特高壓鋼管塔橫擔吊裝工具的研制

李盛龍

(東北電力設(shè)計院，吉林長春 130021)

0 引言

某特高壓交流輸電示范工程是我國首個百萬級同塔雙回路特高壓交流輸電工程，經(jīng)國家發(fā)改委批復(fù)建設(shè)，它的建成，對大型煤電基地電力外送，加強電網(wǎng)受電能力和可靠性，緩解地區(qū)供電緊張局面，推動特高壓輸電技術(shù)的進一步發(fā)展具有重要意義。

該特高壓輸電線路采用鋼管塔雙回架設(shè)，平均塔高達100 m，塔重達190 t，鐵塔橫擔單側(cè)長達23 m，重達5 t，并且本標段與800 kV直流線路平行。因此在施工場地受限下，超長、超重橫擔的吊裝問題成為了工程施工的難點。

在特高壓雙回路輸電線路鐵塔組立施工中，上橫擔及地線支架就位組裝時，因其重心點距離塔身中心較遠，偏拉繩的拉力較大，當現(xiàn)場施工地形受限制時，其施工難度大增，所以其吊裝方法是施工中的難點。采用常規(guī)的懸浮抱桿無法滿足這種長距離橫擔的安全高效吊裝工作，必須開發(fā)研制一種新的工器具才能安全、高效的完成鐵塔組立工作。

1 鋼管塔橫擔吊裝方案

通過對鐵塔圖紙的認真分析后發(fā)現(xiàn)，鋼管塔材頂部鋼管封口板有4個施工孔，利用φ40施工孔連接人字抱桿，類似汽車吊吊臂傾斜后垂直起吊原理［1］，能夠滿足施工的要求。

結(jié)合鐵塔的結(jié)構(gòu)特點，通過對施工現(xiàn)場的場地分析，確定采用2套人字抱桿同時安裝后，同時垂直起吊鐵塔橫擔，鐵塔橫擔一邊先起吊就位另一邊先不就位，使兩邊受力平衡(如圖1所示)，大大減輕了所有工器具的受力，解決場地狹小、吊裝困難等難題，同時提高了施工效率。根據(jù)鐵塔組立理論受力計算可以得出，本工程橫擔吊裝時，單根人字抱桿軸心壓力最大值為37.15 kN，考慮2.5倍安全系數(shù)，抱桿的最大允許軸心壓應(yīng)力為93 kN，為確保能夠吊裝5.5 t的吊件，抱桿設(shè)計最大允許軸心壓力為100 kN［2］。

圖1 采用人字輔助抱桿吊裝上橫擔

2 特高壓鋼管塔橫擔吊裝工具的研制

根據(jù)施工的條件，通過比較和研究，研制加工了人字抱桿。抱桿底部采用插板形式與塔頂旋轉(zhuǎn)支座聯(lián)接，插板預(yù)彎6.7°焊接，確保與支座垂直安裝。抱桿身部采用□400×400抱桿，共分3節(jié)，每節(jié)5 m。聯(lián)箱采用梯形狀，以確保抱桿成人字打開，聯(lián)箱設(shè)置一個鉆孔，供聯(lián)接軸安放聯(lián)接。聯(lián)接軸長1.5 m，軸上設(shè)置12個施工孔，方便調(diào)節(jié)聯(lián)箱位置，調(diào)節(jié)人字抱桿的根開。起吊板中間設(shè)置一個鉆孔，通過鉆孔與聯(lián)接軸聯(lián)接，上下各設(shè)一個施工孔，一個與主抱桿聯(lián)接實現(xiàn)調(diào)幅，一個與吊件聯(lián)接實現(xiàn)起吊。

將人字輔助抱桿進行力學(xué)試驗實測，通過壓力試驗，抱桿能夠承受10 t壓力10 min，壓力試驗符合要求;安全性方面，在多次操作實驗中未出現(xiàn)失敗的情況，安全性也符合要求。

人字輔助抱桿實物圖見圖2。

圖2 人字輔助抱桿實物圖

3 使用特高壓鋼管塔橫擔吊裝工具進行鐵塔組立施工

3.1 主抱桿

本工程組立鋼管塔選用角鋼格構(gòu)式800 mm×800 mm×35.8 m四方抱桿，兩端為長度3.5 m的變截面，中部由8節(jié)長度為3.6 m等截面結(jié)構(gòu)段組成，全長35.8 m，整套抱桿總重3.2 t，使用時可以根據(jù)現(xiàn)場需要，用8.8級M20螺栓連接組合成不同長度。抱桿最大軸心承載力為708.46 kN，允許軸心壓力［N］=250.4 kN。施工使用控制起吊繩與垂直線夾角θ在15°以內(nèi)、控制繩對地夾角ω≤30°、抱桿拉線對地夾角 Φ≤45°、抱桿傾角 δ≤10°，施工起吊重量不大于5 000 kg［3］。抱桿的吊裝滑車組采用80 kN走二走二，兩側(cè)各一套起吊滑車組。滑車組懸掛在抱桿頂部的專用掛孔中。

3.2 人字輔助抱桿

本工程吊裝上橫擔采用400 mm×400 mm四方人字抱桿，用6.8級M16螺栓連接組合成不同長度，便于搬運和轉(zhuǎn)移。抱桿中部結(jié)構(gòu)段采用等截面400 mm×400 mm，兩端結(jié)構(gòu)段采用變截面，頂端截面160 mm×160 mm，底端截面400 mm×400 mm，結(jié)構(gòu)段最重206.14 kg(抱桿頂端)，最輕123.73 kg(3 m段)，按照高度21 m組合(上節(jié)5 m+下節(jié)5 m+中節(jié)5 m+中節(jié)3 m+中節(jié)3 m)，抱桿總重984.7 kg。允許軸心壓力為62.4 kN，人字抱桿起吊滑車組采用80 kN走二走二。

3.3 直線塔地線支架及上橫擔吊裝

在主材頂部施工孔安裝兩個輔助人字抱桿，抱桿長度根據(jù)地線支架與上橫擔的長度調(diào)整為13 m，并通過走二走二8 t滑車組與抱桿頂部連接，實現(xiàn)人字抱桿的調(diào)幅，底部通過走二走二8 t滑車組與吊件連接，實現(xiàn)支架橫擔的起吊。吊裝時，先吊裝單側(cè)橫擔，另一側(cè)橫擔調(diào)幅繩及起吊繩系在塔身上，并用葫蘆收緊，以平衡另一側(cè)吊重。吊裝一側(cè)橫擔后，將其螺栓緊固，然后將調(diào)幅繩及起吊繩系在塔身上，用葫蘆收緊，開始吊裝另一側(cè)橫擔。待兩側(cè)螺栓緊固完成后方可松開所有調(diào)幅繩及起吊繩［4］。

直線塔橫擔吊裝設(shè)置4個吊點，吊點分別設(shè)置在節(jié)點處，外側(cè)兩吊點分別各穿一只6 t葫蘆，內(nèi)側(cè)兩吊點采用2根φ21.5×10 m鋼絲繩。具體吊裝方法見圖3。

圖3 地線橫擔吊點綁扎方式示意圖

圖4 橫擔吊點綁扎方式

3.4 直線塔中橫擔吊裝

利用上橫擔φ40施工孔及塔身兩個綁點，設(shè)置兩條φ21.5鋼絲繩，中間掛一個8 t滑車，用于起吊橫擔，牽引繩通過塔身引至地面絞磨。橫擔吊裝設(shè)置4個吊點，吊點分別設(shè)置在節(jié)點處，外側(cè)兩吊點分別各穿一只6 t葫蘆，內(nèi)側(cè)兩吊點采用2根φ21.5×10 m鋼絲繩［5］。中橫擔吊點設(shè)置及綁扎方式與上橫擔相同，橫擔吊點綁扎方式如圖4所示。

4 結(jié)語

這次采用該套特高壓鋼管塔橫擔吊裝工具——人字輔助抱桿進行特高壓鋼管高塔的特長橫擔吊裝工作，實現(xiàn)了“滿足最大吊重5.5 t，吊裝橫擔最長達25 m，能完成工程橫擔吊裝任務(wù);具有高安全性，低成本的特點”這兩大目標。共完成了 SZ321，SZ322，SZ323，SK321，SJ321，SJ322，SJ324，SJ325 等 8 種塔型的上橫擔吊裝工作，施工現(xiàn)場工人對其給予了很高的評價，這種施工技術(shù)受到業(yè)主和監(jiān)理的一致好評。

［1］鄭懷清，熊織明，王曦辰.1 000 kV特高壓線路鐵塔組立技術(shù)［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2008，32(20):15-19.

［2］江 明，郭玉瑩.鋁鋼組合式抱桿穩(wěn)定臨界力計算及分析［J］.電力建設(shè)，2006，27(12):24-26.

［3］劉 超，陳 平，張興虎.40 m全鋼抱桿試驗研究與分析［J］.電力建設(shè)，2008，29(7):35-37.

［4］吳昊亭.500 kV輕型落地式回轉(zhuǎn)雙平臂鋼抱桿的特殊環(huán)境組塔施工應(yīng)用［J］.電力建設(shè)，2012，31(8):32-37.

［5］黃成云，朱冠晏，殷傳儀.特高壓黃河大跨越鐵塔塔頭吊裝［J］.電力建設(shè)，2008，29(4):20-23.

［6］周煥林，葉建云，羅義華.舟山大跨越高塔抱桿現(xiàn)場試驗［J］.電力建設(shè)，2009，30(8):63-65.