內(nèi)懸浮內(nèi)拉線抱桿分解組塔在東非高原雨季的研究和探討

羅雨桃

（北方國(guó)際合作股份有限公司，北京100043）

1 引言

在近幾年來(lái)，中國(guó)的“一帶一路”政策引導(dǎo)，非洲相關(guān)國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施快速發(fā)展，用電負(fù)荷迅猛增加，原有的輸電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足用電發(fā)展的需要，將新建一批高壓輸電線路。

對(duì)于交通很不發(fā)達(dá)的東非高原，高山連綿起伏，海拔從幾百米上升至3 km，地勢(shì)落差較大，輸電線路主要穿梭于高山和峽谷之間，鑒于此種地勢(shì)，設(shè)計(jì)時(shí)鐵塔接腿采用了高低腿方式，彌補(bǔ)了地勢(shì)帶來(lái)的弊端。面對(duì)東非高原山地，設(shè)計(jì)問(wèn)題解決了，可是實(shí)際施工困難卻非常艱巨，尤其是鐵塔組立施工，鐵塔體積大，重量重，起吊安裝困難等施工難度尤為突出，大型施工機(jī)具，例如吊車(chē)等很難進(jìn)入到每一個(gè)鐵塔基礎(chǔ)位置，再加之工期緊，根據(jù)工程總施工進(jìn)度安排，鐵塔組立施工主要集中在4月至10月，此段時(shí)間正值東非高原的埃塞俄比亞小雨季和大雨季。要在確保施工安全和質(zhì)量的前提下，提高施工進(jìn)度，控制施工成本。鐵塔組立施工是整個(gè)工程的關(guān)鍵工作，自由時(shí)差和總時(shí)差均最小。為了不影響后續(xù)放線施工和總工期，鐵塔組立施工不能有任何延誤。面對(duì)以上各種困難，通過(guò)科學(xué)分析和仔細(xì)計(jì)算最終確定組立鐵塔的最佳施工方案——內(nèi)懸浮內(nèi)拉線抱桿分解組塔方式組塔。該方法機(jī)動(dòng)靈活，不受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、地勢(shì)的影響，尤其是針對(duì)東非高原雨季后其他機(jī)械（如吊車(chē)、鏟車(chē)等）因道路無(wú)法進(jìn)場(chǎng)施工的前提下，受天氣影響小，并且可同時(shí)開(kāi)展多個(gè)施工班組施工，施工進(jìn)度不受影響，施工成本低，綜合效率高。

2 施工環(huán)境和鐵塔分解計(jì)算

2.1 施工環(huán)境

埃塞GDYW-2400 kV輸電線路項(xiàng)目工程是埃塞俄比亞電力公司建設(shè)的DG3水電站電力送出輸電工程（本文重點(diǎn)闡述施工的標(biāo)段為GD3水電站-Yirgalem變電站的391基鐵塔），為400 kV同塔雙回線路。鐵塔391基，重量合計(jì)11139.92 t。該區(qū)域共有4種塔型，包括直線塔DS、普通耐張塔DA、換位耐張塔DATS，以及大轉(zhuǎn)角塔兼終端塔DT。其中直線塔270基，耐張塔121基。該區(qū)域主要以山地為主，海拔從800 m到3 km，同一基塔位基礎(chǔ)頂面高差少則幾米，多則20余m。

2.2 組塔工程量分解和重量計(jì)算

如表1、表2所示。

3 鐵塔組立-內(nèi)懸浮內(nèi)拉線抱桿分解組塔

3.1 施工現(xiàn)場(chǎng)布置（見(jiàn)圖1）

3.2 主要工器具選擇

表1 塔型、段別分解表

表2 塔型、數(shù)量及塔重計(jì)算

圖1 現(xiàn)場(chǎng)布置圖

3.2.1 抱桿

本工程采用550 mm×550 mm×23 m鋁合金抱桿，重量20 kg/m，抱桿總重約0.5 t。抱桿允許軸向壓力≤8.5 t，懸浮起吊時(shí)抱桿傾斜角不宜超過(guò)5°，最大不得超過(guò)10°。

3.2.2 上拉線

使用Φ15.5鋼絲繩，用3 t手扳葫蘆控制。

3.2.3 承托繩

DS、DT型塔使用Φ19.5鋼絲繩，不同長(zhǎng)度進(jìn)行裝配式接長(zhǎng)調(diào)整，用10 t卸扣和6 t手扳葫蘆連接。DA、DATS型塔使用Φ21鋼絲繩。不同長(zhǎng)度進(jìn)行裝配式接長(zhǎng)調(diào)整，用10 t卸扣和 6 t手扳葫蘆連接。

3.3 技術(shù)規(guī)定

（1）抱桿的有效高度L1與座深L2比例為7：3，即L1≤16 m，L2≥7 m，見(jiàn)圖2所示。

圖2 抱桿系統(tǒng)布置示意圖

（2）控制繩使用要求

控制繩對(duì)地夾角≤45°，磨繩地錨對(duì)塔位中心距離≥1.2倍塔高，腰滑車(chē)的滑輪邊緣至主材的距離不宜大于300 mm，固定底滑車(chē)的鋼繩套應(yīng)使用2根，夾角應(yīng)小于90°。

（3）地錨使用要求

地錨抗拔力計(jì)算：

地錨規(guī)格選用3 t鐵地錨，分別列出土壤密度及計(jì)算抗拔角值，受力方向與地面夾角均按45°考慮，如圖3。

圖3 地錨布置圖

土中地錨承載能力Q≤0.0098Vbγ/K/sinα

Q—地錨容許抗拔力kN，Vb—地錨抗拔的土壤體積 m3，d—圓柱地錨的直徑或矩形地錨的寬度m，l—地錨長(zhǎng)度m，h—地錨埋入深度m，α—地錨受力方向與水平方向夾角，ψ1—土壤的計(jì)算抗拔角，K—安全系數(shù)，與地錨的重要性有關(guān)，可取2.0～4.0，γ—土壤的容重 kN/m3。

表3 土壤分類(lèi)表

3.4 施工方法

3.4.1 抱桿系統(tǒng)的組裝

（1）抱桿分段連接時(shí)，接頭要平整以利于腰環(huán)順利通過(guò)，內(nèi)法蘭連接螺栓要緊固。

（2）朝天滑車(chē)應(yīng)與抱桿套接，且應(yīng)用制動(dòng)螺栓與抱桿加以固定，同時(shí)朝天滑車(chē)應(yīng)能隨起吊繩的移動(dòng)而移動(dòng)。

（3）承托系統(tǒng)的作用是支持抱桿，由下拉線、調(diào)節(jié)器和平衡滑車(chē)組成，其在塔上的布置如圖4所示。

（4）對(duì)于鐵塔根開(kāi)較大，拉線采取可調(diào)方式，即鋼繩加手扳葫蘆及短繩套組合。其中承托繩2根，上拉線4根。根據(jù)施工班組施工習(xí)慣的不同，上拉線也可采用“通天”拉線，即上拉線加長(zhǎng)，通過(guò)腰滑車(chē)后引至塔腳，通過(guò)轉(zhuǎn)向滑車(chē)固定于相鄰塔腳主材，在地面用通過(guò)式葫蘆調(diào)整拉線長(zhǎng)度及抱桿傾斜角度。

圖4 承托系統(tǒng)圖

3.4.2 抱桿起立

利用已組塔腿起立抱桿。操作步驟為：將抱桿按地形順線路（或橫線路）平直地?cái)[布在鐵塔中心線上，用“V”字起立系統(tǒng)拉起抱桿，如圖5所示。

圖5 抱桿起立圖

3.4.3 抱桿提升

（1）綁好上下腰環(huán)，使抱桿在鐵塔結(jié)構(gòu)中心直立。

（2）松去上拉線系統(tǒng)，移至新的綁點(diǎn)綁好，并按要求綁好（4根拉線新的固定位置要對(duì)稱(chēng)、固定方式要相同）。

（3）布置提升抱桿用磨繩，從塔上連接點(diǎn)開(kāi)始，依次通過(guò)朝地滑車(chē)、腰滑車(chē)、底滑車(chē)引向絞磨。

（4）啟動(dòng)絞磨，把抱桿稍微提升，解去承托繩。

（5）停止?fàn)恳?，把承托繩固定在新的位置。

（6）回松磨繩，調(diào)整上拉線的手扳葫蘆，使拉線受力，抱桿正直。

（7）松去提升抱桿的磨繩，解開(kāi)腰環(huán)繩，做好起吊構(gòu)件準(zhǔn)備，示意圖如圖6所示。

圖6 提升抱桿圖

3.4.4 抱桿拆除

（1）按照提升抱桿步驟的逆過(guò)程，將抱桿降低到頭部低于塔頂并用鋼繩套臨時(shí)固定。

（2）用鋼絲繩套將起重滑車(chē)掛在塔頂部適當(dāng)位置，將牽引繩返到抱桿頭部。

（3）將抱桿尾部用小繩控制好。

（4）啟動(dòng)絞磨輕微提升抱桿使臨時(shí)固定鋼繩套松弛后拆除，磨繩緩松將抱桿從塔中間緩速平穩(wěn)落到地面，分段拆除。

3.5 鐵塔分解吊裝

3.5.1 吊重限制

（1）本工程各種塔型的塔身吊裝，根據(jù)吊件重量和長(zhǎng)度可采用自然分段和組合段吊裝，但起吊重量做如下限制：

抱桿座地：?jiǎn)蔚踔亓坎坏贸^(guò)2.5 t。

抱桿懸浮：直抽時(shí)單吊重量不得超過(guò)1.5 t；返1-0滑車(chē)時(shí)單吊重量不得超過(guò)2.4 t。

3.5.2 塔身吊裝

（1）單腿吊：針對(duì)塔腿、下口寬度超過(guò)8 m的塔身、分解成兩片的超過(guò)2.4 t的塔身部分，采取此吊裝方式。單根主材帶側(cè)面輔材吊裝，對(duì)于主材組合后長(zhǎng)度不超過(guò)12 m的可合吊。

（2）單片吊：針對(duì)下口寬度小于8 m，并且分解成兩片的小于4 t的塔身部分，采取此吊裝方式。

3.5.3 輔材的吊裝

輔材吊裝采用X型鐵吊花的方式。X型輔材的重量不大，但由于其斜材較長(zhǎng)、柔度較大，所以吊件在地面要做好補(bǔ)強(qiáng)，防止彎折變形。

3.5.4 橫擔(dān)吊裝

（1）耐張塔及直線塔地線橫擔(dān)的吊裝

采取單側(cè)整體吊裝方式，如圖7所示，需保證抱桿露出塔頂高度滿足橫擔(dān)就位要求。吊點(diǎn)繩使用“V”型套，綁在上就位點(diǎn)第2個(gè)節(jié)點(diǎn)處；起吊時(shí)主要是后側(cè)起吊繩受力，在上就位點(diǎn)每側(cè)安裝上一顆螺栓，吊件開(kāi)始下落時(shí)主要是前側(cè)起吊繩受力，下就位點(diǎn)就位?？刂评K設(shè)2根，上控制繩綁在起吊點(diǎn)對(duì)側(cè)主材上、控制吊件整體對(duì)塔距離；下控制繩綁在吊件下部，控制吊件下部對(duì)塔距離及吊件整體角度。

（2）導(dǎo)線橫擔(dān)的吊裝

對(duì)DS、DA、DT、DATS型塔的導(dǎo)線橫擔(dān)，由于重量較輕（0.66～1.13 t），均采用單側(cè)橫擔(dān)整體吊裝方式。吊裝時(shí)，需在地線橫擔(dān)掛1個(gè)轉(zhuǎn)向滑車(chē)。

4 質(zhì)量保證體系

圖7 地線、導(dǎo)線橫擔(dān)吊裝圖

4.1 組織機(jī)構(gòu)

為保證本鐵塔工序質(zhì)量保證措施的順利實(shí)施，成立以項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)，項(xiàng)目班子成員為副組長(zhǎng)的質(zhì)量管理領(lǐng)導(dǎo)小組。

4.2 施工前準(zhǔn)備

組塔施工前必須對(duì)施工班組所有人員進(jìn)行交底，明確組塔工序的各種質(zhì)量要求。組塔前需對(duì)塔位中心、塔型進(jìn)行核對(duì)。

4.3 材料檢查

塔材、螺栓經(jīng)過(guò)檢查合格，無(wú)掉鋅、彎曲、變形等缺陷。

4.4 鐵塔組立

組塔施工前，對(duì)所有進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的工器具進(jìn)行檢查，確保工器具正確使用。對(duì)較長(zhǎng)的斜材，在不影響構(gòu)件起立的情況下，應(yīng)在構(gòu)件起立后安裝，防止在構(gòu)件起立過(guò)程中變形。本工程螺栓緊固力矩按如下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工和檢驗(yàn)。

M12-4000（N.cm）；M16-8000（N.cm）；M20-10000（N.cm）。

4.5 鐵塔驗(yàn)收

鐵塔組立后，施工班組要及時(shí)進(jìn)行自檢驗(yàn)收。施工班組自檢后要及時(shí)上交自檢記錄，以便項(xiàng)目部進(jìn)行復(fù)檢。對(duì)在檢查中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題要及時(shí)處理，不能立即處理的要有記錄，便于以后處理。

5 安全保證體系

5.1 安全管理組織機(jī)構(gòu)

為保證本鐵塔工序安全保證措施的順利實(shí)施，成立以項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)，項(xiàng)目班子成員為副組長(zhǎng)的安全領(lǐng)導(dǎo)小組。

5.2 施工前準(zhǔn)備

參加組塔人員必須做到“三熟悉”：熟悉鐵塔安裝圖，熟悉立塔方案，熟悉安全措施。嚴(yán)禁違章作業(yè)、違章指揮、違反勞動(dòng)紀(jì)律，組塔施工人員必須服從指揮。

5.3 組塔施工

進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)必須戴安全帽；高空作業(yè)人員必須系安全帶，安全帶不得低掛高用。上拉線綁扎在塔身主材節(jié)點(diǎn)下方，葫蘆調(diào)好抱桿后必須系死滑鏈，起吊前必須仔細(xì)檢查各部系統(tǒng)的可靠性。下拉線必須連接可靠，綁扎牢固，注意連接主材位置應(yīng)為節(jié)點(diǎn)上方，防止下拉線滑動(dòng)。施工中，塔上作業(yè)應(yīng)避免和地面組裝作業(yè)垂直交叉進(jìn)行。如必須同時(shí)進(jìn)行時(shí)，在構(gòu)件起吊過(guò)程中地面應(yīng)暫停作業(yè)，防止發(fā)生高空物體墜落傷人。

5.4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急措施

為了便于處理現(xiàn)場(chǎng)可能發(fā)生的意外事件，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備必要的急救常用藥品。

6 文明施工要求

6.1 尊重當(dāng)?shù)亓?xí)俗

施工中，要和當(dāng)?shù)卣腿罕姼愫藐P(guān)系，尊重當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)俗習(xí)慣。

6.2 文明施工

注重文明施工生產(chǎn)，長(zhǎng)抓不懈，和當(dāng)?shù)卣腿罕娪押梦拿鹘涣?，維護(hù)項(xiàng)目部、公司和國(guó)家良好形象。

6.3環(huán)保措施

施工中盡量減少損壞植被及青苗，地錨坑在施工后應(yīng)及時(shí)恢復(fù)。各種包裝物、包裝袋等統(tǒng)一回收清理，禁止污染環(huán)境。施工完畢，做到現(xiàn)場(chǎng)“工完、料盡、場(chǎng)地清”。

7 結(jié)束語(yǔ)

內(nèi)懸浮內(nèi)拉線抱桿分解組塔能很好的滿足東非高原因?yàn)樘鞖?、地形、工期等要求，不需要投入大型施工機(jī)械，成本相對(duì)較低，且施工進(jìn)度可控，調(diào)整靈活，綜合效率高，能夠按照施工計(jì)劃完成既定任務(wù)。輸電線路鐵塔組立施工的建設(shè)項(xiàng)目是針對(duì)各種各樣的地形組合和安裝，組塔過(guò)程中，應(yīng)充分考慮實(shí)際施工條件和環(huán)境、地理位置、建設(shè)需求等，建立安全、高質(zhì)量、高效率的工程項(xiàng)目。