吊车组塔施工场地临时占地面积测算分析

2020-10-17李维嘉王艳芹

河北电力技术 2020年4期

赵贤，李维嘉，王艳芹

(国网河北省电力有限公司经济技术研究院，石家庄 050021)

针对线路工程青苗赔偿面积的计列，在机械化施工推广之前，按照青苗赔偿面积=路径长度×宽度(110kV、220kV、500kV线路宽度分别按照4.5 m、6 m、8 m计列)的方式计列，主要考虑人力架线需要沿着线路走廊进行操作。随着线路工程机械化施工的全面应用，采用吊车进行组塔和张力机、牵引机进行架线的青赔面积计列方式已与工程的实际施工方式不一致。关于机械化线路施工青苗赔偿面积的计列，需要考虑吊车组塔施工场地临时占地面积以及跨越架搭拆操作面积，本文针对吊车组塔施工场地临时占地面积进行测算和研究。

1 施工场地面积测算方法

在核对完塔材数量和型号确与施工图纸一致时，开始划分作业区域和塔材、螺栓、工器具及吊车的摆放区域，划分完毕，按既定的区域开始组装铁塔主材并将连接螺栓紧固好。连接主材的长度、段数必须提前根据吊车操作范围确定好摆放位置，确保吊车进场后能立即开始吊装作业。作业完毕后整理工器具离开。根据《输变电工程安全文明施工标准化手册》[1]，吊车组塔现场布置示意如图1所示。

图1 吊车组塔现场布置示意

根据图1可知，施工现场布置为长方形，面积可计算为长与宽之积，而长度和宽度的数值与具体的施工现场布置有关，因此需绘制出具体的施工现场布置图，分别得出长度和宽度的表达式，表达式赋值后才能计算出施工场地占地面积。

由于现场情况复杂多变，包括吊装方案、塔材摆放原则、现场布置规则等不同影响因素在内的施工组织方案将直接影响施工现场布置，因此绘制施工现场布置图前应确定吊车组塔施工组织方案。文中各章节将按照吊车组塔施工方案→现场布置图→长度和宽度表达式→表达式赋值计算→面积确定每个环节。

2 确定施工组织方案

施工组织方案包括吊装方案、塔材摆放原则、现场布置规则等内容。

2.1 吊装方案

吊装方案内容包括吊装方式选择、吊车型号计算和选取、地面组装方式选取等。吊装方式确定原则为：

a.塔高、塔重较小时，使用一种型号的吊车完成全部吊装。吊车采取单边作业，工作时由进场侧进入场地后，定位在进场一侧的合适位置后不再移动，转弯角度为0°。

b.塔高、塔重较大时，选择不同吨位吊车进场顺序组装。小吨位吊车吊装先进场，采取全场移动作业，最大转弯角度可达360°，完成能吊装的部分;大吨位吊车再进场吊装剩下的部分，采取单边作业，进场后定位在进场一侧后不再移动位置。

吊车规格选取应与定额选取一致。因为吊车组塔定额尚未公布，因此需要根据铁塔的高度和重量，选取合适的吊车规格。根据各电压等级的塔型数据和吊车的性能参数[2-3]。地面组装方式分为分片、分段和整体3种。塔高、塔重较小时，可选择分段或整体组装;塔高、塔重较大时，可选择分片组装或二者结合。地面组装应按照塔腿-塔身-横担-塔头顺序组装完成。

根据以上原则，可确定各电压等级铁塔吊装方案，如表1所示。

2.2 塔材摆放原则

a.110kV单回、110kV双回、220kV单回线路吊装方案选择单吊方案，一般要求吊车进场前完成全部塔材的组装，布置在基础两侧。

表1 各电压等级吊装方案

b.220kV双回、500kV单回、500kV双回线路选择双吊方案，小吨位吊车进场前应将起升范围内的塔材组装完毕，布置在基础两侧和对侧。小吊车作业的同时组装其余塔材，大吊车进场后布置在基础两侧。

2.3 现场布置原则

a.一般情况下，为进出场方便，辅助设施布置在进场侧，较大吨位吊车由于吊装过程中不移动位置，因此吊车应布置在进场侧。特殊情况根据现场情况调整。

b.吊车进场后，应定位于基础附近。为方便施工，车身与板式基础需考虑一定的放坡系数，吊车定位、移动或转弯时应在放坡之外，即吊车转弯半径应大于基础外边长与两边放坡宽度之和。桩基础不考虑放坡，可按基础外边计算。

c.所有吊装件的吊装点应布置在吊车作业幅度内，一般取吊装件底部2/3左右作为吊装点。

d.吊车作业时应考虑与周围一定的安全距离。本文按1 m考虑。

e.除吊车作业区域外，还应设置辅助设施区域。根据《国家电网公司电力安全工作规程电网建设部分(试行)》规定，起重臂下和重物经过的地方禁止有人逗留或通过。因此，辅助设施区域应布置在吊车工作幅度以外。为进出场方便，辅助设施应设置在进场侧。

3 绘制现场布置图

单吊布置示意见图2。

图2 单吊布置示意

由图2可知，单吊布置长度=r+L/2+R0+R1+L0，宽度=H1+W+H2。

双吊布置示意(180°)见图3。

图3 双吊布置示意(180°)

由图3可知，双吊180°布置长度=L1+R1+max(R1，R2)+L2+L0，宽度=H1+W+H1。

双吊布置示意(360°)见图4。

图4 双吊布置示意(360°)

由图4可知，双吊360°布置长度=L1+R1+max(R1，R2)+L2+L0，宽度=L1+2R1+L1。

4 参数赋值计算

4.1 参数赋值原则

由以上公式可知，施工场地占地面积与铁塔高度、基础尺寸、吊车性能(臂长、操作半径)等有关。其中，铁塔高度、基础尺寸由电压等级、塔型等因素决定。吊车自身参数由铁塔高度、塔重等决定，而塔高、塔重由电压等级、塔型等因素决定。因此本文测算将按照不同电压等级区分，选取最常见的几种塔型，分别计算施工场地占地面积。

根据《国家电网公司输变电工程通用设计》[4]，结合河北省南部电网公司地形、地貌、土质、风速等地理及气象环境，选取各电压等级典型塔型7～8种，选取结果如下：

110kV单回线路选取1A1-ZM1-24、1A3-ZM1-24、1A3-J1-18、1A3-DJ-18。

110kV双回线路选取1D2-SZ1-24、1D3-SZ1-24、1D2-SDJ-18、1D5-SDJ-18。

220kV单回线路选取2B2-ZM1-24、2B3-ZM1-24、2B2-DJ-18、2B5-DJ-18。

220kV双回线路选取2E2-SZ1-24、2E3-SZ1-24、2E2-SDJ-18、2E5-SDJ-18。

500kV单回线路选取5A1-ZM1-24、5A2-ZM1-27、5A2-DJ1-21、5A3-DJ1-21。

500kV双回线路选取5C1-SZ1-24、5C3-SZ1-24、5C3-SDJ-21。

参数赋值原则如下。

基础参数：基础形式分为直柱柔性基础和桩基础。基础边长可根据基础根开加基础宽度确定。放坡宽度按照0.5×挖深确定。桩基础不计放坡宽度。

吊车参数：吊车规格确定后，根据吊车参数和性能曲线图可知不同起升高度时的工作半径、最小转弯半径和全车长度、宽度。

吊装件高度：吊装件高度由最小分段数决定。最小分段数应根据塔重和塔全高综合确定。为简化计算，假定作业过程中吊车臂长不变，工作幅度随起升高度的变化而变化。根据塔全高、吊车起重表确定吊车最小工作幅度，且最小工作幅度应大于塔心至基础放坡外边的距离。根据工作幅度确定起吊质量;根据每段质量应小于起吊质量的原则确定最小分段数;根据铁塔结构图确定每段高度，同时需满足吊件的吊装点(设为高度的2/3)在吊车最大工作幅度内。

辅助设施区域宽度：一般施工帐篷或简易工棚宽度为4 m，考虑2 m的施工运输通道，因此L0可选取为6 m。

安全距离：基础外边与安全围栏之间的距离要考虑3 m的安全通道宽度。

4.2 计算实例

以双回路直线塔1D2-SZ1-24为例，根据各参数分别计算长度和宽度。

由塔型结构可知，1D2-SZ1-24塔全高为35.2 m，塔重为6 436 kg。吊车选取25 t。

根据布置可知，长度=r+L/2+R0+R1+L0，宽度=H1+W+H2。

L为基础边长、基础根开、基础两边放坡宽度三者之和。

基础根开为5.1 m，基础边长2.5 m，放坡宽度为坑深乘以0.5，坑深为2.5 m。因此L/2=(5.1+2.5+2.5*0.5*2)/2=5.05 m。

R0为最高点时吊车最小操作幅度。由吊车参数和性能曲线可知，最高点为35.2 m，需选择39.5臂长，对应最小操作幅度R0为9 m，且满足大于L/2的要求。

R1为吊车车身长度加安全距离。由吊车参数和性能曲线可知，R1=12.3+1=13.3 m。

长度=r+L/2+R0+R1+L0=3+5.05+9+13.3+6=36.35 m。

根据吊车参数和性能曲线可知，最小工作幅度9 m对应的最大起重质量为5 500 kg，小于塔重，因此无法整体吊装，需分段吊装。

经计算，6 436/5 500=1.17，先取最少分段数为2，根据塔型结构图和材料表判断是否满足起重要求。假设3、4、5、6、7、8、9为一大段，材料总质量为276+241.4+1 134.9+961.5+1 082+752.5+1 594.8=6 043.1 kg＞5 500 kg;不符合起重质量要求。假设4、6、7、8、9段为一大段，材料总质量为241.4+961.5+1 082+752.5+1 594.8=4 632.2 kg＜5 500 kg;1、2、3、5段是一大段，材料总质量为1 410.9 kg＜5 500 kg;

因此确定最少分段数为2段，最大吊装高度为4、6、7、8、9段高度之和为32.2 m。

宽度=H1+W+H2=32.2+4.5=36.7 m。

面积=36.35×36.7=1 334 m2。