特高壓鋼管塔重型構件河網地區運輸

2012-02-08 05:48:10丁宗保黃成云薛慧君朱立明朱冠旻

電力建設 2012年6期

丁宗保，黃成云，薛慧君，朱立明，朱冠旻

(安徽送變電工程公司，合肥市， 230022)

0 引言

淮南—上海1 000 kV輸變電工程是我國首條百萬伏同塔雙回路輸電工程，27%線路經過河網泥沼地帶，河網縱橫，水田密布。全線按同桿雙回路鋼管塔設計，鋼管塔單件設計較長，最長可達9 m左右，單個構件最大質量達3.7 t，重型構件在河網、水田、灘涂地形條件下運輸，目前國內還沒有相關經驗可以借鑒［1-10］。為解決鋼管塔重型構件在河網地區運輸難題，安徽送變電工程公司承擔國家電網公司科技項目《鋼管塔重型構件運輸配套機具的研究》，對特高壓鋼管塔在在河網、水田、灘涂特殊地質條件下的轉運方案及施工工器具進行研究，本文主要介紹氣囊運輸與旱船運輸2種運輸方式。

1 氣囊運輸

1.1 氣囊結構

氣囊采用高承載力船用橡膠制造，長度5 m，直徑0.8 m，由囊體和端部鐵件2部分組成。囊體由基體橡膠和增強纖維復合材料經硫化制成;端部鐵件由金屬材料制成，周圍與囊體緊密結合，一端供搬運氣囊時牽引用，另一端供充放氣用，并通過三通連接管連接壓力表、充氣閥和充氣軟管，氣囊結構如圖1所示。

圖1 氣囊結構Fig.1Structure of gasbag

1.2 氣囊運輸方案及機具

1.2.1 氣囊充氣

為便于氣囊本體運輸，氣囊一般采用現場充氣。充氣采用內燃機為動力、排氣壓力不小于0.5 MPa的空氣壓縮機。氣囊使用前，將端部鐵件安裝完畢，并密封所有的氣密件，然后將氣囊氣體充壓至0.13 MPa，使用時根據漏氣情況及時補氣。

1.2.2 氣囊與鋼管構件的固定

氣囊與鋼管構件一般采用縱向固定方式，固定時一般采用2只氣囊固定1根鋼管。當鋼管長度大于9 m或質量大于2 t時，采用4只氣囊固定。為避免鋼管在運輸過程中觸地加大摩擦力，鋼管固定在氣囊的上方，如圖2所示。

圖2 氣囊與鋼管縱向固定方式Fig.2Longitudinal fixed mode between steel tube and gasbag

由于氣囊采用柔性軟質材料，無論采用氣囊系帶或整體捆扎方式固定氣囊與鋼管，氣囊在顛簸濕地上運輸鋼管構件時均可能發生“內部竄動”現象。氣囊之間通過系帶連接時，雖然可以通過增加并排連接氣囊數量來提高穩定性，但會因截面支點多于2個而導致氣囊之間失穩。為消除“內部竄動”現象，研制并設置M型抱箍氣囊鞍座。采用M型抱箍氣囊鞍座，可加大氣囊之間排距，提高鋼管抗傾覆力矩，增加穩定性;另外，可將鋼管剛性固定在鞍座上。氣囊與鋼管采用M型抱箍氣囊鞍座安裝的示意圖如圖3所示。

圖3 氣囊與鋼管采用M型抱箍安裝Fig.3Installation of steel tube on gasbag with M type hoop

1.2.3 氣囊鞍座結構

1付氣囊鞍座主要由兩端抱箍、中間抱箍、牽引拉棒、連接件等組成，如圖4所示。考慮到野外濕地、起重機具難進場等條件限制，鞍座中單件質量不宜超過40 kg，以便于人工搬運和裝配。

圖4 氣囊鞍座結構Fig.4Structure of gasbag's saddle

1.2.4 氣囊牽引與連接

為方便現場操作，在氣囊鞍座的兩端均設置牽引裝置，牽引裝置由拉棒和卸扣組成，牽引力通過拉棒均勻傳遞到兩端M型抱箍的中間和兩側。為了防止“趴頭”現象，M型抱箍上的牽引連接板應略低于氣囊中心。

氣囊鞍座及氣囊鞍座之間抱箍連接均由拉棒、螺旋扣和卸扣組成。為了保持鞍座穩定，在M型抱箍的中間和兩側均設置了連接。

牽引時采用機動絞磨牽引拴在2只氣囊中間的系帶體上的鋼絲繩。

1.2.5 氣囊配載方式

氣囊運輸時，用起重機或起重抱桿等裝卸機具裝載貨物。放置時，重、大型單件貨物應放置在氣囊鞍座上，中小型多件貨物應放置在氣囊體鞍座對稱兩側，且下層數量多于上層數量，并盡可能降低貨物裝載重心，與氣囊整體裝載重心基本一致。若鋼管綁扎在前后氣囊體鞍座上，需在順滾動方向用木楔掩牢并捆綁牢固。

1.3 氣囊耐磨性改進方案

氣囊因工作環境惡劣，表面須耐磨、具備抗各種化學物質侵蝕和抗老化能力。氣囊原料采用天然橡膠，氣囊體為環狀簾子布硫化而成，提高了抗老化能力和耐磨特性。為進一步提高氣囊的耐磨性，可在氣囊的下頂面設置縱向防磨層，增加2只氣囊整體固定用的系帶安裝孔，并在氣囊側面布置2根牽引帶。

1.4 氣囊現場修復方法

使用過程中氣囊發生局部破損時，只要橡膠無嚴重老化，都可以采用熱硫化方法進行修補，工藝過程如下:

(1)清洗氣囊表面。用水沖洗氣囊，使破損內外表面清潔，無泥砂、油污等污垢，再晾干表面。

(2)鋪設掛膠簾子布。掛膠簾子布指在增強纖維表面涂覆過生膠的膠皮，修補氣囊使用時材質與應原氣囊材質相符，簾子布的布線角度應與囊體壁內的增強纖維布線角度一致。

(3)熱硫化處理。將加熱板加熱至(150±5)℃時，放在棉布上，對準氣囊需硫化部位，用千斤頂施加壓力至0.6 MPa左右，待鐵板緩緩冷卻完成，時間約為40 min。

1.5 氣囊運輸鋼管構件試驗情況

試驗選擇在新吉陽長江大跨越施工現場舉行，共進行了2次試驗。

第1次試驗鋼管直徑為400 mm，長度為8 m，質量為1.35 t，采用4只氣囊縱向固定。試驗時在岸邊灘涂地將氣囊與鋼管固定，采用循環牽引方式，通過機動絞磨將鋼管牽引至叉江對岸。試驗中，在灘涂地牽引力為4 kN、水中牽引力為0.8 kN、吃水深度0.30 m。

第2次試驗鋼管直徑為1.2 m，管長8 m，質量為4.5 t，采用氣囊與鋼管橫向固定方式。試驗中，氣囊從岸地入水的牽引力變化值為29～7 kN，氣囊在水中的牽引力3 kN，吃水深度為0.52 m。

通過2次試驗，驗證了氣囊運輸方案合理，配套機具滿足要求。

2 旱船運輸

2.1 旱船設計

2.1.1 旱船功能要求

旱船應滿足運輸單件質量4 t，長度10 m，直徑1 m的鋼管塔構件，同時，為便于施工中搬運，旱船單件自身質量宜小于120 kg。

2.1.2 組裝式旱船

組裝式旱船結構像江南水域“魚鷹”船，組裝式旱船運輸鋼管構件如圖5所示。

圖5 組裝式旱船運輸鋼管Fig.5Assembly type land boat for steel tube transportation

當旱船淤泥質土支撐合力位置靠近旱船中心偏后位置，船頭向上傾角增加，船體“翹頭”，此時，船體在外部拉力作用下將土壤逐漸壓密實，并形成光滑通道，隨著光滑通道的形成，旱船運輸狀況也將得到改善。當旱船淤泥質土支撐合力位置靠近旱船中心靠前位置，船頭向下傾角增加，向下“趴頭”，造成尾端旱船在拖動過程中地面被犁成溝槽，增加施工難度。因此可用半圓木或將道木上部方角刨圓代替方道木改善旱船運輸狀況。

受地形條件影響，在運輸中存在側向傾角5°時，鋼管有橫向滾動問題，通過計算確定綁扎鋼絲繩受力10.593 kN。按綁扎性能要求，考慮安全系數為3，可采用較柔軟、耐磨性好的“6×19鋼絲+1麻芯”直徑8 mm鋼絲繩。

2.1.3 滑板式旱船

滑板式旱船形狀類似“滑板”，包括牽引端旱船和尾端旱船2部分，牽引端旱船、尾端旱船結構可相同，如圖6所示。

圖6 滑板式旱船運輸鋼管Fig.6Slide type land boat for steel tube transportation

滑板結構設計時采用8 mm厚的鋼板彎制而成，結構尺寸為1.217 m×1.010 m，質量約80 kg。運輸鋼管塔構件時，在構件的首、尾端分別設置牽引端旱船、尾端旱船，兩者間用φ11 mm鋼絲繩(兩頭插套)或φ16 mm拉桿連接。

2.1.4 爬犁式旱船

爬犁式旱船形狀類似“爬犁”，包括牽引端旱船和尾端旱船2部分，如圖7所示。

圖7 爬犁式旱船運輸鋼管Fig.7Sledge type land boat for steel tube transportation

爬犁式旱船結構設計時采用8 mm厚的鋼板焊接而成，牽引端旱船結構尺寸為1.6 m×1.0 m，質量約120 kg，尾端旱船結構尺寸為1.3 m×1.0 m，質量約90 kg。運輸構件時，構件的首端抵靠在牽引端旱船上、尾端抵靠在尾端旱船上，兩者間用φ11 mm鋼絲繩(兩頭插套)或φ16 mm拉桿連接。

2.1.5 旱船配載方式

(1)組裝式旱船配載時采用道木固定并列2艘旱船，管徑大于φ800 mm的鋼管采用單根鋼管運輸，管徑不大于φ800 mm和單根質量小于2 t的鋼管可采用三件“品”字碼放，如圖8所示。