内悬浮内拉线抱杆分解组塔在东非高原雨季的研究和探讨

罗雨桃

（北方国际合作股份有限公司，北京100043）

1 引言

在近几年来，中国的“一带一路”政策引导，非洲相关国家基础设施快速发展，用电负荷迅猛增加，原有的输电网络已经不能满足用电发展的需要，将新建一批高压输电线路。

对于交通很不发达的东非高原，高山连绵起伏，海拔从几百米上升至3 km，地势落差较大，输电线路主要穿梭于高山和峡谷之间，鉴于此种地势，设计时铁塔接腿采用了高低腿方式，弥补了地势带来的弊端。面对东非高原山地，设计问题解决了，可是实际施工困难却非常艰巨，尤其是铁塔组立施工，铁塔体积大，重量重，起吊安装困难等施工难度尤为突出，大型施工机具，例如吊车等很难进入到每一个铁塔基础位置，再加之工期紧，根据工程总施工进度安排，铁塔组立施工主要集中在4月至10月，此段时间正值东非高原的埃塞俄比亚小雨季和大雨季。要在确保施工安全和质量的前提下，提高施工进度，控制施工成本。铁塔组立施工是整个工程的关键工作，自由时差和总时差均最小。为了不影响后续放线施工和总工期，铁塔组立施工不能有任何延误。面对以上各种困难，通过科学分析和仔细计算最终确定组立铁塔的最佳施工方案——内悬浮内拉线抱杆分解组塔方式组塔。该方法机动灵活，不受现场环境、地势的影响，尤其是针对东非高原雨季后其他机械（如吊车、铲车等）因道路无法进场施工的前提下，受天气影响小，并且可同时开展多个施工班组施工，施工进度不受影响，施工成本低，综合效率高。

2 施工环境和铁塔分解计算

2.1 施工环境

埃塞GDYW-2400 kV输电线路项目工程是埃塞俄比亚电力公司建设的DG3水电站电力送出输电工程（本文重点阐述施工的标段为GD3水电站-Yirgalem变电站的391基铁塔），为400 kV同塔双回线路。铁塔391基，重量合计11139.92 t。该区域共有4种塔型，包括直线塔DS、普通耐张塔DA、换位耐张塔DATS，以及大转角塔兼终端塔DT。其中直线塔270基，耐张塔121基。该区域主要以山地为主，海拔从800 m到3 km，同一基塔位基础顶面高差少则几米，多则20余m。

2.2 组塔工程量分解和重量计算

如表1、表2所示。

3 铁塔组立-内悬浮内拉线抱杆分解组塔

3.1 施工现场布置（见图1）

3.2 主要工器具选择

表1 塔型、段别分解表

表2 塔型、数量及塔重计算

图1 现场布置图

3.2.1 抱杆

本工程采用550 mm×550 mm×23 m铝合金抱杆，重量20 kg/m，抱杆总重约0.5 t。抱杆允许轴向压力≤8.5 t，悬浮起吊时抱杆倾斜角不宜超过5°，最大不得超过10°。

3.2.2 上拉线

使用Φ15.5钢丝绳，用3 t手扳葫芦控制。

3.2.3 承托绳

DS、DT型塔使用Φ19.5钢丝绳，不同长度进行装配式接长调整，用10 t卸扣和6 t手扳葫芦连接。DA、DATS型塔使用Φ21钢丝绳。不同长度进行装配式接长调整，用10 t卸扣和 6 t手扳葫芦连接。

3.3 技术规定

（1）抱杆的有效高度L1与座深L2比例为7：3，即L1≤16 m，L2≥7 m，见图2所示。

图2 抱杆系统布置示意图

（2）控制绳使用要求

控制绳对地夹角≤45°，磨绳地锚对塔位中心距离≥1.2倍塔高，腰滑车的滑轮边缘至主材的距离不宜大于300 mm，固定底滑车的钢绳套应使用2根，夹角应小于90°。

（3）地锚使用要求

地锚抗拔力计算：

地锚规格选用3 t铁地锚，分别列出土壤密度及计算抗拔角值，受力方向与地面夹角均按45°考虑，如图3。

图3 地锚布置图

土中地锚承载能力Q≤0.0098Vbγ/K/sinα

Q—地锚容许抗拔力kN，Vb—地锚抗拔的土壤体积 m3，d—圆柱地锚的直径或矩形地锚的宽度m，l—地锚长度m，h—地锚埋入深度m，α—地锚受力方向与水平方向夹角，ψ1—土壤的计算抗拔角，K—安全系数，与地锚的重要性有关，可取2.0～4.0，γ—土壤的容重 kN/m3。

表3 土壤分类表

3.4 施工方法

3.4.1 抱杆系统的组装

（1）抱杆分段连接时，接头要平整以利于腰环顺利通过，内法兰连接螺栓要紧固。

（2）朝天滑车应与抱杆套接，且应用制动螺栓与抱杆加以固定，同时朝天滑车应能随起吊绳的移动而移动。

（3）承托系统的作用是支持抱杆，由下拉线、调节器和平衡滑车组成，其在塔上的布置如图4所示。

（4）对于铁塔根开较大，拉线采取可调方式，即钢绳加手扳葫芦及短绳套组合。其中承托绳2根，上拉线4根。根据施工班组施工习惯的不同，上拉线也可采用“通天”拉线，即上拉线加长，通过腰滑车后引至塔脚，通过转向滑车固定于相邻塔脚主材，在地面用通过式葫芦调整拉线长度及抱杆倾斜角度。

图4 承托系统图

3.4.2 抱杆起立

利用已组塔腿起立抱杆。操作步骤为：将抱杆按地形顺线路（或横线路）平直地摆布在铁塔中心线上，用“V”字起立系统拉起抱杆，如图5所示。

图5 抱杆起立图

3.4.3 抱杆提升

（1）绑好上下腰环，使抱杆在铁塔结构中心直立。

（2）松去上拉线系统，移至新的绑点绑好，并按要求绑好（4根拉线新的固定位置要对称、固定方式要相同）。

（3）布置提升抱杆用磨绳，从塔上连接点开始，依次通过朝地滑车、腰滑车、底滑车引向绞磨。

（4）启动绞磨，把抱杆稍微提升，解去承托绳。

（5）停止牵引，把承托绳固定在新的位置。

（6）回松磨绳，调整上拉线的手扳葫芦，使拉线受力，抱杆正直。

（7）松去提升抱杆的磨绳，解开腰环绳，做好起吊构件准备，示意图如图6所示。

图6 提升抱杆图

3.4.4 抱杆拆除

（1）按照提升抱杆步骤的逆过程，将抱杆降低到头部低于塔顶并用钢绳套临时固定。

（2）用钢丝绳套将起重滑车挂在塔顶部适当位置，将牵引绳返到抱杆头部。

（3）将抱杆尾部用小绳控制好。

（4）启动绞磨轻微提升抱杆使临时固定钢绳套松弛后拆除，磨绳缓松将抱杆从塔中间缓速平稳落到地面，分段拆除。

3.5 铁塔分解吊装

3.5.1 吊重限制

（1）本工程各种塔型的塔身吊装，根据吊件重量和长度可采用自然分段和组合段吊装，但起吊重量做如下限制：

抱杆座地：单吊重量不得超过2.5 t。

抱杆悬浮：直抽时单吊重量不得超过1.5 t；返1-0滑车时单吊重量不得超过2.4 t。

3.5.2 塔身吊装

（1）单腿吊：针对塔腿、下口宽度超过8 m的塔身、分解成两片的超过2.4 t的塔身部分，采取此吊装方式。单根主材带侧面辅材吊装，对于主材组合后长度不超过12 m的可合吊。

（2）单片吊：针对下口宽度小于8 m，并且分解成两片的小于4 t的塔身部分，采取此吊装方式。

3.5.3 辅材的吊装

辅材吊装采用X型铁吊花的方式。X型辅材的重量不大，但由于其斜材较长、柔度较大，所以吊件在地面要做好补强，防止弯折变形。

3.5.4 横担吊装

（1）耐张塔及直线塔地线横担的吊装

采取单侧整体吊装方式，如图7所示，需保证抱杆露出塔顶高度满足横担就位要求。吊点绳使用“V”型套，绑在上就位点第2个节点处；起吊时主要是后侧起吊绳受力，在上就位点每侧安装上一颗螺栓，吊件开始下落时主要是前侧起吊绳受力，下就位点就位。控制绳设2根，上控制绳绑在起吊点对侧主材上、控制吊件整体对塔距离；下控制绳绑在吊件下部，控制吊件下部对塔距离及吊件整体角度。

（2）导线横担的吊装

对DS、DA、DT、DATS型塔的导线横担，由于重量较轻（0.66～1.13 t），均采用单侧横担整体吊装方式。吊装时，需在地线横担挂1个转向滑车。

4 质量保证体系

图7 地线、导线横担吊装图

4.1 组织机构

为保证本铁塔工序质量保证措施的顺利实施，成立以项目经理为组长，项目班子成员为副组长的质量管理领导小组。

4.2 施工前准备

组塔施工前必须对施工班组所有人员进行交底，明确组塔工序的各种质量要求。组塔前需对塔位中心、塔型进行核对。

4.3 材料检查

塔材、螺栓经过检查合格，无掉锌、弯曲、变形等缺陷。

4.4 铁塔组立

组塔施工前，对所有进入现场的工器具进行检查，确保工器具正确使用。对较长的斜材，在不影响构件起立的情况下，应在构件起立后安装，防止在构件起立过程中变形。本工程螺栓紧固力矩按如下标准进行施工和检验。

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

4.5 铁塔验收

铁塔组立后，施工班组要及时进行自检验收。施工班组自检后要及时上交自检记录，以便项目部进行复检。对在检查中发现的问题要及时处理，不能立即处理的要有记录，便于以后处理。

5 安全保证体系

5.1 安全管理组织机构

为保证本铁塔工序安全保证措施的顺利实施，成立以项目经理为组长，项目班子成员为副组长的安全领导小组。

5.2 施工前准备

参加组塔人员必须做到“三熟悉”：熟悉铁塔安装图，熟悉立塔方案，熟悉安全措施。严禁违章作业、违章指挥、违反劳动纪律，组塔施工人员必须服从指挥。

5.3 组塔施工

进入施工现场必须戴安全帽；高空作业人员必须系安全带，安全带不得低挂高用。上拉线绑扎在塔身主材节点下方，葫芦调好抱杆后必须系死滑链，起吊前必须仔细检查各部系统的可靠性。下拉线必须连接可靠，绑扎牢固，注意连接主材位置应为节点上方，防止下拉线滑动。施工中，塔上作业应避免和地面组装作业垂直交叉进行。如必须同时进行时，在构件起吊过程中地面应暂停作业，防止发生高空物体坠落伤人。

5.4 现场应急措施

为了便于处理现场可能发生的意外事件，施工现场应配备必要的急救常用药品。

6 文明施工要求

6.1 尊重当地习俗

施工中，要和当地政府和群众搞好关系，尊重当地的风俗习惯。

6.2 文明施工

注重文明施工生产，长抓不懈，和当地政府和群众友好文明交流，维护项目部、公司和国家良好形象。

6.3环保措施

施工中尽量减少损坏植被及青苗，地锚坑在施工后应及时恢复。各种包装物、包装袋等统一回收清理，禁止污染环境。施工完毕，做到现场“工完、料尽、场地清”。

7 结束语

内悬浮内拉线抱杆分解组塔能很好的满足东非高原因为天气、地形、工期等要求，不需要投入大型施工机械，成本相对较低，且施工进度可控，调整灵活，综合效率高，能够按照施工计划完成既定任务。输电线路铁塔组立施工的建设项目是针对各种各样的地形组合和安装，组塔过程中，应充分考虑实际施工条件和环境、地理位置、建设需求等，建立安全、高质量、高效率的工程项目。