500kV輸電線路鐵塔雙機四點吊施工方案設(shè)計

甘鳳林，艾立明，趙連杰

(1.東北電力大學(xué)建筑工程學(xué)院，吉林吉林132012;2.黑龍江七臺河電業(yè)局，黑龍江七臺河154600)

1 吊車整立輸電線路鐵塔的適用條件

1.1 吊車條件

利用吊車進行整體吊裝，首先要對鐵塔的塔高和塔重進行統(tǒng)計，統(tǒng)計鐵塔的平口高度，吊點位置一般選擇在鐵塔平口位置下方附近，根據(jù)平口位置和塔重來選擇合適的吊車，吊車不宜選擇過大噸位，建議選擇兩臺吊車同時作業(yè)，吊車出桿高度要高于鐵塔平口高度，并且在這個高度下能夠起吊的重量要大于鐵塔重量(雙吊車為塔重的一半)，且要有一定的裕度，防止不均勻荷載，裕度選擇一般要大于1.4，根據(jù)以往的工程經(jīng)驗來說，220 kV及以下線路普通鐵塔可采用兩臺18t～25t吊車，500 kV線路普通鐵塔可采用兩臺50t～65 t吊車。

1.2 地形、路況條件

利用吊車進行整體吊裝，對地形、路況條件的要求很高，吊車的噸位越大對地形、路況的要求越高，這就是前面選用雙吊車整立的原因，要求通往塔位的路況能夠滿足吊車行駛、轉(zhuǎn)向，塔位的地面硬度能夠承載吊車在起吊過程中的重量，一般來說，送電線路的大多地形條件都無法滿足上述條件，但在沙漠地區(qū)、土質(zhì)較好的平原地區(qū)或在東北地區(qū)的冬季施工卻可以滿足上述條件，可以進行鐵塔的整立施工。

2 吊點位置的選擇

2.1 吊點位置的選擇原則

由于輸電線路鐵塔是一個空間桁架結(jié)構(gòu)，并不是均勻的桿系結(jié)構(gòu)，不能用最優(yōu)吊點［1］理論進行吊點的選擇，根據(jù)施工現(xiàn)場的實際操作經(jīng)驗，吊點的選擇原則應(yīng)考慮如下幾個方面:

(1)吊車布置方便，吊車在起吊過程中施工安全。吊裝500kV輸電線路鐵塔所使用的吊車噸位較大，安全問題尤為重要，進行吊點選擇時首先考慮吊車的施工布置方便和施工安全，吊車在負重狀態(tài)下擺桿操作存在諸多安全風險，且兩臺吊車同時擺桿還存在配合問題，安全隱患增多，因此，吊裝操作時最好不讓吊車有擺桿操作，在施工布置時將鐵塔的重心位置與基礎(chǔ)中心位置基本重合，吊車布置在基礎(chǔ)兩側(cè)，選擇直接起吊。

(2)上下吊點的合力作用線應(yīng)處于重心位置的上方，這樣才能保證起吊時塔頭先離開地面。

(3)在鐵塔起吊過程中，薄弱點在第一段水平鐵處，水平鐵的變形不能過大，否則無法恢復(fù)，因此吊點選擇要使塔腳受力最小。

(4)吊點要選擇在斜材與主材相交的節(jié)點上，選擇在非節(jié)點上吊點受力時彎矩較大，主材極易變形，選擇在節(jié)點位置斜材分擔較多軸向力，主材不易變形，且起吊工具安裝方便。

(5)根據(jù)施工經(jīng)驗，兩個吊點位置，上吊點選擇在下側(cè)主材，下吊點選擇在上側(cè)主材，更容易就位，也會避免就位時吊裝鋼絲繩磨傷塔材。

2.2 重心位置的計算

下面以ZB1V-36塔型為例進行吊點選擇:

在進行吊點選擇前應(yīng)明確鐵塔的重心位置和合理作用線位置。

鐵塔重心高度計算時，假定每段的重量集中于塔面形心，其形心對支點的高度為每段鐵塔的重心高度［2］。

如圖1所示，根據(jù)平面力系的合力對于其平面上任一點的力矩等于各分力對同一點的力矩代數(shù)和的關(guān)系，得:

式中:G為鐵塔總重力，kN;H0為鐵塔重心至支點O的距離(簡稱重心高度)，m;∑M為各分段重力對支點O的力矩總和，kN·m;G1、G2為各塔段的重力，kN;H1、H2為各塔段的形心高度，m。

ZB1V-36型鐵塔基本數(shù)據(jù)見表1。

表1 ZB1V-36型鐵塔基本數(shù)據(jù)

經(jīng)計算得ZB1V-36型鐵塔重心位于塔腳以上 21.49 m。

2.3 合力作用線位置計算

重心附近的節(jié)點都可做為備用的吊點位置，因選擇雙機四點吊方式，即每臺吊車兩個吊點，根據(jù)吊點布置原則，兩個吊點應(yīng)全部分布在重心上方或一點在重心上方一點在重心下方，根據(jù)力矩平衡原理，合力作用線離重心上方越近，塔腳受力越小，為簡化計算，采用圖1簡化模型計算合理作用線位置。

圖2 合力作用線計算簡圖

選擇不同吊點，合力作用線位置與重心位置見表2。由表2可知，上吊點選N點，下吊點選擇B點，為最佳吊點。

表2 不同吊點位置比較表

3 機械、工器具的選擇

3.1 吊車的選擇

根據(jù)重心高度，通過查詢不同吊車的參數(shù)表［3］，可確定吊車噸位，ZB1V型鐵塔，重心高度21.49 m，最大吊重6.35 t通過參數(shù)查詢，50 t吊車可滿足施工要求。

3.2 卸扣的選擇

表3 吊車額定總起重質(zhì)量t

根據(jù)卸扣的最大受力選擇合適的規(guī)格，根據(jù)公式［2］Fp=FmaxK2K3，其中 K2為沖擊系數(shù)，取 1.2。K3為不平衡系數(shù)，取1.2。

可選50 kN卸扣滿足施工要求。

3.3 鋼絲繩的選擇

按強度要求的計算公式為［4］

式中:Tm為鋼絲繩的最大使用拉力，kN;Tb鋼絲繩的破斷拉力，kN;K為安全系數(shù)，取4.5;K1為沖擊系數(shù)，取1.2;K2為不平衡系數(shù)，取1.2;K0為鋼絲繩有效破斷拉力換算系數(shù)，取0.82。由此公式求得Tb≥251 kN，選用6×37，直徑19.5 mm，破斷拉力282 kN，可滿足施工要求。

4 施工操作步驟

作業(yè)開始前，指揮員選好指揮位置，所選位置必須保證視野良好，既能看清整個鐵塔，又能與吊車操作人員保持良好溝通。

緩慢收緊鋼繩，使吊點逐漸受力，當鐵塔頭部離地1米時，停止吊裝，靜止幾分鐘，再次檢查吊點綁扎情況，檢查吊點塔材是否變形，如有變形立即停止吊裝，重新驗算受力情況，另選吊點或采取補強措施。

地面配合人員跟在塔腳后面，隨著塔腳一起向前移動，清除塔腳移動方向的障礙物，注意不要站到鐵塔的垂直下方。

整個過程中吊車收繩動作一定要緩慢，如果是雙吊車同時起吊一定要注意兩臺吊車的配合，兩臺吊車操作人員聽從指揮員的統(tǒng)一指揮。起吊過程中設(shè)安全監(jiān)護員，隨時觀察塔身情況，一旦發(fā)現(xiàn)塔身局部變形或吊裝工具異常時立即通知指揮員停止吊裝，停車處理。鐵塔即將全部離開地面時，地面配合人員要用事先準備好的棕繩系到地面上的兩個塔腳，牽引棕繩使塔腳受力，讓塔腳緩慢離開地面，避免塔身搖晃。

鐵塔即將就位時，每個塔腳都要有2～3人，扶好塔腳，逐個塔腳緩慢就位。每個塔腳就位后立即旋緊地腳螺栓的螺帽。

鐵塔就位后，緩慢放松吊點鋼繩，高空作業(yè)人員上塔拆除吊點吊裝工具，用小繩傳遞至地面。

500 kV合心變-哈南變輸電線路工程中，采用雙機四點吊方案組塔共計82基，用時14天，和傳統(tǒng)的組塔方式相比，大大提高了工作效率，節(jié)省了工期，減少了高空作業(yè)內(nèi)容，取得了良好的經(jīng)濟效益。

［1］甘鳳林，孔偉，鞠彥忠.桿塔整體起吊單點吊最佳方案設(shè)計［J］.東北電力技術(shù)，1996，12:6-9.

［2］李慶林.架空送電線路鐵塔組立工程手冊［M］.北京:中國電力出版社，2007.

［3］程志勇，艾立明，等.利用吊車大規(guī)模整體組立500kV線路鐵塔［J］.吉林電力，2007，35(5):1-4.

［4］韓崇，吳安官.架空輸電線路施工實用手冊［M］.北京:中國電力出版社，2008.