一種組立特高壓鋼管塔的智能平衡力矩抱桿

王福海，黃　鵬，王寶利，張廣鴻，陳朝勇

（1.山東送變電工程公司，濟南　250118；2.國網山東省電力公司經濟技術研究院，濟南　250021；3.國網山東省電力公司，濟南　250001）

一種組立特高壓鋼管塔的智能平衡力矩抱桿

王福海1，黃鵬2，王寶利3，張廣鴻3，陳朝勇3

（1.山東送變電工程公司，濟南250118；2.國網山東省電力公司經濟技術研究院，濟南250021；3.國網山東省電力公司，濟南250001）

隨著1 000 kV特高壓交流輸電技術的大規模發展，特高壓雙回路鋼管塔在工程建設中得到了廣泛應用。針對錫盟—山東特高壓工程雙回路鋼管塔高度高、重量大、橫擔長等特點，基于安全和施工便利等多方面考慮，創新研究應用下頂升智能平衡力矩抱桿，有效解決鋼管塔組立難題，提升組塔施工效率及安全水平。

智能抱桿；鋼管塔；特高壓

0　引言

錫盟—山東1 000 kV特高壓交流輸變電工程第18標段線路起自河北省鹽山縣（8001號塔），止于濟南變電站（8178號塔），線路總長78.467 km，共有鋼管塔155基。工程全線采用雙回路鋼管塔設計，平均塔高108 m，平均塔重165 t，鋼管塔具有單件重量大、管材直徑大、橫擔長等特點，且鋼管塔組立受周邊地形條件影響大，對組塔安全要求較高。為進一步提升鋼管塔組立的安全性，應用下頂升智能平衡力矩抱桿組立鋼管塔施工技術，很好地解決了組塔難題。

1　吊裝方案選擇

18標段共有18種塔型、58種呼高，其中直線塔9種塔型，耐張塔7種塔型，終端塔1種塔型，換位塔1種塔型。具體分類統計如表1所示。

表1　鋼管塔分類統計

本標段鐵塔平均塔高達到108 m，單件塔材重量最大超過4 t，最大長度為11.941 m。鐵塔的塔身主材、塔身斜材和橫擔主材、部分橫擔斜材采用鋼管結構，塔身隔面、部分橫擔斜材以及全塔的輔助材采用角鋼構件。U型插板、十型插板、槽型插板、鍛造法蘭被廣泛地應用于鋼管塔結構各個部位。插板連接時，安裝所需要的空間以及碰撞問題影響安裝，增大施工難度，再考慮到鐵塔橫擔較長、重量較大，且只能水平就位的特點，采用常規的內懸浮外拉線抱桿進行鐵塔組立施工，難度較大。

本標段共有155基鐵塔，包括所有轉角塔、換位塔、跨越塔和部分施工地形不滿足外拉線布置的直線塔，選用下頂升智能平衡力矩抱桿組塔，使用塔機組立鐵塔所占比例在70%以上，以智能化的裝備來保證組塔的安全、質量和進度。

2　抱桿結構

2.1抱桿組成

下頂升式智能平衡力矩組塔抱桿QTZB100 （2050），如圖1所示，是根據特高壓鋼管塔安裝特點而研制的新型組塔用起重設備。該抱桿的吊臂、塔頂、回轉塔身、回轉上下支座、套架、塔身、底節，采用低合金結構鋼，回轉支承采用外齒形式，頂升系統采用液壓下頂升，起升機構、回轉機構及變幅機構均采用了變頻調速，配重系統采用智能平衡配重系統，可以實現在一定范圍內的智能平衡力矩功能。

該抱桿為水平起重臂架、小車變幅、上回轉自升式多用途組塔抱桿，最大幅度為20 m，最大起重量為5 t，起重量為全行程起重量，即在20 m幅度時起重量為5 t。

圖1　下頂升智能平衡力矩抱桿

2.2性能參數

抱桿塔頭采用單水平臂結構，水平臂與塔帽之間采用軟拉索連接，平衡臂附加可移動智能力矩平衡的活平衡配重系統（活配重）。抱桿塔身結構弦桿主材采用角鋼，材料Q420，接頭采用魚尾板銷軸連接，塔身提升采用液壓下頂升、地面加節方式。平衡重和起重小車采用可拆卸式，在抱桿拆卸時可以單獨降落到地面，起吊系統采用滑輪組及吊鉤，經轉向滑車引至卷揚機，卷揚機置于中節，主要性能參數如表2所示。

表2　抱桿性能參數

3　抱桿安裝

抱桿安裝前應該了解組塔現場布局和土質情況，清理周圍的障礙物，并對抱桿基礎節的地基強度進行確定。本抱桿使用時地基的設計承載力為不小于0.08 MPa。安裝使用時，需專業技術人員在現場進行指導，以便正確迅速架設抱桿，達到可頂升加節的位置。

3.1安裝基礎節

以塔位中心樁為準，抱桿中心與塔位中心樁重合，在塔位中心安裝底座的位置平整地面，平整好土地后鋪上4塊5 200 mm×1 500 mm×16 mm的鋼板，鋼板鋪設方式為：平整地面后先鋪設2塊，然后垂直在上面再鋪設2塊，位置關系如圖2所示。

圖2　抱桿安裝位置關系

開好輔助安裝尺寸線，放置底座，利用水平儀檢測4個基礎鋼箱安裝的水平度，誤差不大于0.1%。

安裝十字撐桿，十字撐桿底部可先用枕木墊高200 mm，待安裝整個基礎節后取出枕木。

安裝斜撐、橫梁、將十字撐桿與基礎塊用螺栓連接。

安裝水平軟拉索。基礎節安裝后，需將水平拉索按圖將基礎節與鐵塔連接牢固，采用9 t手扳葫蘆、10 t卸扣和Φ24鋼絲繩套，連接于塔腳的施工孔上。水平拉索的實際最大拉力 6 t，預拉力 1 t，選用直徑24 mm的鋼絲繩，其破斷拉力不小于354 kN，滿足要求。

3.2安裝爬升架

將爬升架與十字撐桿連。安裝斜拉索，需將斜拉索按圖將基礎節與鐵塔連接牢固，采用9 t手扳葫蘆、10 t卸扣和Φ24鋼絲繩套，連接于塔腳的施工孔上。斜拉索實際最大拉力8 t，預拉力3 t，選用直徑24 mm的鋼絲繩，其破斷拉力不小于354 kN，滿足要求。斜拉索安裝見圖3。安裝平臺、頂升機構、爬升架滾輪和升節機構。

3.3安裝標準節

將塔身3個節拼裝后吊裝與基礎節相連，用8個魚尾板銷軸緊固好，安裝時注意爬梯的方向，標準節上有踏步的一面應位于頂升油缸的一側。

圖3　斜拉索安裝

3.4吊裝上、下支座、回轉節、過渡節、起升機構總成

在地面上先將上、下支座以及回轉機構，起升機構、回轉支承、回轉節、平臺等裝為一體。將這一套部件吊起安裝在標準節上，使下支座的4個接耳與標準節的魚尾板以銷軸連接。

3.5吊裝塔頂

在地面上將塔頂部件安裝好，然后用吊車將塔頂吊起至過渡節上方，用銷軸使它們連接在一起。把軟拉索在塔頂這部分安裝好。

3.6平衡臂的安裝

在平地上拼裝好平衡臂后，將平衡臂吊起來，安裝在過渡節的對應接頭上，并固定完畢，再抬起平衡臂成一角度安裝平衡臂軟拉索，安裝好平衡臂拉索后，再將吊車卸載。

3.7起重臂的安裝

在平地上拼裝好起重臂后，將起重臂吊起來，安裝在過渡節的對應接頭上，并固定完畢，再抬起起重臂成一角度安裝起重臂軟拉索，安裝好起重臂拉索后，再將吊車卸載。

3.8安裝起重小車、平衡臂小車、變幅機構、配重

利用起升機構及起重臂、平衡臂上的滑輪組，穿好起升鋼絲繩，把小車分別安裝好；安裝小車時要注意小車的維修吊籃方向，不能與變幅機構的電機干涉。安裝變幅機構，穿好變幅鋼絲繩。安裝配重。

3.9穿繞起升鋼絲繩

將起升鋼絲繩引出經塔頂導向滑輪后，再繞過在起重臂根部的起重量限制器滑輪，再引向小車滑輪與吊鉤滑輪穿繞，最后，將繩端固定在臂頭上。

3.10接電源及試運轉

當整機按上述的步驟安裝完畢后，在無風狀態下，檢查塔身軸心線對支承面的側向垂直度，允許誤差為0.4%；再按電路圖的要求接通所有電路的電源，試開各機構進行運轉，檢查各機構運轉是否正確，同時檢查各鋼絲繩是否處正常工作狀態，是否與結構件有磨擦，所有不正常現象應予以排除。

如果安裝完畢就要使用抱桿工作，就必須按要求調整好安全裝置。

4　鋼管塔吊裝

4.1塔腳板及塔腿段吊裝

塔腳板及塔腿段吊裝使用25 t吊車，每個塔腳板分段進行吊裝，就位時應使主材保持一定的斜率對準螺孔緩慢落下，以免損壞地腳螺栓絲扣。塔腿段分解吊裝，先吊裝四腿主材，再吊裝水平桿，最后吊裝斜桿。

4.2塔身段吊裝

吊裝主材時使用專用的吊裝螺栓；吊裝就位過程中，根據法蘭上對位貼位置，調整吊裝主材就位位置。

吊裝橫桿時在鐵塔下段，根開尺寸較大的水平橫桿采用單桿起吊，橫桿采用吊帶綁扎。在橫桿中部靠兩端各1/4距離拴2個吊點，中部以倒鏈收緊，并在兩端各拴1根控制繩。

吊裝斜桿時在主材與水平材的接頭處掛滑車，在塔腿設地面轉向滑車，利用Φ13鋼絲繩通過滑車與大斜材在底部連接，作為大斜材的輔助吊繩，用以輔助大斜材下部的就位。

由于鐵塔下段水平材長度較大，受其自重影響，中間會向下彎曲，致使大斜材的空間距離不夠。因此就位時先就位大斜材上端與水平材相連的聯板，然后解除吊點，用吊鉤略提升水平橫材中間節點處（注意吊鉤受力不能過大），使水平橫材中間略微拱起，利用輔助起吊繩配合手拉葫蘆將斜材下端就位。

塔身組片吊裝時鐵塔下部組成穩固結構的橫斜材，將橫斜桿組片后同時起吊；鐵塔上部塔材重量較輕，將整段主輔材組片后同時起吊。組片吊裝時，保持起吊件與塔身距離不小于3 m，起吊斜材提升到稍高于就位點停止提升，使用1 t倒鏈調整斜材上4個插板分別位于主材就位板正上方，然后慢慢回松起

吊繩，通過尖扳手等工具使斜材上的插板和對應的

主材上的就位板對齊就位。

4.3抱桿附著連接

當組塔所需工作高度超過獨立高度時，須進行塔身附著安裝。

附著裝置是由套環框架和鋼絲繩、套環、滑車等組成，其中鋼絲繩、套環、滑車等由項目部準備。它主要是把抱桿固定在建筑物的柱或梁上起著依附作用。使用時套環框架套在標準節上，拉緊附著四邊的鋼絲繩，依靠附著的限位輪控制標準節與附著的間隙，從而保證標準節的限定位置。在規定位置安裝柔性附著并收緊，即使用直徑24 mm鋼絲繩和9 t手扳葫蘆分別固定在塔機附著套架和鐵塔主材的臨時掛孔上。第一道附著的安裝高度不大于25 m，其余每兩道附著間的距離不大于20 m。

4.4鐵塔橫擔、地線支架吊裝

工程直線塔、跨越塔上橫擔（包括地線支架）的重量均超過5 t，按照抱桿使用吊裝重量限制，將每側的導線上橫擔和地線支架組裝成兩段，分段吊裝；中下橫擔重量小于5 t的，每側橫擔整體組裝后吊裝。吊裝順序：從下往上依次吊裝，先下橫擔，再吊中橫擔，最后上橫擔、地線支架。以本標段最大直線塔為例，具體參數及吊裝方式如表3所示。

表3　SZ30106直線塔橫擔參數及吊裝方式

圖4　直線塔橫擔吊裝示意

直線塔橫擔分段吊裝時均采用四點起吊，如圖4所示。吊點分別設置在節點處，外側兩吊點分別穿一只50 kN鏈條 （手扳）葫蘆，內側兩吊點采用2根Ф24鋼絲繩。

4.5抱桿拆除

當吊裝工作完成后，將配重松至地面拆除，將主吊鉤與副吊鉤收支吊臂根部。將起吊鋼絲繩抽出，啟動牽引機收緊吊臂。拆除吊臂上的拉桿，將吊臂收起，與抱桿頭部固定在一起，塔機吊臂收起以后，利用抱桿的液壓頂升機構拆除抱桿標準節，拆除過程與安裝過程相反。當抱桿拆除至基本段后，用吊車等輔助系統將基本段拆除。

5　結語

特高壓雙回路鋼管塔具有高度高、基礎跟開大、單件重量大等特點，組塔施工過程與常規的角鋼塔施工方法區別較大。在施工中采用下頂升智能平衡力矩抱桿，因其不需要設置外拉線，有效解決了地形條件差的塔位的鋼管塔的組立難題；利用下頂升系統，有效降低了人力、物力的投入；采用智能平衡力矩系統，自動化程度高，安全性能優良，操作簡便實用，極大提高了鋼管塔組立的施工效率。

A Smart Balance Moment Derrick of UHV Transmission Towers

WANG Fuhai1，HUANG Peng2，WANG Baoli3，ZHANG Guanghong3，CHEN Chaoyong3
（1.Shandong Electric Power T&T Engineering Company，Jinan 250118，China；2.Economic&Technology Research Institute，State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250021，China；3.State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China）

With the rapid development of 1 000 kV UHV engineering construction，double circuit steel tube tower has been widely used in engineering.Double circuit power steel towers used in Ximeng-Shandong UHV engineering have characteristics of high altitude，heavy weighty and large length for the cross arm.Based on considerations of safety and convenient construction，the jack-up smart balance moment derrick is applied，which can solve the steel pipe tower assemble problem effectively，and enhance the efficiency and safety of assemblage tower construction.

smart derrick；steel tube tower；ultra-high voltage

TM75

B

1007-9904（2016）07-0060-05