500kV输电线路铁塔双机四点吊施工方案设计

甘凤林，艾立明，赵连杰

(1.东北电力大学建筑工程学院，吉林吉林132012;2.黑龙江七台河电业局，黑龙江七台河154600)

1 吊车整立输电线路铁塔的适用条件

1.1 吊车条件

利用吊车进行整体吊装，首先要对铁塔的塔高和塔重进行统计，统计铁塔的平口高度，吊点位置一般选择在铁塔平口位置下方附近，根据平口位置和塔重来选择合适的吊车，吊车不宜选择过大吨位，建议选择两台吊车同时作业，吊车出杆高度要高于铁塔平口高度，并且在这个高度下能够起吊的重量要大于铁塔重量(双吊车为塔重的一半)，且要有一定的裕度，防止不均匀荷载，裕度选择一般要大于1.4，根据以往的工程经验来说，220 kV及以下线路普通铁塔可采用两台18t～25t吊车，500 kV线路普通铁塔可采用两台50t～65 t吊车。

1.2 地形、路况条件

利用吊车进行整体吊装，对地形、路况条件的要求很高，吊车的吨位越大对地形、路况的要求越高，这就是前面选用双吊车整立的原因，要求通往塔位的路况能够满足吊车行驶、转向，塔位的地面硬度能够承载吊车在起吊过程中的重量，一般来说，送电线路的大多地形条件都无法满足上述条件，但在沙漠地区、土质较好的平原地区或在东北地区的冬季施工却可以满足上述条件，可以进行铁塔的整立施工。

2 吊点位置的选择

2.1 吊点位置的选择原则

由于输电线路铁塔是一个空间桁架结构，并不是均匀的杆系结构，不能用最优吊点［1］理论进行吊点的选择，根据施工现场的实际操作经验，吊点的选择原则应考虑如下几个方面:

(1)吊车布置方便，吊车在起吊过程中施工安全。吊装500kV输电线路铁塔所使用的吊车吨位较大，安全问题尤为重要，进行吊点选择时首先考虑吊车的施工布置方便和施工安全，吊车在负重状态下摆杆操作存在诸多安全风险，且两台吊车同时摆杆还存在配合问题，安全隐患增多，因此，吊装操作时最好不让吊车有摆杆操作，在施工布置时将铁塔的重心位置与基础中心位置基本重合，吊车布置在基础两侧，选择直接起吊。

(2)上下吊点的合力作用线应处于重心位置的上方，这样才能保证起吊时塔头先离开地面。

(3)在铁塔起吊过程中，薄弱点在第一段水平铁处，水平铁的变形不能过大，否则无法恢复，因此吊点选择要使塔脚受力最小。

(4)吊点要选择在斜材与主材相交的节点上，选择在非节点上吊点受力时弯矩较大，主材极易变形，选择在节点位置斜材分担较多轴向力，主材不易变形，且起吊工具安装方便。

(5)根据施工经验，两个吊点位置，上吊点选择在下侧主材，下吊点选择在上侧主材，更容易就位，也会避免就位时吊装钢丝绳磨伤塔材。

2.2 重心位置的计算

下面以ZB1V-36塔型为例进行吊点选择:

在进行吊点选择前应明确铁塔的重心位置和合理作用线位置。

铁塔重心高度计算时，假定每段的重量集中于塔面形心，其形心对支点的高度为每段铁塔的重心高度［2］。

如图1所示，根据平面力系的合力对于其平面上任一点的力矩等于各分力对同一点的力矩代数和的关系，得:

式中:G为铁塔总重力，kN;H0为铁塔重心至支点O的距离(简称重心高度)，m;∑M为各分段重力对支点O的力矩总和，kN·m;G1、G2为各塔段的重力，kN;H1、H2为各塔段的形心高度，m。

ZB1V-36型铁塔基本数据见表1。

表1 ZB1V-36型铁塔基本数据

经计算得ZB1V-36型铁塔重心位于塔脚以上 21.49 m。

2.3 合力作用线位置计算

重心附近的节点都可做为备用的吊点位置，因选择双机四点吊方式，即每台吊车两个吊点，根据吊点布置原则，两个吊点应全部分布在重心上方或一点在重心上方一点在重心下方，根据力矩平衡原理，合力作用线离重心上方越近，塔脚受力越小，为简化计算，采用图1简化模型计算合理作用线位置。

图2 合力作用线计算简图

选择不同吊点，合力作用线位置与重心位置见表2。由表2可知，上吊点选N点，下吊点选择B点，为最佳吊点。

表2 不同吊点位置比较表

3 机械、工器具的选择

3.1 吊车的选择

根据重心高度，通过查询不同吊车的参数表［3］，可确定吊车吨位，ZB1V型铁塔，重心高度21.49 m，最大吊重6.35 t通过参数查询，50 t吊车可满足施工要求。

3.2 卸扣的选择

表3 吊车额定总起重质量t

根据卸扣的最大受力选择合适的规格，根据公式［2］Fp=FmaxK2K3，其中 K2为冲击系数，取 1.2。K3为不平衡系数，取1.2。

可选50 kN卸扣满足施工要求。

3.3 钢丝绳的选择

按强度要求的计算公式为［4］

式中:Tm为钢丝绳的最大使用拉力，kN;Tb钢丝绳的破断拉力，kN;K为安全系数，取4.5;K1为冲击系数，取1.2;K2为不平衡系数，取1.2;K0为钢丝绳有效破断拉力换算系数，取0.82。由此公式求得Tb≥251 kN，选用6×37，直径19.5 mm，破断拉力282 kN，可满足施工要求。

4 施工操作步骤

作业开始前，指挥员选好指挥位置，所选位置必须保证视野良好，既能看清整个铁塔，又能与吊车操作人员保持良好沟通。

缓慢收紧钢绳，使吊点逐渐受力，当铁塔头部离地1米时，停止吊装，静止几分钟，再次检查吊点绑扎情况，检查吊点塔材是否变形，如有变形立即停止吊装，重新验算受力情况，另选吊点或采取补强措施。

地面配合人员跟在塔脚后面，随着塔脚一起向前移动，清除塔脚移动方向的障碍物，注意不要站到铁塔的垂直下方。

整个过程中吊车收绳动作一定要缓慢，如果是双吊车同时起吊一定要注意两台吊车的配合，两台吊车操作人员听从指挥员的统一指挥。起吊过程中设安全监护员，随时观察塔身情况，一旦发现塔身局部变形或吊装工具异常时立即通知指挥员停止吊装，停车处理。铁塔即将全部离开地面时，地面配合人员要用事先准备好的棕绳系到地面上的两个塔脚，牵引棕绳使塔脚受力，让塔脚缓慢离开地面，避免塔身摇晃。

铁塔即将就位时，每个塔脚都要有2～3人，扶好塔脚，逐个塔脚缓慢就位。每个塔脚就位后立即旋紧地脚螺栓的螺帽。

铁塔就位后，缓慢放松吊点钢绳，高空作业人员上塔拆除吊点吊装工具，用小绳传递至地面。

500 kV合心变-哈南变输电线路工程中，采用双机四点吊方案组塔共计82基，用时14天，和传统的组塔方式相比，大大提高了工作效率，节省了工期，减少了高空作业内容，取得了良好的经济效益。

［1］甘凤林，孔伟，鞠彦忠.杆塔整体起吊单点吊最佳方案设计［J］.东北电力技术，1996，12:6-9.

［2］李庆林.架空送电线路铁塔组立工程手册［M］.北京:中国电力出版社，2007.

［3］程志勇，艾立明，等.利用吊车大规模整体组立500kV线路铁塔［J］.吉林电力，2007，35(5):1-4.

［4］韩崇，吴安官.架空输电线路施工实用手册［M］.北京:中国电力出版社，2008.