500kV輸電線路鐵塔雙機(jī)四點(diǎn)吊施工方案設(shè)計(jì)

甘鳳林，艾立明，趙連杰

(1.東北電力大學(xué)建筑工程學(xué)院，吉林吉林132012;2.黑龍江七臺(tái)河電業(yè)局，黑龍江七臺(tái)河154600)

1 吊車整立輸電線路鐵塔的適用條件

1.1 吊車條件

利用吊車進(jìn)行整體吊裝，首先要對(duì)鐵塔的塔高和塔重進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)鐵塔的平口高度，吊點(diǎn)位置一般選擇在鐵塔平口位置下方附近，根據(jù)平口位置和塔重來(lái)選擇合適的吊車，吊車不宜選擇過(guò)大噸位，建議選擇兩臺(tái)吊車同時(shí)作業(yè)，吊車出桿高度要高于鐵塔平口高度，并且在這個(gè)高度下能夠起吊的重量要大于鐵塔重量(雙吊車為塔重的一半)，且要有一定的裕度，防止不均勻荷載，裕度選擇一般要大于1.4，根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，220 kV及以下線路普通鐵塔可采用兩臺(tái)18t～25t吊車，500 kV線路普通鐵塔可采用兩臺(tái)50t～65 t吊車。

1.2 地形、路況條件

利用吊車進(jìn)行整體吊裝，對(duì)地形、路況條件的要求很高，吊車的噸位越大對(duì)地形、路況的要求越高，這就是前面選用雙吊車整立的原因，要求通往塔位的路況能夠滿足吊車行駛、轉(zhuǎn)向，塔位的地面硬度能夠承載吊車在起吊過(guò)程中的重量，一般來(lái)說(shuō)，送電線路的大多地形條件都無(wú)法滿足上述條件，但在沙漠地區(qū)、土質(zhì)較好的平原地區(qū)或在東北地區(qū)的冬季施工卻可以滿足上述條件，可以進(jìn)行鐵塔的整立施工。

2 吊點(diǎn)位置的選擇

2.1 吊點(diǎn)位置的選擇原則

由于輸電線路鐵塔是一個(gè)空間桁架結(jié)構(gòu)，并不是均勻的桿系結(jié)構(gòu)，不能用最優(yōu)吊點(diǎn)［1］理論進(jìn)行吊點(diǎn)的選擇，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，吊點(diǎn)的選擇原則應(yīng)考慮如下幾個(gè)方面:

(1)吊車布置方便，吊車在起吊過(guò)程中施工安全。吊裝500kV輸電線路鐵塔所使用的吊車噸位較大，安全問(wèn)題尤為重要，進(jìn)行吊點(diǎn)選擇時(shí)首先考慮吊車的施工布置方便和施工安全，吊車在負(fù)重狀態(tài)下擺桿操作存在諸多安全風(fēng)險(xiǎn)，且兩臺(tái)吊車同時(shí)擺桿還存在配合問(wèn)題，安全隱患增多，因此，吊裝操作時(shí)最好不讓吊車有擺桿操作，在施工布置時(shí)將鐵塔的重心位置與基礎(chǔ)中心位置基本重合，吊車布置在基礎(chǔ)兩側(cè)，選擇直接起吊。

(2)上下吊點(diǎn)的合力作用線應(yīng)處于重心位置的上方，這樣才能保證起吊時(shí)塔頭先離開地面。

(3)在鐵塔起吊過(guò)程中，薄弱點(diǎn)在第一段水平鐵處，水平鐵的變形不能過(guò)大，否則無(wú)法恢復(fù)，因此吊點(diǎn)選擇要使塔腳受力最小。

(4)吊點(diǎn)要選擇在斜材與主材相交的節(jié)點(diǎn)上，選擇在非節(jié)點(diǎn)上吊點(diǎn)受力時(shí)彎矩較大，主材極易變形，選擇在節(jié)點(diǎn)位置斜材分擔(dān)較多軸向力，主材不易變形，且起吊工具安裝方便。

(5)根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，兩個(gè)吊點(diǎn)位置，上吊點(diǎn)選擇在下側(cè)主材，下吊點(diǎn)選擇在上側(cè)主材，更容易就位，也會(huì)避免就位時(shí)吊裝鋼絲繩磨傷塔材。

2.2 重心位置的計(jì)算

下面以ZB1V-36塔型為例進(jìn)行吊點(diǎn)選擇:

在進(jìn)行吊點(diǎn)選擇前應(yīng)明確鐵塔的重心位置和合理作用線位置。

鐵塔重心高度計(jì)算時(shí)，假定每段的重量集中于塔面形心，其形心對(duì)支點(diǎn)的高度為每段鐵塔的重心高度［2］。

如圖1所示，根據(jù)平面力系的合力對(duì)于其平面上任一點(diǎn)的力矩等于各分力對(duì)同一點(diǎn)的力矩代數(shù)和的關(guān)系，得:

式中:G為鐵塔總重力，kN;H0為鐵塔重心至支點(diǎn)O的距離(簡(jiǎn)稱重心高度)，m;∑M為各分段重力對(duì)支點(diǎn)O的力矩總和，kN·m;G1、G2為各塔段的重力，kN;H1、H2為各塔段的形心高度，m。

ZB1V-36型鐵塔基本數(shù)據(jù)見表1。

表1 ZB1V-36型鐵塔基本數(shù)據(jù)

經(jīng)計(jì)算得ZB1V-36型鐵塔重心位于塔腳以上 21.49 m。

2.3 合力作用線位置計(jì)算

重心附近的節(jié)點(diǎn)都可做為備用的吊點(diǎn)位置，因選擇雙機(jī)四點(diǎn)吊方式，即每臺(tái)吊車兩個(gè)吊點(diǎn)，根據(jù)吊點(diǎn)布置原則，兩個(gè)吊點(diǎn)應(yīng)全部分布在重心上方或一點(diǎn)在重心上方一點(diǎn)在重心下方，根據(jù)力矩平衡原理，合力作用線離重心上方越近，塔腳受力越小，為簡(jiǎn)化計(jì)算，采用圖1簡(jiǎn)化模型計(jì)算合理作用線位置。

圖2 合力作用線計(jì)算簡(jiǎn)圖

選擇不同吊點(diǎn)，合力作用線位置與重心位置見表2。由表2可知，上吊點(diǎn)選N點(diǎn)，下吊點(diǎn)選擇B點(diǎn)，為最佳吊點(diǎn)。

表2 不同吊點(diǎn)位置比較表

3 機(jī)械、工器具的選擇

3.1 吊車的選擇

根據(jù)重心高度，通過(guò)查詢不同吊車的參數(shù)表［3］，可確定吊車噸位，ZB1V型鐵塔，重心高度21.49 m，最大吊重6.35 t通過(guò)參數(shù)查詢，50 t吊車可滿足施工要求。

3.2 卸扣的選擇

表3 吊車額定總起重質(zhì)量t

根據(jù)卸扣的最大受力選擇合適的規(guī)格，根據(jù)公式［2］Fp=FmaxK2K3，其中 K2為沖擊系數(shù)，取 1.2。K3為不平衡系數(shù)，取1.2。

可選50 kN卸扣滿足施工要求。

3.3 鋼絲繩的選擇

按強(qiáng)度要求的計(jì)算公式為［4］

式中:Tm為鋼絲繩的最大使用拉力，kN;Tb鋼絲繩的破斷拉力，kN;K為安全系數(shù)，取4.5;K1為沖擊系數(shù)，取1.2;K2為不平衡系數(shù)，取1.2;K0為鋼絲繩有效破斷拉力換算系數(shù)，取0.82。由此公式求得Tb≥251 kN，選用6×37，直徑19.5 mm，破斷拉力282 kN，可滿足施工要求。

4 施工操作步驟

作業(yè)開始前，指揮員選好指揮位置，所選位置必須保證視野良好，既能看清整個(gè)鐵塔，又能與吊車操作人員保持良好溝通。

緩慢收緊鋼繩，使吊點(diǎn)逐漸受力，當(dāng)鐵塔頭部離地1米時(shí)，停止吊裝，靜止幾分鐘，再次檢查吊點(diǎn)綁扎情況，檢查吊點(diǎn)塔材是否變形，如有變形立即停止吊裝，重新驗(yàn)算受力情況，另選吊點(diǎn)或采取補(bǔ)強(qiáng)措施。

地面配合人員跟在塔腳后面，隨著塔腳一起向前移動(dòng)，清除塔腳移動(dòng)方向的障礙物，注意不要站到鐵塔的垂直下方。

整個(gè)過(guò)程中吊車收繩動(dòng)作一定要緩慢，如果是雙吊車同時(shí)起吊一定要注意兩臺(tái)吊車的配合，兩臺(tái)吊車操作人員聽從指揮員的統(tǒng)一指揮。起吊過(guò)程中設(shè)安全監(jiān)護(hù)員，隨時(shí)觀察塔身情況，一旦發(fā)現(xiàn)塔身局部變形或吊裝工具異常時(shí)立即通知指揮員停止吊裝，停車處理。鐵塔即將全部離開地面時(shí)，地面配合人員要用事先準(zhǔn)備好的棕繩系到地面上的兩個(gè)塔腳，牽引棕繩使塔腳受力，讓塔腳緩慢離開地面，避免塔身?yè)u晃。

鐵塔即將就位時(shí)，每個(gè)塔腳都要有2～3人，扶好塔腳，逐個(gè)塔腳緩慢就位。每個(gè)塔腳就位后立即旋緊地腳螺栓的螺帽。

鐵塔就位后，緩慢放松吊點(diǎn)鋼繩，高空作業(yè)人員上塔拆除吊點(diǎn)吊裝工具，用小繩傳遞至地面。

500 kV合心變-哈南變輸電線路工程中，采用雙機(jī)四點(diǎn)吊方案組塔共計(jì)82基，用時(shí)14天，和傳統(tǒng)的組塔方式相比，大大提高了工作效率，節(jié)省了工期，減少了高空作業(yè)內(nèi)容，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］甘鳳林，孔偉，鞠彥忠.桿塔整體起吊單點(diǎn)吊最佳方案設(shè)計(jì)［J］.東北電力技術(shù)，1996，12:6-9.

［2］李慶林.架空送電線路鐵塔組立工程手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2007.

［3］程志勇，艾立明，等.利用吊車大規(guī)模整體組立500kV線路鐵塔［J］.吉林電力，2007，35(5):1-4.

［4］韓崇，吳安官.架空輸電線路施工實(shí)用手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2008.