大跨越施工抱桿鋼絲繩防扭裝置研究與應用

姚成凱，金鶴翔，李坤駿，周立宏，童 琦

（浙江省建設工程機械集團有限公司，浙江 杭州 310014）

1 研究背景

在特高壓線路施工過程中，大跨越工程是一種跨域江河湖海的工程，此類工程通常具有以下特點：①需要跨越大江大河或海峽港灣；②跨越寬闊水面的送電線路檔距大，一般設計檔距在1km 以上；③鐵塔高度高；④若位于海島，鐵塔與組塔設備還需要考慮抗臺風設計；⑤鐵塔結構件長且單件重；⑥施工環境比較惡劣。因此大跨越工程會對施工配套機具設備提出更高的要求。圖1 為螺山長江大跨越工程。

圖1 螺山長江大跨越工程

因安全性能高，雙平臂落地抱桿被用作大跨越工程中的專用組塔設備。在抱桿起吊塔材過程中，因為起升高度高，為防止在作業過程中起升鋼絲繩產生扭轉，抱桿所使用的鋼絲繩都為不旋轉防扭鋼絲繩，理論上在使用過程中，鋼絲繩不會發生扭轉。但是在實際使用過程中，起升鋼絲繩會在不同位置的滑輪卷繞，卷繞也會產生一定的應力，同時小車與吊鉤在往復運動過程中也會產生一定的順向扭轉力。因此起升鋼絲繩在使用過程中還是會存在一定的扭轉，從而使得吊鉤在吊裝過程中高空打轉，長期使用會影響鋼絲繩的使用壽命，從而影響施工安全。

2 現狀分析

如圖2 所示，現有雙平臂落地抱桿在使用過程中，雙耳板焊接在起重臂底部，突出于外廓，雙耳板通過銷軸組件連接于楔形接頭，起升鋼絲繩一側安裝在楔型接頭上，另一側卷繞于各位置滑輪。當起升機構工作并帶動吊鉤起升下降時，因大跨越工程作業高度高，當鋼絲繩發生扭轉時，楔形接頭與雙耳板連接處結構固定不動，無法釋放起升鋼絲繩扭轉過程中的扭矩，這種情況的發生，加大了鋼絲繩的磨損程度，減小了鋼絲繩的使用壽命。此外，由于此裝置中的耳板焊接在吊臂頭段底部，突出于吊臂頭部底面，在降塔時，若將抱桿雙平臂搖起，其收口尺寸較大。對于有嚴格天窗尺寸要求的鐵塔，該抱桿將無法順利通過鐵塔天窗，導致抱桿無法順利進行降塔，這樣抱桿就要在幾百米的高空進行拆臂，會存在一定的高空作業風險，影響現場施工人員生命安全。

圖2 原有鋼絲繩防扭裝置安裝示意圖

3 鋼絲繩防扭裝置的優化設計

根據原有防扭裝置所存在的缺陷，為了擴大防扭裝置的適用范圍，保證防扭裝置的安全性，優化了防扭裝置的結構，使其更具安全性、適用性。優化后的防扭裝置如圖3、圖4 所示，防扭裝置去除了底部焊死的耳板，在臂頭下弦桿前端上端面焊接防扭耳板，優化為可拆卸、可翻轉形式，整個防扭裝置由防扭耳板、防扭座、防扭結構、楔形接頭、限制角鋼、螺栓組件等組成。防扭座通過焊接在起重臂臂頭節下弦桿上平面的防扭耳板，使用兩組銷軸組件固定連接在臂頭上；在抱桿收臂時，可以拆除一組銷軸組件，并拉動位于防扭座上的把手，將其向上翻轉，固定在起重臂上，消除了抱桿在收臂時防扭裝置對抱桿收口尺寸的影響，保證了抱桿在降塔過程中能夠順利通過鐵塔天窗，避免收臂尺寸過大時進行高空拆臂操作。

圖3 鋼絲繩防扭裝置示意圖

圖4 防扭座和防扭結構

圖中，4 塊小擋塊分別焊接在2 塊防扭板的兩側，小擋塊開有圓孔，便于螺栓組件擰緊，防止防扭結構側移；防扭座和防扭結構通過一根軸連接，軸置于防扭座的凹槽上，并通過小擋塊上的兩個螺栓組件進行固定。螺桿帶孔螺栓將拉板座與軸連接，軸承右側設置有壓板等，防止軸承竄出；防扭裝置上的限制角鋼通過螺栓組件與防扭座上的角鋼連接，限制角鋼能防止防扭結構發生轉動，若起升鋼絲繩不發生扭轉，限制角鋼不必拆除，拉板座會被兩側的限制角鋼限制在很小范圍內。當起升鋼絲繩產生扭轉，拆除限制角鋼及螺栓組件，讓拉板座隨著起升鋼絲繩一起發生扭轉，就可使防扭結構也一起旋轉，釋放扭轉內力，減少了起升鋼絲繩的磨損并保證了鋼絲繩的耐用性，延長了鋼絲繩的使用壽命。

4 工程應用

優化設計后的可翻轉鋼絲繩防扭裝置在集團公司研制的T2T800 雙平臂落地抱桿中首次使用（圖5），該抱桿已于2022 年3 月，應用于南陽—荊門—長沙螺山長江大跨越工程中的371m 輸電雙子塔吊裝，此工程中單基塔重達4 400t。

圖5 防扭裝置的工程應用

此次工程順利完成組塔，驗證了該防扭裝置的可行性，在工作過程中，大大降低了起升鋼絲繩防扭的概率，提升了起升鋼絲繩的使用壽命，保障現場施工安全，同時在收臂過程中，因為收臂尺寸的減小，能夠順利通過鐵塔天窗，避免高空拆臂情況的發生。

5 結語

本文對鋼絲繩防扭裝置的優化設計大大降低了起升鋼絲繩在作業高度高、時間久、吊重較大的施工情況下產生的扭轉概率，同時使得鋼絲繩的扭轉力得以釋放，減小了鋼絲繩的磨損，讓施工過程更加安全。可翻轉式的設計也減小了抱桿收塔時的收口尺寸，降低抱桿拆臂風險，同時也拓展了電力抱桿的適用范圍。此防扭裝置兼容性強，為后續在不同的雙平臂落地抱桿中應用提供了參考。