落地抱桿分解組立LV型鐵塔的施工方案

郎福堂，李春波，梅豐

(北京送變電公司，北京市，102401)

0 引言

750 kV西寧—日月山—烏蘭輸電線路工程中第Ⅱ－1標段共有5基LV40型拉線塔，其中4基呼高為42 m、全高為49.5 m、塔質量為26.9 t;1基呼高為36 m、全高為43.5 m、塔質量為25.4 t。

由于本標段現場塔位大多位于平坦地帶，大部分LV40型拉線塔的組立采用160 t以上大型吊車整體起立的施工工藝。但受現場運輸道路限制，仍有3基呼高為42 m的LV40型拉線塔不具備大型吊車進場條件，無法用大型吊車整體立塔，因此現場技術人員根據現場地形條件、鐵塔技術參數以及現有機具對這3基鐵塔的組立進行了方案論證篩選，采用了落地抱桿分解組立LV型鐵塔的施工工藝。

1 鐵塔的設計參數

本工程中呼高為42 m的LV40型拉線塔塔頭質量為15.1 t、重心高為35.28 m、橫擔長為43.2 m、V柱高為42 m，V柱與橫擔采用螺栓鉸接形式。

本工程中LV型鐵塔采用的2根腹桿成V字形，同時附4根雙拉線，拉線采用1×37－22.4－1570A型鍍鋅鋼絞線，配套NLY－300F型耐張線夾。LV40型鐵塔整體結構如圖1所示，各段質量參數見表1。

圖1 42 m呼高LV型鐵塔Fig.1 LV-shaped iron tower of 42 m nominal height

2 組塔施工工藝的確定

由于3基LV塔不具備大型吊車進場條件，通過對現場地形、地貌條件及鐵塔技術參數的分析，對可選擇的4種施工工藝:落地抱桿分解組立、人字抱桿整體起立、外拉線內懸浮抱桿分解組立和大型吊車整體起立，在工器具選型、場地條件、安全可控性、質量可控性［1-4］等4個方面進行了比較，具體情況見表2。

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由表2可見，除了大型吊車整體起立方案以外，落地抱桿分解組立在其余3種組立方式中最優，具有可利用現存機具、施工場地和道路修整要求相對簡單、安全可靠性高、施工質量較易控制等優點，因此最終選定落地抱桿分解組立方案。

3 機具選擇

(1)工況分析:整基鐵塔分為6次吊裝，其中鐵塔V柱、橫擔中段前后片、橫擔邊段及地線吊架組合件各分2吊完成。據此，可按照以下3種工況選取機具:1)吊裝V形柱;2)吊裝橫擔中段塔片;3)吊裝橫擔邊段及地線橫擔組合件。按照上述3種工況對組塔機具分別進行受力計算［3-4］，并按最大受力條件選擇組塔機具。

(2)控制繩的選擇:控制繩應不少于2根，以保證塔片平穩提升，控制繩的合力為

式中:G為被吊構件的重力，kN;F為控制繩的靜張力，kN;β1為起吊滑車組與垂線間的夾角，即為起吊滑車組軸線與抱桿軸線間的夾角減去抱桿的傾斜角，(°);ω 為控制繩對地夾角，(°)。

(3)起吊繩(起吊滑車組)的選擇:起吊繩的合力為

式中T為起吊滑車組的合力，kN。

(4)牽引繩的選擇:牽引繩的靜張力為

式中:T0為牽引繩的靜張力，kN;T為起吊滑車組的合力，kN;n為起吊滑車組鋼繩的工作繩數;η為滑車效率，取η=0.96。

(5)抱桿落地拉線選擇:抱桿設置4條落地拉線，且按線路方向對稱布置。在起吊構件時，只考慮2根主要拉線的受力，2根拉線的不平衡系數取為1.3，合力為

式中:Ph為2根主要受力拉線合力，kN;γ為落地拉線合力線與地面間的夾角，(°);δ為抱桿在受力平面內的傾角，(°)。

(6)抱桿受力計算及強度校核:抱桿軸心的壓力［5］為

式中N0為抱桿的軸心壓力，kN。

按照文獻［3］的規定，抱桿軸心承壓時的穩定安全系數應不小于2.5;偏心受壓時還應驗算其強度及整體穩定性。按照文獻［4］的規定，鋼結構抱桿整體結構長細比為120～150。

本工程選用□1 000 mm型全鋼抱桿，在組立鐵塔V柱時，抱桿高度選用43.8 m，其長細比為113，最大允許偏心抗壓為270 kN;在組立鐵塔橫擔及地線支架時，抱桿高度選用61.8 m，其長細比為143，最大允許偏心抗壓為145 kN。

(7)分解組立LV塔的機具選擇:本工程采用落地抱桿分解組立LV塔受力計算的結果及主要機具選擇見表3。

表3 落地抱桿分解組立LV塔主要機具選擇及受力計算Tab.3 Machine selection and stress calculation of decomposition assembly for LV-shaped iron tower

4 落地抱桿分解組立的工藝流程

4.1 工藝流程

組立LV型拉線鐵塔施工分為9個步驟，工藝流程如圖2 所示［6-7］。

圖2 LV型塔分解組立的工藝流程Fig.2 Process of decomposition assembly for LV-shaped iron tower

4.2 施工步驟

(1)施工準備:包括工器具準備、現場地錨埋設、塔材運輸、技術培訓等。

(2)塔材地面組裝:包括V形立柱、中導線橫擔和邊導線橫擔、地線支架組合件的地面組裝。

(3)整體(或部分)起立主抱桿:利用人字抱桿整體(或部分)起立主抱桿。

(4)吊裝鐵塔V形柱:分別吊裝LV塔左右V形立柱，并用臨時拉線固定。

(5)續接主抱桿至需要高度:利用鋼管抱桿逐節續接主抱桿直至吊裝鐵塔橫擔所需要的高度。

(6)分片吊裝中橫擔前后片:分前后片吊裝中橫擔。

(7)吊裝邊橫擔及地線支架組合:利用旋轉就位法吊裝兩側邊橫擔及地線支架組合構件。

(8)安裝永久拉線:采用裝配式永久拉線安裝工藝或比量法安裝工藝安裝永久拉線。

(9)拆除抱桿:采用先分段拆除再整體拆除的綜合拆除法，拆除組塔抱桿。

5 操作要點

5.1 場地規劃與平整

(1)組裝場地及抱桿坐落點必須平整。

(2)地面組裝時鐵塔左、右V形柱和中橫擔前后片均組裝在橫線路方向上，且應盡量靠近基礎;左、右導線邊橫擔及地線支架組合件布置在安裝位置在地面的投影處［8-9］，如圖3所示。

圖3 地面組裝Fig.3 Ground assembly

5.2 抱桿組立

主抱桿根部落地點的布置應根據抱桿3種作業工況條件下，抱桿傾斜角度、起吊高度及抱桿自身與已組裝完成的塔材在空間的相對位置等因素而決定，本方案中取為6 m。

先利用□500 mm×20 m人字抱桿輔助起立□1 m×43.5 m主抱桿，亦可根據地形條件首先組立部分□1 000 mm主抱桿，然后再利用φ80 mm×9 m鋼管抱桿將主抱桿逐節接續至所需要的高度。

在抱桿起吊構件前，應根據需要調整抱桿落地拉線的長度，調整其傾角和傾斜方位，使抱桿頭部傾斜至被吊件位置的正上方。當抱桿傾角滿足吊裝要求后，應將抱桿拉線滑輪組收緊，并將尾繩固定。

5.3 V形柱的起立

鐵塔V形柱采用2點吊裝法，吊點位置應位于V柱結點，2吊點合力線應通過吊件重心;還應校核V形柱整體及吊點局部強度，確認吊點位置是否合理［8］。鐵塔 V 形柱全長 42.088 m，2吊點分別選在距上端部8.8和24.8 m處，吊點間距為16 m。

為使抱桿頂端位于起吊側V形柱重心位置正上方，本方案規定:在吊裝V形柱時，抱桿傾角為10°，抱桿頂部位于中心樁橫線路方向6 m處。

先吊起一側V形柱，使其接近最終狀態，在底部高過基礎地腳螺栓后，用控制繩調整V形柱的塔腳鍋體孔，使其對準基礎球體上的定位地腳，緩慢松出磨繩，使塔腳鍋體入位到基礎球體之上，最后在經緯儀的監控下調整4根臨時拉線，使V形柱傾斜至設計角度。

安裝“鏈襠拉線”:在2根V形立柱的上端主材之間用GJ－80鋼絞線串接50 kN雙鉤緊線器，形成“鏈襠拉線”，用于調節V形立柱開口。

為了避免鐵塔V形柱內側的臨時拉線影響鐵塔中橫擔塔片的吊裝，可以在吊裝鐵塔橫擔之前，將其轉換成T形拉線。即在V形柱頂端分別向塔內側方向打設1根臨時拉線，以此替代鐵塔V形柱內側2根設在45°方向的臨時拉線，最終形成T形拉線，但需要注意該內側拉線應確保不掛碰對側鐵塔V形柱。

由“鏈襠拉線”和V形立柱T形臨時拉線組成防傾覆系統，以確保鐵塔V形結構的穩定性。待防傾覆拉線系統安裝完畢后，拆除V形柱起吊系統。

V形柱就位后，使用經緯儀對V形柱正側面監測，微調整6根臨時拉線，使V形柱正側面傾斜角度、V形柱頂端間距和柱頂高差符合設計要求，并使所有拉線松緊適當。

5.4 中橫擔的吊裝

在吊裝鐵塔導線中橫擔之前，首先將□1 m主抱桿由43.5 m續接到61.5 m。

主抱桿續接的方法是［10］:先在抱桿標準段上端(約40 m處)安裝一組抱桿替換拉線;拆除抱桿頭部落地拉線、起重索具和抱桿拔稍段;再用φ80 mm×9 m鋼管抱桿逐節續接□1 m主抱桿;最后再次將抱桿拔稍段、起重索具和抱桿頭部落地拉線安裝到位;拆除抱桿替換拉線。

由于LV形鐵塔橫擔質量相對較大，因此受抱桿吊重能力的限制，需要采取分片和分段吊裝的方式。根據LV形鐵塔設計結構特點，先吊裝中橫擔前后片，再吊裝邊橫擔和地線支架組合件。在吊裝中橫擔前后片前，需要使用φ250 mm×15 m鋼管對橫擔中段吊片進行補強。

中橫擔前后片吊裝時，使用4點吊裝法并采用100 kN“吊梁”進行吊裝，橫擔吊點應選擇在橫擔主材節點位置。

在起吊過程中，當中橫擔吊片略高出V形立柱頂端時，調整地面控制繩和起吊繩，使橫擔一側首先就位，然后調整另一側的控制繩和起吊繩，使橫擔另一側就位，必要時可以調節“鏈襠拉線”微調V形柱間距，輔助橫擔就位。

起吊時，為防止先吊裝的橫擔片就位后發生傾覆事故，應采取以下措施:(1)在已就位橫擔片端頭前后各設置一根防傾覆臨時落地拉線;(2)一側橫擔片就位后，將起吊繩綁扎在抱桿頭部，作為“防傾覆二防”，橫擔吊裝實景如圖4所示。

圖4 橫擔吊裝實景Fig.4 Real image of cross arm's hanging

5.5 邊導線橫擔及地線支架組合件的吊裝

將邊導線橫擔和地線支架組合在一起進行吊裝。組合吊件應在安裝位置的地面投影點附近進行地面組裝，此組合構件組裝方式為:導線邊橫擔和地線支架在地面分別組裝成形后，將地線支架置于邊導線橫擔平面之上，安裝在2構件結合部前后聯板上的2顆螺栓，使其進行可靠連接、呈剪刀狀。

在組合件空中就位后，地線支架將以此2顆螺栓為軸旋轉就位，吊裝布置如圖5所示。

圖5 邊橫擔及地線支架組合構件的起立過程Fig.5 Uprising process of composite members of edge part of the cross arm and ground support

構件采用2點吊裝形式，吊點設置應保證被吊構件處于“外側上翹”狀態。構件應先就位導線橫擔下主材，再“下旋就位”導線橫擔上主材，從而規避“上旋就位”的安全風險。為了保證吊點位置正確，在正式吊裝之前，應首先進行試吊。

邊導線橫擔就位并緊固好相應螺栓后，將起吊繩移至地線支架頂端位置，收緊磨繩，使地線支架向上旋轉就位。

5.6 拉線安裝

當已組立鐵塔的輔助材料安裝齊全且螺栓緊固合格后，即可以安裝永久拉線。永久拉線安裝完成前臨時拉線不得拆除。

5.7 抱桿的拆除

在永久拉線安裝完畢后，即可拆除組塔抱桿。由于抱桿較高、較重，因此可以采取分部拆除的方法，即先利用φ80 mm×9 m鋼管抱桿將主抱桿逐節拆除至40 m左右的高度，然后利用已經組立完畢的鐵塔將剩余抱桿整體放到地面。

6 結語

在2011年5月15—30日期間，750 kV西寧—日月山—烏蘭輸電線路工程中采用落地抱桿分解組立的施工方法成功完成了3基LV形鐵塔的組立工作，其進度、質量、安全情況均達到了既定目標。

該工藝可充分利用現有規格的抱桿及配套工器具，不需要修筑可供大型設備進出的施工道路，占地面積小，節省了大量青苗賠償費用和施工道路修筑費用，因此能夠有效解決因施工道路和施工場地局限，大型吊車不能到位時LV形鐵塔組立的施工難題。

另外由于該工藝使用的是傳統的大截面抱桿及配套機具，對運輸道路及現場地形條件要求不高，能夠最大限度地減少對植被的破壞，有利于對西北地區當地生態環境的保護。

隨著特高壓輸變電建設高潮的到來，造價相對低廉的拉線塔還將陸續在西北地區應用，因此針對大型拉線塔組立進行類似施工工藝的研究和推廣適應了輸變電建設發展的需要，具有一定的社會效益和經濟效益。

［1］DL/T 5342—2006 750 kV架空送電線路鐵塔組立施工工藝導則［S］.

［2］DL/T 875—2004輸電線路施工機具設計、試驗基本要求［S］.

［3］GB 50389—2006 750 kV架空送電線路施工及驗收規范［S］.

［4］Q/GDM 121—2005 750 kV架空送電線路施工質量檢驗及評定規程［S］.

［5］李博之.高壓架空輸電線路施工技術手冊:桿塔組立計算部分［M］.北京:中國電力出版社，2008.

［6］李慶林.架空送電線路鐵塔組立工程手冊［M］.北京:中國電力出版社，2007.

［7］尚大偉.高壓架空輸電線路施工操作指南［M］.北京:中國電力出版社，2007.

［8］岑阿毛.輸配電線路施工技術大全［M］.昆明:云南科學技術出版社，2007.

［9］黃成云，丁宗保，馮海青.500 kV輸電線路兩柱式鋼管塔施工［J］.電力建設，2009，30(3):38-40.

［10］馬鳳臣，王洪英，丁寶民.750 kV線路工程LV鐵塔組立施工方法［J］.輸變電施工技術，2011(4):21-25.