±800 kV直流輸電線施工中的線路鐵塔組立的施工計算方法

于業(yè)眾

（新疆送變電有限公司，烏魯木齊 830000）

1 引言

目前，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步，輸電線路鐵塔組立施工技術(shù)越發(fā)成熟，常見的施工方法越來越多，為確保施工后的電力系統(tǒng)能夠維持平穩(wěn)運行，盡可能避免出現(xiàn)電力工程風(fēng)險，施工時應(yīng)結(jié)合實際狀況選擇最合適的施工方法，從而有效保證施工質(zhì)量，實現(xiàn)電能正常輸送。

2 工程概況

本文選取了白鶴灘至浙江±800 kV特高壓直流輸電線路工程作為研究對象進(jìn)行分析，該項目起止點分別為重慶市綦江區(qū)橫山鎮(zhèn)桂圓村南（SN2192#塔）、重慶市武隆區(qū)趙家壩（SN2339#塔）。線路覆蓋范圍內(nèi)，96%的地區(qū)為山地，剩余4%為高山，海拔高度控制在360~1 000 m。此外，項目基準(zhǔn)風(fēng)速擬定為27 m/s，覆冰厚度可達(dá)10 mm，路徑長度約為77 km，整個項目共計包含102基直線塔、42基耐張塔。

3 索具受力計算

3.1 參數(shù)條件

1）塔身外抱桿長約25 m，抱桿朝向吊件一方的傾斜值上限為3°。

2）吊件質(zhì)量G1為6 009 kg。

3）本項目使用的是“走二走三”（穿繞2根繩索稱“走二”滑車組，穿繞3根繩索稱“走三”滑車組）滑車組，其傾角β設(shè)為10°。起吊滑車組質(zhì)量G2為469 kg。

4）控制繩自重G3為123 kg。

5）計 算 被 吊 構(gòu) 件 的 質(zhì) 量G=（G1+G2+G3）K=（6 009+469+123）×1.2=7 921.2 kg（K為動荷系數(shù)，取1.2）。

6）控制繩受力F計算：

式中，β為起吊滑車組軸線和鉛垂線之間的夾角，（°）；ω為控制繩和地面之間的夾角，（°）。

項目使用了2根φ11 mm的鋼絲繩，每根鋼絲繩受力上限達(dá)897.5 kg，其安全系數(shù)達(dá)8.3，滿足設(shè)計規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 起吊繩受力及選擇

起吊繩滑車組、吊點繩合力計算公式如下：

式中，T為起吊滑車組的合力，kN。

吊點繩2根采用4點綁扎，其單根受力狀況如下：

式中，F(xiàn)1合為2根控制繩靜張合力，kN；F吊為吊點繩靜張力，kN。

項目使用了2根φ21.5 mm的鋼絲繩，其中每根鋼絲繩受力2 985 kg，該鋼絲繩破斷力達(dá)29 600 kg，安全系數(shù)可達(dá)9.9，能夠達(dá)到設(shè)計規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

4 施工工藝

4.1 底座安裝

開始安裝抱桿之前，應(yīng)選派專業(yè)人員對抱桿底座進(jìn)行加固處理，并在其表面安設(shè)鋼板，確保地耐力超過0.06 MPa，面積設(shè)計為3.5 m×3.5 m。處理完畢后，將4塊鋼模板拼接成一個完整的基礎(chǔ)底板，模板相接位置使用螺栓進(jìn)行連接，拉線使用的是9 t手板葫蘆+φ21.5 mm鋼絲繩套，其中一側(cè)與鋼模板相連，另一側(cè)則連接在塔腿。

4.2 抱桿起立

1）在抱桿底端安設(shè)鋼板，安設(shè)之前，應(yīng)先找平基面，確保底座和基面能夠緊密連接在一起，各個位置受力狀況一致。

2）參照鐵塔需求為其配備抱桿標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、頂節(jié)，確保抱桿的高度能夠超出鐵塔高度6 m以上。

3）為液壓倒裝架安設(shè)底座，對底座平板和地面接觸位置進(jìn)行處理，確保其水平面一致后，再開始后續(xù)的組裝工作。

4）依次連接倒裝架各個主體部分，將導(dǎo)軌、頂升小車固定在桿段上，借助連接橫撐將所有構(gòu)件連為一個整體。

5）上述準(zhǔn)備工序全部完成后，開始拉升抱桿，其高度控制在2.3 m為宜[1]。

6）2 m段準(zhǔn)備完成后，借助倒裝架底座滾輪，由施工人員親自操作，順著滾輪將其順利推入倒裝架之中，令其與螺栓緊密連接在一起。

7）將連接在頂升小車、抱桿上的連接螺栓全部拆除，撤除油缸、頂升小車，將其和被提升段緊密連接在一起，緩慢向上抬升2.3 m，為下一階段的施工進(jìn)行鋪墊。

8）按照上述流程依次安裝，直至立柱5段標(biāo)準(zhǔn)節(jié)全部安裝完成，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高度不得超出倒裝架高度1m以上，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)中主要包含回轉(zhuǎn)體、搖臂、桅桿、起吊滑車組鋼絲繩等。抱桿組裝完成后，需借助經(jīng)緯儀探測其垂直狀況，借助拉線適當(dāng)調(diào)整，保證其垂直度滿足設(shè)計規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 落地內(nèi)拉線雙搖臂抱桿組塔吊裝布置示意圖

4.3 吊臂安裝

抱桿共計包含7節(jié)單邊吊臂，其中1根長1.99 m、2根長4 m、2根長2 m、1根長2.11 m，且1.99 m的吊臂質(zhì)量達(dá)0.222 t、4 m的吊臂質(zhì)量達(dá)0.252 t、2 m吊臂質(zhì)量為0.147 t、2.11 m吊臂質(zhì)量為0.234 t。

4.4 抱桿頂升

1）雙搖臂抱桿使用的是液壓油缸系統(tǒng)，借助下頂升的方法進(jìn)行加高，并在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)末端安設(shè)兩道受力腰箍，開始頂升抱桿之前應(yīng)在下支座的四周均安設(shè)拉線，隨著抱桿的緩慢移動，拉線將慢慢松出，其目的是為了保證施工過程的安全性、穩(wěn)定性。頂升系統(tǒng)示意圖見圖2。

圖2 頂升系統(tǒng)示意圖

2）將塔身、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)底座上的連接螺栓全部拆除，隨后再拆卸套架底橫梁。

3）完成引進(jìn)組件的安裝。借助2個φ32 mm銷軸把平臺、套架內(nèi)引進(jìn)軌道緊密連接在一起，隨后再借助8個φ32 mm銷軸、拉桿令平臺和套架緊密連接在一起。

4）標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的安裝。由施工人員在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的底端四周安設(shè)引進(jìn)輪，緩慢抬高標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的高度，直至其高度與引進(jìn)梁高度保持一致。

5）開始頂升加高時，緩慢抬高其高度，令爬爪頂升面與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)踏步頂升面高度維持一致。扳動搖桿使其處于與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主弦桿踏步脫開的位置。繼續(xù)頂升直至將油缸完全伸出。再將搖桿搖起，使它貼近標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主弦桿踏步；就位后開始收回油缸，使搖桿頂面與踏步頂升面完全貼合，然后將頂升承臺上的扳手桿搖下，使爬爪離開標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主弦桿踏步；固定好扳手桿，然后繼續(xù)完全收回油缸。

6）將引進(jìn)梁中標(biāo)準(zhǔn)節(jié)推至指定位置后，撤回油缸[2]。待塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)底端和引進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂端的距離僅維持在2 cm后即可關(guān)閉油缸。該環(huán)節(jié)施工時需要使用8組M30高強(qiáng)度螺栓組把引進(jìn)梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)相接處連接起來，隨后適當(dāng)抬高油缸，并將引進(jìn)梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)自帶的滾輪拆除，最后撤回油缸。

7）參照上述流程持續(xù)推進(jìn)頂升，待所有標(biāo)準(zhǔn)節(jié)全部安裝結(jié)束后才能拆除引進(jìn)梁，將標(biāo)準(zhǔn)節(jié)底座安設(shè)在原引進(jìn)梁位置，撤回油缸，確保塔身能夠完全被擺放在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)底座中，最后在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)底座、塔身連接處打上螺栓，安設(shè)套架底橫梁，直至上述操作全部完成后才標(biāo)志整個頂升作業(yè)已經(jīng)完成。

4.5 鐵塔吊裝

當(dāng)使用搖臂抱桿吊起塔材的時候，應(yīng)確保抱桿保持伸直狀態(tài)，可借助鉛垂線來檢測抱桿的垂直情況，若其垂直情況達(dá)不到設(shè)計規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，可借助內(nèi)拉線、腰環(huán)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保其整體直線度維持在2‰內(nèi)。

4.6 塔腿吊裝

當(dāng)進(jìn)行鐵塔踏腳板安裝之前，應(yīng)先在其外側(cè)安設(shè)保護(hù)套，以此保證暴露在外的立柱棱邊不遭受侵蝕[3]。按照人工登膛的方式安設(shè)鐵塔塔腳板，先在其表面安設(shè)木塊，令其高度與地腳螺栓維持一致，待塔腳板位置固定后，才可移開木塊。

4.7 塔身吊裝

1）當(dāng)進(jìn)行兩側(cè)平衡吊裝工作的時候，應(yīng)確保所有吊件能夠同時離開地面、提升高度維持一致，盡可能降低抱桿所出現(xiàn)的不平衡彎矩。

2）鐵塔塔片需安設(shè)在搖臂正下方位置，目的是防止吊件給搖臂、抱桿帶來影響，進(jìn)而出現(xiàn)偏心扭矩?？紤]到施工現(xiàn)場空間有限，因此，起吊構(gòu)件與抱桿軸線之間的夾角應(yīng)≤5°。

3）待塔材靠近設(shè)計指定位置之后，應(yīng)借助起伏滑車組對塔片的位置進(jìn)行調(diào)整，嚴(yán)禁壓低控制繩調(diào)整其位置。

4）兩側(cè)塔片完全安裝結(jié)束后，穩(wěn)固吊點繩、起吊滑車組位置不動后，起吊另外兩側(cè)的斜材、水平材，確保四周斜材、水平材全部安裝完成后，加設(shè)螺栓，拆卸吊索具。

4.8 橫擔(dān)吊裝

1）吊裝橫擔(dān)時，應(yīng)借助導(dǎo)線分開吊裝，即先完成導(dǎo)線橫擔(dān)的吊裝，再完成地線支架的安裝。開始起吊后，由施工人員同時操控兩臺牽引機(jī)，目的是同時起吊兩側(cè)塔件，確保其能夠同時離地，整體離地高度維持在相同水平，最大程度上減小抱桿所承受的不平衡力矩。

2）若橫擔(dān)的長度大于搖臂抱桿的臂長，此時對橫擔(dān)進(jìn)行吊裝時可適當(dāng)借助抱桿、地線支架等設(shè)備的輔助。借助搖臂緩慢吊起15 m人字輔助抱桿，將其安設(shè)在鐵塔橫擔(dān)輔助抱桿內(nèi)側(cè)支承孔處，需要注意的是，整個塔吊質(zhì)量不得超出4 t。

5 結(jié)語

鐵塔組立的施工對于整個高壓輸電線路施工項目而言至關(guān)重要，為確保最終施工質(zhì)量，施工之前需綜合考慮各項因素的影響。本文列舉了某實際案例，詳細(xì)介紹了鐵塔組立鎖具的計算公式，對其施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、注意事項展開了闡述，有效保證施工安全性的同時，全面提升了施工效率，對整個電力行業(yè)的發(fā)展大有助益。