（3）應對鐵塔組立過程中的塔體強度及穩定進行校驗。按極限應力法驗算塔體強度時，塔材部件的安裝應力應小于強度設計值。鋼材、螺栓和錨栓的強度設計值見表1。

表1 鋼材、螺栓和錨栓的強度設計值

（4）進行組立鐵塔施工設計時，必須對所用工器具受力狀況進行全面分析、計算，以受力最大值作為選擇設備及工器具的依據。

（5）各種型式的自立式鐵塔采用分解組立時，主要方法有：①內懸浮外拉線抱桿分解組塔；②內懸浮內拉線抱桿分解組塔。

（6）抱桿及其他起重工器具的設計、制造、使用應符合D L 5009.2、D L/T875及相關規程的規定。

（7）鐵塔組立施工的安全應符合D L5009.2及相關規程的規定。

（8）鐵塔組立施工的質量應符合《±800 k V架空送電線路施工及驗收規范》及相關規程的規定。

4 施工準備

（1）施工前應熟悉設計文件和鐵塔圖紙，并進行詳細的現場調查。

（2）鐵塔圖紙會審時，應提出便于施工、運行、檢修等的要求。

（3）根據現場調查及圖紙會審的結果進行施工技術設計，選擇施工方案、編寫施工作業指導書，并進行技術交底。

（4）選擇抱桿時應考慮風載荷的影響，推薦的抱桿主要參數如下：

4.1 外拉線內懸浮抱桿分解組塔

采用500×500×29000鋁鐵組合抱桿（5.5m+4m+6m（鐵）+4m（鐵）+4m+5.5m），其中鋁鎂合金段的抱桿主材規格為：∠75×7，斜材規格為∠40×4，鐵抱桿段的主材規格為：∠65×6，斜材規格為∠40×4。材質16 M n鋼。

4.2 內拉線內懸浮抱桿分解組塔

采用500×500×23000鋁鐵組合抱桿（5.5m+2m+6m（鐵）+4 m+5.5 m），其中鋁鎂合金段的抱桿主材規格為：∠75×7，斜材規格為∠40×4，鐵抱桿段的主材規格為：∠65×6，斜材規格為∠40×4。材質16 M n鋼。

若主材為鋁合金型材（LY12（C Z））時，其計算長細比不宜大于100，若主材為Q 345（16M n）鋼材時，其計算長細比不宜大于120。

（1）進入施工現場的機具應進行檢驗或試驗，合格后方可投入使用。

（2）進入施工現場的塔材應進行清點和檢驗。

（3）根據安全文明施工的要求和鐵塔結構，應配備相應的安全設施。

5 內懸浮外拉線抱桿分解組塔

5.1 工藝特點

（1）外拉線也稱落地拉線，即通過地錨固定在鐵塔以外地面上的抱桿拉線。地面外拉線具有易控制、操作靈活等特點。

（2）適用于較平坦地形。

5.2 現場布置

（1）內懸浮外拉線抱桿分解組塔可根據塔體的結構尺寸、構件重量等條件，采用塔身分片吊裝、橫擔分段吊裝或分片吊裝。塔身分片吊裝的現場布置見圖1。

圖1 內懸浮外拉線抱桿分解組塔現場布置示意圖

（2）內懸浮外拉線抱桿分解組塔布置應遵循下列規定：①承托繩固定在鐵塔主柱的節點上，4根承托繩應等長，承托繩與塔身的固定宜通過事先安裝在塔材上的施工板（孔）聯接，對角兩承托繩之間的夾角應不大于90°。②抱桿拉線地錨應位于與基礎中心線夾角為45°的延長線上，離基礎中心的距離應不小于塔高的1.2倍。當場地不能滿足要求時，應驗算各部受力并采取特殊的安全措施。③吊裝前抱桿拉線應可靠固定。④牽引系統應放置在主要吊裝面的側面，牽引裝置及地錨與塔位中心的距離應不小于塔全高的0.5倍，且不小于40m。

5.3 工藝流程

內懸浮外拉線抱桿分解組塔工藝流程見圖2。

5.4 主要工藝

5.4.1 抱桿組立

（1）地形條件許可時，采用倒落式人字抱桿將抱桿整體組立。

（2）地形條件不許可時，先利用小型倒落式人字抱桿整體組立抱桿上段，再利用抱桿上段將鐵塔組立到一定高度，然后采用倒裝提升方式，在抱桿下部接裝抱桿其余各段，直至全部組裝完成。

圖2 內懸浮外拉線抱桿分解組塔工藝流程圖

5.4.2 塔腿吊裝

（1）根據塔腿重量、根開、主材長度、場地條件等，可以采用單根吊裝或分片扳立方法安裝塔腿。

（2）分片扳立塔腿時，抱桿和其他工器具應按整體組立鐵塔施工進行計算。

（3）塔腿組立時應選擇合理的吊點位置，必要時在吊點處采取補強措施。

（4）單根主材或塔片組立完成后，應隨即安裝并緊固好地腳螺栓或接頭包角鋼螺栓（對插入式基礎的鐵塔）并打好臨時拉線。在鐵塔4個面輔材未安裝完畢之前，不得拆除臨時拉線。

5.4.3 提升抱桿

（1）鐵塔組立到一定高度，塔材全部裝齊且緊固螺栓后即可提升抱桿。根據抱桿的重量和牽引動力，可以采用單繩牽引或雙繩滑車組牽引的方法。采用單繩牽引時抱桿提升現場布置見圖3，采用雙繩牽引時抱桿提升現場布置見圖4。

圖3 內懸浮外拉線抱桿提升布置示意圖

（2）提升過程中應設置不少于兩道腰環，腰環拉索收緊并固定在4根主材上，兩道腰環的間距不得小于6 m。抱桿高出已組塔體的高度，應滿足待吊段順利就位的要求。外拉線未受力前，不應松腰環；外拉線受力后，腰環應呈松弛狀態。

圖4 內懸浮外拉線抱桿提升布置示意圖

（3）抱桿提升過程中，應設專人對腰環和抱桿進行監護；隨抱桿的提升，應同步緩慢放松拉線，使抱桿始終保持豎直狀態。

（4）抱桿提升到預定高度后，將承托繩固定在主材節點的上方或預留孔處。

（5）抱桿固定后，收緊拉線，調整腰環使腰環呈松弛狀態。調整抱桿的傾斜角度，使其頂端定滑車位于被吊構件就位后的結構中心的垂直上方。

5.4.4 塔身吊裝

（1）塔身吊裝時，抱桿應適度向吊件側傾斜，但傾斜角度不宜超過10°，以使抱桿、拉線、控制系統及牽引系統的受力更為合理。

（2）在吊件上綁扎好倒“V”形吊點繩，吊點繩綁扎點應在吊件重心以上的主材節點處，若綁扎點在重心附近時，應采取防止吊件傾覆的措施。

（3）“V”形吊點繩宜采用2根等長的鋼絲繩通過卸扣連接，當采用1根鋼絲繩通過滑車連接，吊點繩之間的夾角不得大于120°。

5.4.5 橫擔吊裝

（1）對直線塔，根據抱桿承載能力、橫擔重量和塔位場地條件，可采用整吊或分解吊裝。分解吊裝時，可將橫擔分為近塔身側和遠塔身側兩段，近塔身側段可采用旋轉法整體吊裝，也可分片吊裝。遠塔身段可利用地線支架或輔助抱桿整體或分片吊裝，若利用地線支架吊裝時，應驗算其強度。遠塔身段的吊裝見圖5。

（2）干字型鐵塔橫擔吊裝，先吊裝地線橫擔，后吊裝導線橫擔。

吊裝地線橫擔時，吊點繩宜綁扎在橫擔重心偏外的位置；起吊時，地線橫擔外端略上翹，就位時先連接上平面兩主材螺栓，后連接下平面兩主材螺栓。

干字型鐵塔的地線橫擔強度滿足吊裝導線橫擔時，可利用地線橫擔作支撐進行吊裝，否則應采取補強或其他措施進行吊裝。

（3）采用旋轉法整體吊裝方式時，應對旋轉處的螺栓、構件受力進行驗算。

圖5 直線塔橫擔遠塔身段吊裝示意圖

5.4.6 抱桿拆除

（1）鐵塔組立完畢后，抱桿即可拆除。

（2）收緊抱桿提升系統，使承托繩呈松弛狀態后拆除，再將抱桿頂部降到低于鐵塔頂面以下，裝好鐵塔頂部水平材。

（3）在鐵塔頂面的兩主材上掛“V”形吊點繩，利用起吊滑車組將抱桿下降至地面，逐段拆除，拉出塔外、運出現場。“V”形吊點繩位置應選在鐵塔主材的節點處。

（4）拆除時應采取防止抱桿旋轉、擺動的措施。

5.5 主要受力計算

5.5.1 內懸浮外拉線抱桿分解組塔的施工計算

應包括主要工器具的受力計算及構件的強度驗算。主要工器具包括抱桿、抱桿拉線、起吊繩（包括起吊滑車組、吊點繩、牽引繩等）、承托繩和控制繩等。工具受力計算應先將全塔各次的吊重及相應的抱桿傾角、控制繩及拉線對地夾角進行組合，計算各工器具受力，取其最大值作為選擇相應工器具的依據。

5.5.2 主要工器具受力分析圖

見圖6。

圖6 內懸浮外拉線抱桿組塔受力分析圖

5.5.3 控制繩

對于分片或分段吊裝時，綁扎吊件處的控制繩應采用“V”形鋼絲繩，“V”形鋼絲繩的夾角宜為30°～90°，以保證塔片平穩提升。其受力計算式為：

式中：F：控制繩的靜張力合力，k N；

G：被吊構件的重力，k N；

β：起吊滑車組軸線與鉛垂線間的夾角，（°）；

ω：控制繩對地夾角，（°）。

5.5.4 起吊繩

見圖6，起吊繩（起吊滑車組、吊點繩）的合力計算式為：

式中：T：起吊繩（起吊滑車組、吊點繩）的合力，k N。

5.5.5 牽引繩的靜張力

式中：T0：牽引繩的靜張力，k N；

n：起吊滑車組鋼絲繩的工作繩數；

η：滑車效率，η=0.96。

5.5.6 抱桿拉線的靜張力

抱桿傾斜角一般為5°～10°。在起吊構件的重力作用下，只考慮兩根主要拉線受力。由于布置上的誤差，兩根拉線考慮1.3的不平衡系數，兩根主要拉線合力按下式計算：

將式（2）代入式（4）得：

式中：Ph：主要受力拉線的合力，k N；

γ：抱桿拉線合力線對地夾角，（°）；

δ：抱桿軸線與鉛垂線間的夾角（即抱桿傾斜角），（°）。

主要受力單根拉線的靜張力為：

式中：P：主要受力拉線的靜張力，k N；

θ：受力側拉線與其合力線間的夾角，（°）。

5.5.7 抱桿的受力計算

式中：N0：起吊繩、抱桿拉線對抱桿產生的軸心壓力，k N。

將式（2）代入式（7）得：

抱桿的綜合計算壓力中應包括牽引繩對抱桿的壓力，故：

式中：N：抱桿的綜合計算軸向壓力，k N。

5.5.8 承托繩

承托繩的受力不僅要承擔抱桿的外荷載，同時還要承擔抱桿及拉線等附件的重力。

（1）當抱桿處于豎直狀態時：

式中：S1：兩條承托繩的合力，k N；

N：抱桿的綜合計算軸向壓力，k N；

G0：抱桿及拉線等附件的重力，k N；

φ：兩承托繩合力線與抱桿軸線間的夾角，（°）。

（2）當抱桿向受力側傾斜時，受力側承托繩合力較受力反側為大，其值為：

式中：S2：抱桿向受力側傾斜時，受力側承托繩的合力，k N。

φ：受力側兩承托繩合力線與抱桿軸線間的夾角，（°）。

6 內懸浮內拉線抱桿分解組塔

6.1 工藝特點

（1）內懸浮內拉線抱桿分解組塔時，其抱桿拉線固定在已組立塔體上端的主材節點處。

（2）適用于場地狹窄等不宜打外拉線的塔位。

6.2 現場布置

（1）內懸浮內拉線抱桿分解組塔的現場布置見圖7。

圖7 內懸浮內拉線抱桿分解組塔現場布置示意圖

（2）內懸浮內拉線抱桿組立鐵塔時，施工方法及要求同本工藝第五章規定。

（3）兩內拉線平面與抱桿的夾角應不小于15°。當該夾角小于15°時，應采取防止抱桿傾倒的措施。

6.3 工藝流程

同本工藝第5.3節。

6.4 主要工藝

6.4.1 抱桿組立

同本工藝第5.4.1條。

6.4.2 塔腿起吊

起吊塔腿時，抱桿應置于塔位中心，將抱桿拉線固定在4個塔腳基礎處。宜采取對稱分片組立的方法。對于地腳螺栓基礎，塔腳與基礎間應采用鉸鏈裝置。對于主角鋼插入式基礎，塔腿主材應吊高就位。

6.4.3 抱桿提升

提升前按照施工計算確定的鋼絲繩長度安裝內拉線，其他同本工藝第八條，見圖8。

6.4.4 塔身吊裝

（1）抱桿提升高度以塔片就位時，抱桿頂高出被吊構件吊點位置約3 m為宜；抱桿與鉛垂線的夾角應小于5°，抱桿露出已組塔段的長度不大于抱桿全長的2/3。

圖8 內懸浮內拉線抱桿提升布置圖

（2）構件的吊裝有兩種方式：一種是單側起吊；一種是兩側起吊。單側起吊時采用一套滑車組。起吊時，抱桿向吊件側略傾斜。兩側起吊時采用兩套滑車組。起吊時，抱桿基本保持正直，內拉線基本不受力。起吊系統的穿連方式見圖9。

圖9 內懸浮內拉線抱桿起吊系統的穿連方式

6.4.5 橫擔吊裝

同本工藝第5.4.5條。在吊裝第一側橫擔時，應在抱桿頂部打上反向拉線以保證平衡；吊裝好后該側起吊滑車組不拆除作為吊裝另一側橫擔時的平衡用。

6.4.6 抱桿拆除

同本工藝第5.4.6條。

6.5 主要受力計算

本章只對抱桿及抱桿內拉線受力進行計算，其余同本工藝第五章內懸浮外拉線抱桿分解組塔。

6.5.1 主要工器具受力分析

見圖10。

圖10 內拉線懸浮抱桿組塔受力分析圖

6.5.2 抱桿及拉線受力計算

抱桿的軸向靜壓力隨抱桿位置及起吊滑車組的牽引繩串連方式的不同而有不同的計算，式中各符號含義同第5.5節。

（1）當抱桿處于豎直狀態，牽引繩穿過朝天滑車及腰滑車后引至地面時,抱桿受力分析見圖11（不計滑車摩阻系數影響，下同）

式中：N1：抱桿豎直狀態，抱桿軸向壓力，k N。

（2）當抱桿向受力側傾斜，牽引繩穿過朝天滑車及腰滑車后引至地面時，抱桿受力分析見圖12。

式中：N2：抱桿向受力側傾斜，抱桿軸向壓力，k N。

（3）當抱桿處于豎直狀態，牽引繩穿過抱桿頂邊滑車后引至地面時，抱桿受力分析見圖13。

（4）當抱桿向受力側傾斜，牽引繩穿過抱桿頂邊滑車后垂直引至地面時，抱桿受力分析見圖14。

6.5.3 內拉線受力計算

內懸浮抱桿的內拉線有4根，且對稱布置，在起吊構件時，僅有2根為受力拉線，受力拉線的合力針對不同情況有不同的計算式。

（1）當抱桿處于豎直狀態，牽引繩穿過朝天滑車及腰滑車后引至地面時，見圖11。

式中：P1：抱桿豎直狀態，起吊反側抱桿內拉線與牽引繩受力的合力，k N；其值一般為被吊構件重力的10%～30%。

（2）當抱桿向受力側傾斜，牽引繩穿過朝天滑車及腰滑車后引至地面時，見圖12。

式中：P2：抱桿向受力側傾斜，起吊反側抱桿內拉線合力與牽引繩受力的合力，k N。

（3）當抱桿處于豎直狀態，牽引繩穿過抱桿頂邊滑車后豎直引至地面時，見圖13。

式中：P3：抱桿處于傾斜狀態，起吊反側抱桿內拉線合力，k N。

（4）當抱桿向受力側傾斜，起吊繩穿過抱桿頂邊滑車后豎直引至地面時，見圖14。

式中：P4：抱桿向受力側傾斜，起吊反側抱桿內拉線合力，k N。

圖11

圖13

圖14

7 結束語

±660 k V直流輸電示范工程鐵塔組立施工工藝采用內懸浮外拉線抱桿分解組塔、內懸浮內拉線抱桿分解組塔施工工藝，經過對抱桿和拉線受力情況的精確計算，保證施工安全和充分利用工器具的有效載荷，并具有施工現場操作方便、使用的工器具簡單等優點，保證了組塔后各項檢測數據誤差能控制在《±800 k V架空送電線路施工及驗收規范》（Q/D G W225—2008）要求范圍內。本施工方法經在寧東—山東±660 k V直流輸電示范工程（晉4標段）中應用，實現了工程安全、質量目標的要求。