內懸浮內拉線抱桿分解組塔在東非高原雨季的研究和探討

羅雨桃

（北方國際合作股份有限公司，北京100043）

1 引言

在近幾年來，中國的“一帶一路”政策引導，非洲相關國家基礎設施快速發展，用電負荷迅猛增加，原有的輸電網絡已經不能滿足用電發展的需要，將新建一批高壓輸電線路。

對于交通很不發達的東非高原，高山連綿起伏，海拔從幾百米上升至3 km，地勢落差較大，輸電線路主要穿梭于高山和峽谷之間，鑒于此種地勢，設計時鐵塔接腿采用了高低腿方式，彌補了地勢帶來的弊端。面對東非高原山地，設計問題解決了，可是實際施工困難卻非常艱巨，尤其是鐵塔組立施工，鐵塔體積大，重量重，起吊安裝困難等施工難度尤為突出，大型施工機具，例如吊車等很難進入到每一個鐵塔基礎位置，再加之工期緊，根據工程總施工進度安排，鐵塔組立施工主要集中在4月至10月，此段時間正值東非高原的埃塞俄比亞小雨季和大雨季。要在確保施工安全和質量的前提下，提高施工進度，控制施工成本。鐵塔組立施工是整個工程的關鍵工作，自由時差和總時差均最小。為了不影響后續放線施工和總工期，鐵塔組立施工不能有任何延誤。面對以上各種困難，通過科學分析和仔細計算最終確定組立鐵塔的最佳施工方案——內懸浮內拉線抱桿分解組塔方式組塔。該方法機動靈活，不受現場環境、地勢的影響，尤其是針對東非高原雨季后其他機械（如吊車、鏟車等）因道路無法進場施工的前提下，受天氣影響小，并且可同時開展多個施工班組施工，施工進度不受影響，施工成本低，綜合效率高。

2 施工環境和鐵塔分解計算

2.1 施工環境

埃塞GDYW-2400 kV輸電線路項目工程是埃塞俄比亞電力公司建設的DG3水電站電力送出輸電工程（本文重點闡述施工的標段為GD3水電站-Yirgalem變電站的391基鐵塔），為400 kV同塔雙回線路。鐵塔391基，重量合計11139.92 t。該區域共有4種塔型，包括直線塔DS、普通耐張塔DA、換位耐張塔DATS，以及大轉角塔兼終端塔DT。其中直線塔270基，耐張塔121基。該區域主要以山地為主，海拔從800 m到3 km，同一基塔位基礎頂面高差少則幾米，多則20余m。

2.2 組塔工程量分解和重量計算

如表1、表2所示。

3 鐵塔組立-內懸浮內拉線抱桿分解組塔

3.1 施工現場布置（見圖1）

3.2 主要工器具選擇

表1 塔型、段別分解表

表2 塔型、數量及塔重計算

圖1 現場布置圖

3.2.1 抱桿

本工程采用550 mm×550 mm×23 m鋁合金抱桿，重量20 kg/m，抱桿總重約0.5 t。抱桿允許軸向壓力≤8.5 t，懸浮起吊時抱桿傾斜角不宜超過5°，最大不得超過10°。

3.2.2 上拉線

使用Φ15.5鋼絲繩，用3 t手扳葫蘆控制。

3.2.3 承托繩

DS、DT型塔使用Φ19.5鋼絲繩，不同長度進行裝配式接長調整，用10 t卸扣和6 t手扳葫蘆連接。DA、DATS型塔使用Φ21鋼絲繩。不同長度進行裝配式接長調整，用10 t卸扣和 6 t手扳葫蘆連接。

3.3 技術規定

（1）抱桿的有效高度L1與座深L2比例為7：3，即L1≤16 m，L2≥7 m，見圖2所示。

圖2 抱桿系統布置示意圖

（2）控制繩使用要求

控制繩對地夾角≤45°，磨繩地錨對塔位中心距離≥1.2倍塔高，腰滑車的滑輪邊緣至主材的距離不宜大于300 mm，固定底滑車的鋼繩套應使用2根，夾角應小于90°。

（3）地錨使用要求

地錨抗拔力計算：

地錨規格選用3 t鐵地錨，分別列出土壤密度及計算抗拔角值，受力方向與地面夾角均按45°考慮，如圖3。

圖3 地錨布置圖

土中地錨承載能力Q≤0.0098Vbγ/K/sinα

Q—地錨容許抗拔力kN，Vb—地錨抗拔的土壤體積 m3，d—圓柱地錨的直徑或矩形地錨的寬度m，l—地錨長度m，h—地錨埋入深度m，α—地錨受力方向與水平方向夾角，ψ1—土壤的計算抗拔角，K—安全系數，與地錨的重要性有關，可取2.0～4.0，γ—土壤的容重 kN/m3。

表3 土壤分類表

3.4 施工方法

3.4.1 抱桿系統的組裝

（1）抱桿分段連接時，接頭要平整以利于腰環順利通過，內法蘭連接螺栓要緊固。

（2）朝天滑車應與抱桿套接，且應用制動螺栓與抱桿加以固定，同時朝天滑車應能隨起吊繩的移動而移動。

（3）承托系統的作用是支持抱桿，由下拉線、調節器和平衡滑車組成，其在塔上的布置如圖4所示。

（4）對于鐵塔根開較大，拉線采取可調方式，即鋼繩加手扳葫蘆及短繩套組合。其中承托繩2根，上拉線4根。根據施工班組施工習慣的不同，上拉線也可采用“通天”拉線，即上拉線加長，通過腰滑車后引至塔腳，通過轉向滑車固定于相鄰塔腳主材，在地面用通過式葫蘆調整拉線長度及抱桿傾斜角度。

圖4 承托系統圖

3.4.2 抱桿起立

利用已組塔腿起立抱桿。操作步驟為：將抱桿按地形順線路（或橫線路）平直地擺布在鐵塔中心線上，用“V”字起立系統拉起抱桿，如圖5所示。

圖5 抱桿起立圖

3.4.3 抱桿提升

（1）綁好上下腰環，使抱桿在鐵塔結構中心直立。

（2）松去上拉線系統，移至新的綁點綁好，并按要求綁好（4根拉線新的固定位置要對稱、固定方式要相同）。

（3）布置提升抱桿用磨繩，從塔上連接點開始，依次通過朝地滑車、腰滑車、底滑車引向絞磨。

（4）啟動絞磨，把抱桿稍微提升，解去承托繩。

（5）停止牽引，把承托繩固定在新的位置。

（6）回松磨繩，調整上拉線的手扳葫蘆，使拉線受力，抱桿正直。

（7）松去提升抱桿的磨繩，解開腰環繩，做好起吊構件準備，示意圖如圖6所示。

圖6 提升抱桿圖

3.4.4 抱桿拆除

（1）按照提升抱桿步驟的逆過程，將抱桿降低到頭部低于塔頂并用鋼繩套臨時固定。

（2）用鋼絲繩套將起重滑車掛在塔頂部適當位置，將牽引繩返到抱桿頭部。

（3）將抱桿尾部用小繩控制好。

（4）啟動絞磨輕微提升抱桿使臨時固定鋼繩套松弛后拆除，磨繩緩松將抱桿從塔中間緩速平穩落到地面，分段拆除。

3.5 鐵塔分解吊裝

3.5.1 吊重限制

（1）本工程各種塔型的塔身吊裝，根據吊件重量和長度可采用自然分段和組合段吊裝，但起吊重量做如下限制：

抱桿座地：單吊重量不得超過2.5 t。

抱桿懸浮：直抽時單吊重量不得超過1.5 t；返1-0滑車時單吊重量不得超過2.4 t。

3.5.2 塔身吊裝

（1）單腿吊：針對塔腿、下口寬度超過8 m的塔身、分解成兩片的超過2.4 t的塔身部分，采取此吊裝方式。單根主材帶側面輔材吊裝，對于主材組合后長度不超過12 m的可合吊。

（2）單片吊：針對下口寬度小于8 m，并且分解成兩片的小于4 t的塔身部分，采取此吊裝方式。

3.5.3 輔材的吊裝

輔材吊裝采用X型鐵吊花的方式。X型輔材的重量不大，但由于其斜材較長、柔度較大，所以吊件在地面要做好補強，防止彎折變形。

3.5.4 橫擔吊裝

（1）耐張塔及直線塔地線橫擔的吊裝

采取單側整體吊裝方式，如圖7所示，需保證抱桿露出塔頂高度滿足橫擔就位要求。吊點繩使用“V”型套，綁在上就位點第2個節點處；起吊時主要是后側起吊繩受力，在上就位點每側安裝上一顆螺栓，吊件開始下落時主要是前側起吊繩受力，下就位點就位。控制繩設2根，上控制繩綁在起吊點對側主材上、控制吊件整體對塔距離；下控制繩綁在吊件下部，控制吊件下部對塔距離及吊件整體角度。

（2）導線橫擔的吊裝

對DS、DA、DT、DATS型塔的導線橫擔，由于重量較輕（0.66～1.13 t），均采用單側橫擔整體吊裝方式。吊裝時，需在地線橫擔掛1個轉向滑車。

4 質量保證體系

圖7 地線、導線橫擔吊裝圖

4.1 組織機構

為保證本鐵塔工序質量保證措施的順利實施，成立以項目經理為組長，項目班子成員為副組長的質量管理領導小組。

4.2 施工前準備

組塔施工前必須對施工班組所有人員進行交底，明確組塔工序的各種質量要求。組塔前需對塔位中心、塔型進行核對。

4.3 材料檢查

塔材、螺栓經過檢查合格，無掉鋅、彎曲、變形等缺陷。

4.4 鐵塔組立

組塔施工前，對所有進入現場的工器具進行檢查，確保工器具正確使用。對較長的斜材，在不影響構件起立的情況下，應在構件起立后安裝，防止在構件起立過程中變形。本工程螺栓緊固力矩按如下標準進行施工和檢驗。

M12-4000（N.cm）；M16-8000（N.cm）；M20-10000（N.cm）。

4.5 鐵塔驗收

鐵塔組立后，施工班組要及時進行自檢驗收。施工班組自檢后要及時上交自檢記錄，以便項目部進行復檢。對在檢查中發現的問題要及時處理，不能立即處理的要有記錄，便于以后處理。

5 安全保證體系

5.1 安全管理組織機構

為保證本鐵塔工序安全保證措施的順利實施，成立以項目經理為組長，項目班子成員為副組長的安全領導小組。

5.2 施工前準備

參加組塔人員必須做到“三熟悉”：熟悉鐵塔安裝圖，熟悉立塔方案，熟悉安全措施。嚴禁違章作業、違章指揮、違反勞動紀律，組塔施工人員必須服從指揮。

5.3 組塔施工

進入施工現場必須戴安全帽；高空作業人員必須系安全帶，安全帶不得低掛高用。上拉線綁扎在塔身主材節點下方，葫蘆調好抱桿后必須系死滑鏈，起吊前必須仔細檢查各部系統的可靠性。下拉線必須連接可靠，綁扎牢固，注意連接主材位置應為節點上方，防止下拉線滑動。施工中，塔上作業應避免和地面組裝作業垂直交叉進行。如必須同時進行時，在構件起吊過程中地面應暫停作業，防止發生高空物體墜落傷人。

5.4 現場應急措施

為了便于處理現場可能發生的意外事件，施工現場應配備必要的急救常用藥品。

6 文明施工要求

6.1 尊重當地習俗

施工中，要和當地政府和群眾搞好關系，尊重當地的風俗習慣。

6.2 文明施工

注重文明施工生產，長抓不懈，和當地政府和群眾友好文明交流，維護項目部、公司和國家良好形象。

6.3環保措施

施工中盡量減少損壞植被及青苗，地錨坑在施工后應及時恢復。各種包裝物、包裝袋等統一回收清理，禁止污染環境。施工完畢，做到現場“工完、料盡、場地清”。

7 結束語

內懸浮內拉線抱桿分解組塔能很好的滿足東非高原因為天氣、地形、工期等要求，不需要投入大型施工機械，成本相對較低，且施工進度可控，調整靈活，綜合效率高，能夠按照施工計劃完成既定任務。輸電線路鐵塔組立施工的建設項目是針對各種各樣的地形組合和安裝，組塔過程中，應充分考慮實際施工條件和環境、地理位置、建設需求等，建立安全、高質量、高效率的工程項目。