±800 kV山地铁塔应用组合式抱杆吊装技术

马廷军，张 醒，马 俊

(黑龙江省送变电工程公司，黑龙江哈尔滨150016)

0 引言

向家坝—上海±800 kV特高压直流输电线路工程鄂湘标段共有铁塔211基。24种塔型，其中直线塔14种塔型148基，直线转角塔1种塔型3基，耐张塔9种塔型60基，铁塔全高超过70 m的高塔共61基，其中呼高最大的铁塔为ZKC2715，呼高为99 m，铁塔总重17 986 t，平均单基重量为85.2 t，最重铁塔JT32型，单量为156.77 t，铁塔横担单侧长18～20.9 m，最大重量为14.77 t。铁塔大部分坐落在高山大岭和山地，其中高山大岭占35.1%，山地占58.8%，丘陵占6.1%，沿线海拔高度为447～1 396 m，高差较大，地形起伏剧烈，施工环境较差。常规的施工设备及工器具已不能满足本工程铁塔的组立施工，因此，需要对组塔工艺及吊装机具进行改进，确保实现工程安全、质量、进度的目标。

1 施工方法

针对本工程铁塔体高、横担长、重量大情况，提出采用内悬浮外拉线抱杆(以下简称外拉线抱杆)分解组立塔身，铁塔横担采用内悬浮外拉线抱杆加人字抱组合式分解组塔方法。主要内悬浮抱杆采用长27 m，断面尺寸为600 mm×600 mm的钢抱杆;人字抱杆采用长13 m，断面尺寸为350 mm× 350 mm的钢抱杆组合。

根据铁塔横担结构的不同，设计加工A、B型两种人字抱杆铰座，A型铰座安置在中横担外端上平面的主材上，须设防滑移拉线;B型铰座安置在塔身段顶口，无须设防滑移拉线，如图1所示。横担主材全部为∠160或∠200角钢，每种铰座须加工两种规格。

图1 抱杆铰座的工艺结构图(单位:mm)

由于横担部分单件吊重大，通过将人字抱杆的铰支座对称安装在已组装的铁塔结构顶端，使人字抱杆平衡受力，利用塔身结构承载了组合抱杆系统的大部分荷载，减少了外拉线的受力;另外，铁塔横担长，1次吊装则起吊半径过大，通过将中横担与外横担分解吊装以解决。

2 组合式抱杆的吊装方式及技术要求

组合式抱杆的吊装分4种方式。

2.1 施工方法适用于ZC27151、ZC27155铁塔型式

将抱杆伸出塔顶口15 m，并向吊件倾斜7°左右，抱杆顶部出塔侧平面1.8 m，使起重绳接近吊件重心，起吊前预先在中横担外端对称安置两副人字抱杆，布置人字抱杆控制绳、起重绳，控制绳采用φ16 mm钢丝绳，人字抱杆与横担顶面承向外45°角倾斜。为减少起吊高度，中横担吊装对施工工艺进行了改进，采用垂直吊起，底面到达就位点后，左右两侧各安装1个螺栓，形成转动轴。然后将起重绳移至人字抱顶部，增加转动力臂，以方便就位作业，人字抱采用φ17.5 mm钢丝绳固定，调整人字抱杆，使人字抱的起重绳垂于吊件重心，将主抱杆抱杆的两起重绳分别连接人字抱顶端，牵引端绳头锚固于地面地锚或便于人员操作的塔身处。此时，主抱杆的两起重绳变为人字抱的调整绳，调整人字抱向外倾斜角度。另外，人字抱调整后要注意设防向内倾斜的拉线，如图2所示。

2.2 施工方法适用于ZC27156、Z30201、Z30202、Z30203铁塔型式

在塔顶部对称安置两副人字抱杆，吊装左、右横担中段，将人字抱杆外移至中横担端部，吊装横担外段加地线支架，如图3所示。

2.3 施工方法适用于ZC27152、ZC27153、ZC27154、ZJC3015、ZKC2715、ZC3015T铁塔型式

在塔顶部对称安置两副人字抱杆，分别吊装左右中横担加地线支架，利用地线支架吊装其它部分横担外段，如图4、图5所示。

图2 抱杆铰座吊装工艺图

图3 抱杆铰座吊装工艺图

图4 抱杆铰座吊装工艺图

图5 抱杆铰座吊装工艺图

2.4 施工方法适用于Z30301、Z30302、Z30303铁塔型式

起吊前预先在中横担外端对称安置两副人字抱杆，布置人字抱杆起重绳;中横担就位后，可以拆除塔身顶部人字抱杆，利用预先安置人字抱杆吊装横担外段加地线支架，如图6、图7所示。

3 组合吊装系统受力验算

本方案要求最大起重质量不超过10 t(不含滑轮组)，使用条件:起重钢丝绳φ15 mm，采用4倍滑轮组，抱杆竖直时重物允许最大竖直偏角为5°。

图6 抱杆铰座吊装工艺图

图7 抱杆铰座吊装工艺图

3.1 控制绳的张力F

式中β为起重滑车组与垂线间的夹角取5°;ω为控制绳对地面夹角，最大值取45°;Q0为吊重质量，起升动载系数取1.2，滑轮组质量取600 kg，钢丝绳质量取620 kg，则G=(10×1.2+0.60+0.62)× 9 800=129 556 N。

控制绳最大张力F为8 783 N。

3.2 提升滑车组的张力P1(起吊钢丝绳的合力T)

3.3 起吊牵引力S1

式中k2为起重滑车组的磨阻系数，取1.05;n为起重绳穿过滑车组的次数。

3.4 人字抱杆起重端的荷载R

式中G1为人字抱杆自重，G1=420×9.8=4 116 N。

3.5 调幅滑车组的张力T0

式中γ为人字抱杆中心线与水平面夹角，取51.3°; ζ为调幅绳与水平面投影的夹角，取19.8°。

3.6 人字抱杆的法向压力N1

式中v为两人字抱杆起重端静荷载R对铅垂线的偏角。

3.7 人字抱杆单杆的轴向压力N2

式中ψ为两人字抱杆对两铰支座水平连线的夹角。

3.8 两侧调位滑车组对主抱杆顶的轴向净下压力合力N0

式中ρ为主抱杆正直及两侧人字抱杆上仰γ角时，人字抱杆头部调幅滑车组与主抱杆间的夹角;H为主抱杆升出塔顶平面的高度;L为人字抱杆对称中心线的高度。

4 结论

通过工程实践证明，采用组合式抱杆吊装技术有针对性地解决了向上±800kV特高压直流输电铁塔横担长、单元结构重、就位半径大等吊装难题，使吊装系统传力明确、受力合理，同时对塔身结构的反作用力分布比较均匀，有效地防止了已吊装结构发生变形，保证了施工质量。值得注意的是，该吊装技术特适应于地形复杂的、作业面狭窄的山区吊装铁塔。