500 k V緊湊型雙回路直線塔組立施工技術(shù)研究

祝勇，汪盛

(湖南省送變電工程公司，湖南長沙410015)

500 k V緊湊型雙回路直線塔組立施工技術(shù)研究

祝勇，汪盛

(湖南省送變電工程公司，湖南長沙410015)

結(jié)合現(xiàn)階段國內(nèi)超高壓線路工程緊湊型鐵塔組立施工的相關(guān)研究，分析了國內(nèi)首次研究開發(fā)的垂直排列的雙回500 kV緊湊型輸電線路工程鐵塔的塔窗結(jié)構(gòu)特點，從綜合考慮鐵塔組立施工方案可行性、安全性、經(jīng)濟性等要求出發(fā)，提出使用主副抱桿相結(jié)合的方案，以適用于500 kV緊湊型雙回路直線塔組立施工。

緊湊型鐵塔；垂直雙回路；塔窗結(jié)構(gòu)；主副抱桿；施工技術(shù)

星沙—星城500 kV輸電線路工程采用緊湊型垂直雙回路線路架設(shè)，該工程為國內(nèi)首條500 kV雙回垂直排列緊湊型線路。較之常規(guī)雙回路線路，邊導線投影寬度由24 m左右壓縮至7.5 m，壓縮電力線路走廊寬度68.7%，有效節(jié)約土地資源，減少房屋拆遷和對居民生活的影響，具有良好的環(huán)境效益和社會效益。

該線路工程中5SCZ1，5SCZ2兩種緊湊型雙回路直線塔塔型為國內(nèi)首創(chuàng)〔1〕，結(jié)構(gòu)特殊，如圖1所示。文中主要對此塔型組立難度最大的塔窗部分進行技術(shù)研究，有效解決了抱桿傾斜角度過大，中橫擔及塔頭起吊困難等問題；填補了目前對該類型鐵塔施工方法及工藝的空缺，具備積極地推廣及應(yīng)用價值。

圖1 500 kV緊湊型雙回路直線塔型

1 存在問題及解決方案

5SCZ1，5SCZ2直線塔型每個回路三相導線呈倒三角排列，布置在同一塔窗內(nèi)；兩回線路垂直排列，塔窗上、下布置，鐵塔單線如圖2所示。

圖2 塔型單線圖

1.1 存在問題

該塔型中橫擔 (第⑤段)長度為22.67 m(重量約6.9 t)，吊裝時無法進行整體起吊；上窗口左、右曲臂 (即第③＋④段)結(jié)構(gòu)中心間寬約20 m，使用懸浮抱桿時主抱桿傾斜值應(yīng)不得大于8.6 m；上、下窗口間隙 (第①段至第⑧段)高度為46.25 m，且第①段塔頭橫擔寬度僅1.1 m，抱桿的截面和長度的選擇范圍更為受限。

1.2 解決方案

塔身段及下窗口回路 (含第⑤段中橫擔)采用□700×32 m抱桿內(nèi)懸浮外拉線方式分解組立。

上窗口第②段下節(jié)至第④段曲臂采用□380×13.5 m抱桿內(nèi)懸浮內(nèi)拉線方式分解組立，左、右曲臂獨立起吊。

塔頭部位的地線支架、第①段及第②段 (上節(jié))采用□700×32 m抱桿內(nèi)懸浮外拉線方式分解吊裝前、后塔片。

2 各系統(tǒng)受力計算

懸浮抱桿分解組塔的計算包括主要工機具的受力計算，受力計算將塔型各段的吊重及抱桿傾角等進行組合，按最不利工況作為計算依據(jù)選配工機具。

2.1 □700×32 m懸浮抱桿外拉線受力計算

根據(jù) 《架空送電線路施工手冊》〔2〕，抱桿的綜合計算軸向壓力公式如下:

式中 N為抱桿的綜合計算軸向壓力，kN；G為被吊構(gòu)件重力，kN；δ為抱桿傾斜角；γ為抱桿拉線合力線對地夾角；β為起吊滑車組軸線與鉛垂線間的夾角；ω為控制繩對地夾角；n為起吊滑車組鋼絲繩的工作繩數(shù)；η為滑車效率，取η＝0.96。

按最不利工況取值: δ＝15°； ω＝45°； γ＝54°；

β＝10°； n＝2； G＝30 kN。 則 N＝92.4 kN。 選用700×32 m 格構(gòu)式抱桿， 長細比〔2〕λ ＝μ μ′L/r， 取值計算為98，允許中心軸向壓力≤158 kN。

其他主要工機具的受力計算及選用情況見表1〔2－3〕， K1 為安規(guī)要求安全系數(shù)， K2 為實際安全系數(shù)。

表1 其他主要工機具的計算受力結(jié)果及選用

2.2 □380×13.5 m懸浮抱桿內(nèi)拉線受力計算

根據(jù) 《架空送電線路施工手冊》〔2〕，當抱桿向受力側(cè)傾斜，牽引繩穿過抱桿頂邊滑車后垂直引至地面時，抱桿受力計算公式如下:

式中 α為內(nèi)拉線與抱桿軸線夾角；T0為牽引繩的靜張力，kN；其他同上。

按最不利工況取值: δ＝5°； α＝15°； ω＝45°；β＝10°； G＝8 kN；T0＝5.3 kN。 則N2＝25.6 kN。 選用380×13.5 m格構(gòu)式抱桿，允許中心軸向壓力≤120 kN。

其他主要工機具的受力計算及選用情況見表2〔2－3〕， K1 為安規(guī)要求安全系數(shù)， K2 為實際安全系數(shù)。

表2 其他主要工機具的計算受力結(jié)果及選用

3 施工方法

該直線塔的組立施工工藝流程如圖3所示。其中□700抱桿的現(xiàn)場布置和塔身段的吊裝與普通內(nèi)懸浮外拉線抱桿方法相同，以下主要針對此塔型組立難度最大的塔窗部分施工方法進行介紹。

圖3 施工工藝流程

3.1 下窗口曲臂及中橫擔吊裝

5SCZ2塔型的第⑧段曲臂段總重量為16 905.2 kg，應(yīng)分開采取前、后、上、下面吊片方式安裝。

5SCZ2塔型的第⑦段曲臂段總重量為7 873.2 kg，左、右曲臂單面重量為1 312.2 kg；應(yīng)分開采取前、后側(cè)面吊片方式安裝。

5SCZ2塔型的第⑥段曲臂段總重量為5 890.1 kg，左、右曲臂單面重量為981.7 kg；應(yīng)分開采取前、后側(cè)面吊片方式安裝。

待第⑥段曲臂吊裝完成后，使用雙鉤及鋼絲繩等收緊固定 (前后面各一套)。

5SCZ2塔型的第⑤段中橫擔段總重量為6 947 kg，中橫擔長度為22.6 m；宜拆分為3段起吊，左右曲臂分開起吊，中間部位 (尺寸為16.5 m)采取吊前、后面 (各2 257 kg)方式安裝。

3.2 □380×13.5 m抱桿就位及布置

利用曲臂、φ13鋼絲繩、滑車等工具起吊抱桿，控制抱桿從曲臂中心吊入，起吊過程中不觸碰曲臂塔材。左右曲臂各布置一付□380×13.5 m抱桿。

承托繩使用φ16鋼絲繩，固定于曲臂籠主材節(jié)點處，均勻受力?？刂瞥型欣K與抱桿的夾角不大于 45°。

□380抱桿在曲臂籠內(nèi)的懸浮高度與露出長度之比大于3∶7；內(nèi)拉線與抱桿軸線夾角不得小于 15°〔4〕。

起吊前受力反側(cè)設(shè)置反向臨時拉線，起吊重量不得超過800 kg。

3.3 上窗口曲臂及塔頭吊裝

1)上窗口第③段曲臂吊裝。5SCZ2塔型第③段曲臂段總重為2 418.2 kg，左右曲臂分開吊裝，采取先吊片后封面的方式，吊裝如圖4所示。

圖4 上窗口第③段曲臂吊裝

2)上窗口第②段曲臂 (下節(jié))吊裝。由于第②段曲臂的特殊構(gòu)造，如果將第②段曲臂及第①段塔頭分段吊裝或者是聯(lián)合吊面，則會造成最終就位操作相當困難，且安全隱患大。

綜合考慮，只能將第②段曲臂拆分為上、下兩節(jié)，先利用□380抱桿吊裝第②段曲臂下節(jié)，再利用□700抱桿分前、后面吊裝第②段曲臂上節(jié)和第①段的聯(lián)合面。

5SCZ2塔型第①段塔頭總重2 512.4 kg；第②段左、右曲臂總重2 354.9 kg，第②段單邊曲臂籠上節(jié)重量為648.5 kg，下節(jié)重量為529.2 kg。

待第②段曲臂籠下節(jié)吊裝完成安裝所有小鐵后即可進行□380抱桿拆除。

3.4 □700抱桿提升

吊裝上橫擔前需提升700抱桿，到位后抱桿露出第⑤段中橫擔上平面高度不得超過24 m。

承托繩分別布置在中橫擔邊導線V掛點上平面主材K節(jié)點處。此時承托繩為不規(guī)則布置，與抱桿軸線夾角為38°；承托繩之間水平投影夾角分別為 26°， 154°。

當抱桿向受力側(cè)傾斜時，受力側(cè)承托繩合力值為〔5〕:

式中 S為兩條承托繩的合力，kN；N為抱桿的荷載，kN；G0為抱桿及拉線的重力，kN；φ為兩承托繩合力線與抱桿軸線間的夾角。其中N＝79.2 kN， G0＝17.64 kN， φ＝35°， δ＝10°， 則 S＝72.93 kN，滿足安全系數(shù)要求。

抱桿位于中橫擔中心結(jié)構(gòu)，將中心結(jié)構(gòu)1.5 m范圍內(nèi)的上、下面水平材拆除，以免抱桿傾斜過程中觸碰塔材。

3.5 上橫擔吊裝

5SCZ2塔型第①段塔頭總重2 512.4 kg，單面重1 004.9 kg。第②段左右曲臂籠上節(jié)總重為1 297 kg，單面重492.8 kg。

采取將第①段塔頭及第②段曲臂上節(jié)聯(lián)合吊面(單面合重1 497.7 kg)，分前、后面起吊，吊裝如圖5所示。

圖5 上橫擔起吊

依據(jù)聯(lián)合吊面的重量和上、中橫擔的結(jié)構(gòu)特點，按抱桿傾斜角度不超過5°、起吊重量不超過2 t計算，抱桿軸向壓力N＝46.8 kN，受力側(cè)承托繩合力S＝44.2 kN，其他工機具受力也均滿足安全系數(shù)要求，考慮穩(wěn)定性在起吊受力反側(cè)增設(shè)拉線。

考慮第①段和第②段上節(jié)長度達到18.4 m，吊點設(shè)置為3點:第①段與第②段結(jié)合部位各設(shè)一點、塔頭中間部位設(shè)一點，同時使用φ120圓木進行補強。

待前、后面吊裝后，再補裝小鐵封面。注意預(yù)留抱桿在塔頭結(jié)構(gòu)中心的間隙空間，避免抱桿拆除時形成阻礙。

4 結(jié)論

通過對雙回路緊湊型直線塔研究，首先從塔窗結(jié)構(gòu)和施工受力理論計算作為切入點，合理選用工機具；然后再通過塔型施工圖分析，根據(jù)鐵塔各部位尺寸、分段重量等數(shù)據(jù)，并結(jié)合有關(guān)規(guī)程規(guī)范確定使用主、副抱桿相結(jié)合的吊裝方案，制定施工工藝流程。在星沙—星城500 kV送電線路工程鐵塔組立施工實踐中取得了較好的效果，為今后類似鐵塔的組立積累了經(jīng)驗。

〔1〕國內(nèi)首基雙回路垂直排列緊湊型直線塔真型試驗完成 〔J〕.電氣技術(shù)，2012(11):5.

〔2〕李慶林.架空送電線路施工手冊 〔M〕.北京:中國電力出版社，2002.

〔3〕中國電力企業(yè)聯(lián)合會.電力建設(shè)安全工作規(guī)程:DL 5009.2—2013〔S〕.北京:中國電力出版社，2014.

〔4〕孟遂民.架空輸電線路設(shè)計 〔M〕.三峽大學出版社，2006.

〔5〕李博之.高壓架空輸電線路施工技術(shù)手冊桿塔組立計算部分(第三版)〔M〕.北京:中國電力出版社，2010.

Research on 500 kV Compact Double Circuit Straight-line Tower Erection Construction Technical

ZHU Yong，WANG Sheng
(Hunan electric power transmission and substation Engineering Company， Changsha 410015， China)

Combined with the relevant research of domestic present Extra high voltage line project-compact double circuit straight-line tower construction，this paper analyzes the tower structure characteristics of the double circuit line500kV compact transmission line project.Based on the comprehensive consideration of the construction feasibility， safety and economy， it proposes the combination use of the main and secondary mounting pole，to apply to the 500 kV compact double circuit line straight tower construction.

compact tower； vertical double circuit line； tower window structure； major-minor mounting pole；construction technology

TM752.2

B

1008-0198(2017)05-0067-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.05.017

2017-03-15 改回日期:2017-03-23

祝勇(1984)，男，湖南長沙人，工程師，學士，主要從事輸電線路工程施工技術(shù)管理工作。

汪盛(1985)，男，湖南長沙人，工程師，學士，主要從事輸電線路工程施工技術(shù)管理工作。