复杂环境下一种新型移动格构式跨越架封网的应用与分析

许瑞庆，邹 捷

（国网江西省电力有限公司建设分公司，江西 南昌 330043）

0 引言

随着构建以新能源为主体的新型电力系统的提出，既重申了新能源发展对于实现双碳目标的重要作用，也正视了电网建设的中枢平台地位。一直以来，电网投资体量巨大，产业链带动效果显著，一直是电力装备行业发展的核心推动力，也是稳增长的重要方式。新能源更大规模发展、叠加“十四五”期间国民经济增长将趋缓的逆周期调节要求，对电网加大投资需求日益增加。输电网的快速发展使得输电线路相互交叉，跨越铁路、高速等现象日益增多，使得输电线路工程建设施工过程中存在的安全风险日益增加。在电网建设过程中，安全始终是一条不可逾越的红线，一切应以安全为重，保护作业人员的生命及财产安全是安全生产最根本的内涵。根据国家电网有限公司企业标准《输变电工程建设施工安全风险管理规程》，输电线路跨越铁路、高速施工等属于高度风险，存在高处坠落、倒塌、触电、铁路、公路通行中断等风险，需采取切实可行高效的施工工艺确保施工作业的顺利进行及作业人员的人身安全。

目前，跨越架线施工技术可分为无跨越架跨越和跨越架跨越，跨越架跨越通过搭建跨越架为绝缘网提供承托，保证架设线路和被跨越物间的安全距离；无跨越架跨越将防护绝缘网悬于铁塔横担，利用铁塔支撑，完成对被跨越物的封网[1-3]。跨越架跨越方式按照跨越架布置可分为双侧多排、双侧双排；跨越架类型可分为毛竹、钢管、横梁跨越架。文献[4]提出一种迪尼玛玻璃钢防护网跨越施工方法，在呼辽±500 kV直流输电线路施工时，采用新建铁塔上安装钢支撑杆，在两支撑杆间架设迪尼玛承力绳及绳间布置玻璃钢防护网进行跨越带电线路施工。文献[5]在连续档跨越带电线路架线施工中提出通长无跨越架带电局部封网的跨越方式，即两跨越档共用一套封网系统承托绳通长不断开，此方式有效解决了独立封网时承托绳锚固点与相邻电力线安全距离不足的问题，完全满足连续档跨越所需施工条件。文献[6]提出采用高强轻型落地抱杆做跨越架，将4台高强轻型落地抱杆对称分布于被跨越物两侧，相对抱杆起重臂端头相连形成承力结构，起重臂之间自动封网，提前组装网体，一次牵引到位。文献[7]介绍了利用本塔辅助横担封网跨越高速铁路的施工方法，即在高速铁路两侧的线路本身铁塔上加设临时性质的辅助横担，辅助横担结构与导线横担相似。利用该辅助横担作为封顶网的支承架实施绝缘网封顶防护。文献[8]介绍了1 000 kV榆横—潍坊特高压交流输变电工程线路工程张力架线施工中在12S087-12S088档跨越青银高速，首次采用搭设组合格构式跨越架与玻璃钢封网防护的跨越施工方式，保证了现场施工安全。

钢管跨越架跨越施工具有稳定性好、搭设简单、架体较轻等优点，但对地形要求较高，且受限于架体高度和占地面积；无跨越架封网跨越适用于不同电压等级的线路，降低了工作强度，工作效率较高，但受限于跨越档距，当档距较大时，封网与被跨越物的安全距离较难保证且大幅降低封网效率。文中结合进贤-富山220 kV线路工程97号-98号跨越沪昆铁路、G320国道施工，受跨越档距、垂直净空安全距离、被跨越物长度高度、交叉角度等复杂环境条件影响，首次在江西电网应用一种新型移动格构式跨越架封网跨越方式，取得了较好的成效，印证了新跨越方式技术可行、安全可靠。

1 工程跨越处概况

进贤—富山220 kV线路工程起点进贤500 kV变电站，终点220 kV富山变电站，全线新建双回路铁塔111基，导线采用2×JL3/G1A-400/35钢芯铝绞线，地线采用2根48芯OPGW-120-1（48.G652）光缆。在97号-98号档中，跨越沪昆铁路K769+280 m、G320国道，2条10 kV线路，跨越错综复杂。跨越段沪昆铁路为左右行通车即双轨，经现场实测铁路防护栏两边顺线路距74 m，路基高6 m，接触网高出轨面7.8 m，跨越处数据参数如图1、图2所示。

图1 跨越处平面图

图2 跨越处断面图

2 施工方案选择

2.1 常规跨越施工方式分析

省内架空输电线路跨越铁路施工常采用搭设钢管跨越架封网和无跨越架整档封网跨越方式，以下分别进行可行性分析。

方式一：搭设钢管跨越架封网。为避开2条10 kV线路，跨越架体间距在200 m。按照封顶网需与铁路接触网保持5 m的安全距离，考虑封顶网自身弧垂2 m，钢管跨越架高度至少需要21 m。跨越点为水田，土质较为松软，地基承载力不足，跨越架易下层失稳，安全风险大，且搭设跨越架时间较长，效率低，此方式不可行。

方式二：无跨越架整档封网。无跨越架整档封网是指在97号、98号铁塔上固定临时抱杆，封顶网通过临时抱杆支撑后落地锚固。考虑到封网档距达390 m，封网弧垂至少2 m、架线过程中导线弧垂至少2 m，以及导线走板，无法保证铁路接触网的安全距离。封网档距太长增加封网施工时间，增加天窗期，安全风险大，故此方式不可行。

综上所述，省内常规的封网方式在该工况下均不可行。

2.2 新型移动格构式跨越架封网方式

鉴于常规跨越方式无法满足本次跨越铁路施工需求，经现场反复查勘，并查阅相关技术资料，创新性地提出并应用一种新型移动格构式跨越架封网方式，通过新型跨越架支撑封网装置，以达到导地线架设过程中保护被跨越物。通过现场实际应用，验证了该新型跨越架的有效性与优势。

3 新型格构式跨越架封网系统

本工程采用的格构式跨越架由可调底座、升降导向套、水平及竖立桁架（2 m标准节）、横梁、纵梁组装而成，如图3、图4所示。标准节自带螺栓，重约25 kg，具有安装简便、快速的优点。

图3 格构式跨越架模型图

图4 套箍与桁架连接模型图

为满足施工安全要求，需搭设两座高24 m、长18 m，宽7.6 m的跨越架，跨越架间距离为140 m。底座上竖立若干标准节竖立桁架构件。竖立桁架上套装升降导向框，升降导向框之间连接水平桁架，构成水平拼联框架。两组跨越架搭设好后，在两组跨越架顶部拉线封网，构成高空防护网体系，如图5所示。

图5 格构式跨越架封网现场施工图

地面安装阶段：

1）底座摆放在预选定位置，抄平。调节支腿升降螺杆，使得底座上部安装面水平。

2）底座上各安装升降导向套，在升降导向套之间通过螺栓安装预拼装好的水平桁架；各支座上插入1节竖立桁架（2 m标准节），再各自套入2节升降导向套，作为第2-3层水平框架安装节点。将预拼装好的水平桁架安装在第2、第3节升降导向套之间，完成第2、第3层水平框架安装。如此反复，直至安装完第4、第5层水平框架。

3）地面已在6个底座上各安装好2节竖立桁架。竖立桁架间安装好5层水平框架。各层水平框架纵向桁架8节，横向桁架3节。

高空安装阶段：

1）以2人为1组，3个高空作业小组在竖立桁架顶部再完成3节竖立桁架安装工作，高度达到10 m。

2）在第5节竖立桁架的顶部搭设第一层临时拉线，保证架体稳固。此后再继续安装三节竖立桁架，高度达到16 m，搭设第二层临时拉线。拆除第一层临时拉线，避免影响提升水平框架。

3）6名高空同时提升第5-3层水平框架，此时跨越架高16 m，第1层水平框架在地面，第2层离地6 m，第3-5层离地12 m，在第3层平台对应竖立桁架处搭设第一层固定拉线。

4）按照此前的方式，安装竖立桁架后相应提升各层水平框架并搭设拉线系统。到最后一层水平框架提升至最高点，所有水平框架均已安装到位，拉线完成后，跨越架安装完成，可进入封网施工阶段。

4 跨越架受力分析

4.1 有限元模型建立

通过采用通用有限元MIDAS建立支架的有限元计算模型，有限元模型节点共5 746个、单元共9 788个。模型中采用梁单元模拟铝合金桁架、以及钢筋连接。桁架单元模拟精轧螺纹拉力杆。钢材采用Q235钢，铝合金采用材质6061-T6。横梁与立柱间采用套箍加以固定。

4.2 计算工况

考虑施工因素，在跨越架中部施加约束位移3 mm模拟施工因素造成套箍偏移。同时考虑跨越架自重、风荷载、导线、作业人员的荷载情况，其中风荷载按风速15 m/s（7级风速）考虑。作业人员荷载以节点荷载代替，设置为2.1 kN，导线掉落荷载设置为9.36 kN，以上荷载作用位置均取与风荷载作用相结合的最不利位置。

4.3 计算结果

按照导线掉落在跨越架中心位置、跨越架左侧距中心线1 m、跨越架右侧距中心线1 m三种工况分别计算底座受力、架体压强、水平位移、竖向位移等数据，结果如图6、图7、图8、图9所示。

图6 跨越架底座受力情况

图7 跨越架除底座外上部结构受力情况

图8 跨越架水平位移情况

图9 跨越架竖向位移情况

三种工况下计算结果如表1所示。

表1 三种工况下受力计算结果

从计算结果可以看出，跨越架最大受力压强为187.92 MPa，铝合金材质的桁架满足要求。跨越架底座应设置120 cm×120 cm刚性垫块上并将荷载有效传递到地基上，地基承载能力不低于150 kPa，地基最大沉降量不得大于5 mm。现场两层临时拉线对跨越架进行加固能有效防止荷载过大倒塌。

经现场实测，封顶网完成后，与铁路接触网垂直距离达6.2 m，满足施工安全要求。

5 结语

根据现场实际跨越环境，为保障施工安全，提出了一种新型移动格构式跨越架封网方式，通过仿真计算，验证了跨越架满足极端工况下的各项安全要求。通过现场实际应用，验证了在保证安全距离的情况下不仅缩短了跨越封网的距离；单个标准节重量只有25 kg，在施工搬运方便，还提高了搭设跨越架的效率。

工程格构式跨越架搭设完成后，在省公司、各地市公司专家的检查中获得一致好评。这是江西电网主网基建工程首次在重要跨越施工采用格构式跨越架，该工程成功应用，对新型跨越施工技术积累优秀经验。