特高壓鋼管塔橫擔(dān)吊裝工具的研制

李盛龍

(東北電力設(shè)計(jì)院，吉林長(zhǎng)春 130021)

0 引言

某特高壓交流輸電示范工程是我國(guó)首個(gè)百萬(wàn)級(jí)同塔雙回路特高壓交流輸電工程，經(jīng)國(guó)家發(fā)改委批復(fù)建設(shè)，它的建成，對(duì)大型煤電基地電力外送，加強(qiáng)電網(wǎng)受電能力和可靠性，緩解地區(qū)供電緊張局面，推動(dòng)特高壓輸電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展具有重要意義。

該特高壓輸電線路采用鋼管塔雙回架設(shè)，平均塔高達(dá)100 m，塔重達(dá)190 t，鐵塔橫擔(dān)單側(cè)長(zhǎng)達(dá)23 m，重達(dá)5 t，并且本標(biāo)段與800 kV直流線路平行。因此在施工場(chǎng)地受限下，超長(zhǎng)、超重橫擔(dān)的吊裝問(wèn)題成為了工程施工的難點(diǎn)。

在特高壓雙回路輸電線路鐵塔組立施工中，上橫擔(dān)及地線支架就位組裝時(shí)，因其重心點(diǎn)距離塔身中心較遠(yuǎn)，偏拉繩的拉力較大，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)施工地形受限制時(shí)，其施工難度大增，所以其吊裝方法是施工中的難點(diǎn)。采用常規(guī)的懸浮抱桿無(wú)法滿足這種長(zhǎng)距離橫擔(dān)的安全高效吊裝工作，必須開(kāi)發(fā)研制一種新的工器具才能安全、高效的完成鐵塔組立工作。

1 鋼管塔橫擔(dān)吊裝方案

通過(guò)對(duì)鐵塔圖紙的認(rèn)真分析后發(fā)現(xiàn)，鋼管塔材頂部鋼管封口板有4個(gè)施工孔，利用φ40施工孔連接人字抱桿，類似汽車吊吊臂傾斜后垂直起吊原理［1］，能夠滿足施工的要求。

結(jié)合鐵塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地分析，確定采用2套人字抱桿同時(shí)安裝后，同時(shí)垂直起吊鐵塔橫擔(dān)，鐵塔橫擔(dān)一邊先起吊就位另一邊先不就位，使兩邊受力平衡(如圖1所示)，大大減輕了所有工器具的受力，解決場(chǎng)地狹小、吊裝困難等難題，同時(shí)提高了施工效率。根據(jù)鐵塔組立理論受力計(jì)算可以得出，本工程橫擔(dān)吊裝時(shí)，單根人字抱桿軸心壓力最大值為37.15 kN，考慮2.5倍安全系數(shù)，抱桿的最大允許軸心壓應(yīng)力為93 kN，為確保能夠吊裝5.5 t的吊件，抱桿設(shè)計(jì)最大允許軸心壓力為100 kN［2］。

圖1 采用人字輔助抱桿吊裝上橫擔(dān)

2 特高壓鋼管塔橫擔(dān)吊裝工具的研制

根據(jù)施工的條件，通過(guò)比較和研究，研制加工了人字抱桿。抱桿底部采用插板形式與塔頂旋轉(zhuǎn)支座聯(lián)接，插板預(yù)彎6.7°焊接，確保與支座垂直安裝。抱桿身部采用□400×400抱桿，共分3節(jié)，每節(jié)5 m。聯(lián)箱采用梯形狀，以確保抱桿成人字打開(kāi)，聯(lián)箱設(shè)置一個(gè)鉆孔，供聯(lián)接軸安放聯(lián)接。聯(lián)接軸長(zhǎng)1.5 m，軸上設(shè)置12個(gè)施工孔，方便調(diào)節(jié)聯(lián)箱位置，調(diào)節(jié)人字抱桿的根開(kāi)。起吊板中間設(shè)置一個(gè)鉆孔，通過(guò)鉆孔與聯(lián)接軸聯(lián)接，上下各設(shè)一個(gè)施工孔，一個(gè)與主抱桿聯(lián)接實(shí)現(xiàn)調(diào)幅，一個(gè)與吊件聯(lián)接實(shí)現(xiàn)起吊。

將人字輔助抱桿進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)實(shí)測(cè)，通過(guò)壓力試驗(yàn)，抱桿能夠承受10 t壓力10 min，壓力試驗(yàn)符合要求;安全性方面，在多次操作實(shí)驗(yàn)中未出現(xiàn)失敗的情況，安全性也符合要求。

人字輔助抱桿實(shí)物圖見(jiàn)圖2。

圖2 人字輔助抱桿實(shí)物圖

3 使用特高壓鋼管塔橫擔(dān)吊裝工具進(jìn)行鐵塔組立施工

3.1 主抱桿

本工程組立鋼管塔選用角鋼格構(gòu)式800 mm×800 mm×35.8 m四方抱桿，兩端為長(zhǎng)度3.5 m的變截面，中部由8節(jié)長(zhǎng)度為3.6 m等截面結(jié)構(gòu)段組成，全長(zhǎng)35.8 m，整套抱桿總重3.2 t，使用時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，用8.8級(jí)M20螺栓連接組合成不同長(zhǎng)度。抱桿最大軸心承載力為708.46 kN，允許軸心壓力［N］=250.4 kN。施工使用控制起吊繩與垂直線夾角θ在15°以內(nèi)、控制繩對(duì)地夾角ω≤30°、抱桿拉線對(duì)地夾角 Φ≤45°、抱桿傾角 δ≤10°，施工起吊重量不大于5 000 kg［3］。抱桿的吊裝滑車組采用80 kN走二走二，兩側(cè)各一套起吊滑車組。滑車組懸掛在抱桿頂部的專用掛孔中。

3.2 人字輔助抱桿

本工程吊裝上橫擔(dān)采用400 mm×400 mm四方人字抱桿，用6.8級(jí)M16螺栓連接組合成不同長(zhǎng)度，便于搬運(yùn)和轉(zhuǎn)移。抱桿中部結(jié)構(gòu)段采用等截面400 mm×400 mm，兩端結(jié)構(gòu)段采用變截面，頂端截面160 mm×160 mm，底端截面400 mm×400 mm，結(jié)構(gòu)段最重206.14 kg(抱桿頂端)，最輕123.73 kg(3 m段)，按照高度21 m組合(上節(jié)5 m+下節(jié)5 m+中節(jié)5 m+中節(jié)3 m+中節(jié)3 m)，抱桿總重984.7 kg。允許軸心壓力為62.4 kN，人字抱桿起吊滑車組采用80 kN走二走二。

3.3 直線塔地線支架及上橫擔(dān)吊裝

在主材頂部施工孔安裝兩個(gè)輔助人字抱桿，抱桿長(zhǎng)度根據(jù)地線支架與上橫擔(dān)的長(zhǎng)度調(diào)整為13 m，并通過(guò)走二走二8 t滑車組與抱桿頂部連接，實(shí)現(xiàn)人字抱桿的調(diào)幅，底部通過(guò)走二走二8 t滑車組與吊件連接，實(shí)現(xiàn)支架橫擔(dān)的起吊。吊裝時(shí)，先吊裝單側(cè)橫擔(dān)，另一側(cè)橫擔(dān)調(diào)幅繩及起吊繩系在塔身上，并用葫蘆收緊，以平衡另一側(cè)吊重。吊裝一側(cè)橫擔(dān)后，將其螺栓緊固，然后將調(diào)幅繩及起吊繩系在塔身上，用葫蘆收緊，開(kāi)始吊裝另一側(cè)橫擔(dān)。待兩側(cè)螺栓緊固完成后方可松開(kāi)所有調(diào)幅繩及起吊繩［4］。

直線塔橫擔(dān)吊裝設(shè)置4個(gè)吊點(diǎn)，吊點(diǎn)分別設(shè)置在節(jié)點(diǎn)處，外側(cè)兩吊點(diǎn)分別各穿一只6 t葫蘆，內(nèi)側(cè)兩吊點(diǎn)采用2根φ21.5×10 m鋼絲繩。具體吊裝方法見(jiàn)圖3。

圖3 地線橫擔(dān)吊點(diǎn)綁扎方式示意圖

圖4 橫擔(dān)吊點(diǎn)綁扎方式

3.4 直線塔中橫擔(dān)吊裝

利用上橫擔(dān)φ40施工孔及塔身兩個(gè)綁點(diǎn)，設(shè)置兩條φ21.5鋼絲繩，中間掛一個(gè)8 t滑車，用于起吊橫擔(dān)，牽引繩通過(guò)塔身引至地面絞磨。橫擔(dān)吊裝設(shè)置4個(gè)吊點(diǎn)，吊點(diǎn)分別設(shè)置在節(jié)點(diǎn)處，外側(cè)兩吊點(diǎn)分別各穿一只6 t葫蘆，內(nèi)側(cè)兩吊點(diǎn)采用2根φ21.5×10 m鋼絲繩［5］。中橫擔(dān)吊點(diǎn)設(shè)置及綁扎方式與上橫擔(dān)相同，橫擔(dān)吊點(diǎn)綁扎方式如圖4所示。

4 結(jié)語(yǔ)

這次采用該套特高壓鋼管塔橫擔(dān)吊裝工具——人字輔助抱桿進(jìn)行特高壓鋼管高塔的特長(zhǎng)橫擔(dān)吊裝工作，實(shí)現(xiàn)了“滿足最大吊重5.5 t，吊裝橫擔(dān)最長(zhǎng)達(dá)25 m，能完成工程橫擔(dān)吊裝任務(wù);具有高安全性，低成本的特點(diǎn)”這兩大目標(biāo)。共完成了 SZ321，SZ322，SZ323，SK321，SJ321，SJ322，SJ324，SJ325 等 8 種塔型的上橫擔(dān)吊裝工作，施工現(xiàn)場(chǎng)工人對(duì)其給予了很高的評(píng)價(jià)，這種施工技術(shù)受到業(yè)主和監(jiān)理的一致好評(píng)。

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［4］吳昊亭.500 kV輕型落地式回轉(zhuǎn)雙平臂鋼抱桿的特殊環(huán)境組塔施工應(yīng)用［J］.電力建設(shè)，2012，31(8):32-37.

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