試論500kV拉V型直線鐵塔整體提升方法

陳川

摘要：在提升鐵塔時，需要考察鐵塔地基含水量、鐵塔地基高度及周圍地面的高度等因素。文章介紹了采用兩套人字抱桿方法，以實現500kV拉V型直線鐵塔的整體提升，并計算了相關的受力情況，對這種方法進行了驗證。

關鍵詞：人字抱桿；500kV拉V型直線鐵塔；提升鐵塔；抱桿；地錨；牽引系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM754 文章編號：1009-2374（2015）35-0125-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.062

隨著社會的發展，早期建設的一些500kV拉V型直線鐵塔已經不能適應當前社會的需求了。早期在建設500kV線鐵塔時，出于節約的目的，設計出了拉V型的鐵塔。但是伴隨著社會的進步，線路經過荒涼地段的土地資源陸續得到開發和利用，不斷的填土使得地基不斷加高，導致鐵塔的地基比周圍的建設用地的地基低很多，低洼地區的含水量比較大，鐵塔長時間浸泡在水里，很容易引發線路故障或其他安全事故，因此整體提升500kV拉V型直線型鐵塔是急需解決的問題。

1 設計方案

在提升鐵塔時，需要考察鐵塔地基含水量、鐵塔地基高度以及周圍地面的高度這些因素。通常情況下是根據鐵塔地基高度和周圍地面高度的差值來確定提升高度的，在此采用的是兩套人字抱桿來提升鐵塔。將兩套人字抱桿分別放置在拉V型直線鐵塔前后兩個方向上，同時在原有的鐵塔塔基上增設角鋼架和地腳螺栓并加以穩固，以滿足提升后的鐵塔的受力需求，然后把鐵塔放置在固定好的角鋼架上，并用混凝土來加固塔基，以增強鐵塔的穩固性，從而就實現了整體提升500kV拉V型直線鐵塔的目的。

2 準備工作

整體提升鐵塔意味著鐵塔本身的一些構成部分將不適應提升后的鐵塔的實際需求，為此在提升前就要做好相關方面的準備工作。對于鐵塔的拉線來說，可以提前加工一根鍍鋅的拉棒以連接原有的拉線，連接時鍍鋅拉棒和永久拉線的相連可以用原有拉線上的UT線夾來實現，現將鍍鋅拉棒的一段與UT線夾相接，然后再利用U-50拉環將鍍鋅拉棒的另一端與拉線基礎上的錨環相接。因此在確定好提升塔基的高度以后，必須要結合在現場測量的數據來計算鍍鋅拉棒的長度，拉線示意圖如圖1和圖2所示。

在圖2中，h0表示拉V型鐵塔的呼稱高；Si表示每一條拉線與鐵塔上對應拉線掛點之間的水平間距。H0表示的是原鐵塔的永久拉線的基點和鐵塔上對應拉線掛點之間的垂直的距離，H1表示的是提升后鐵塔的永久拉線的基點和鐵塔上對應拉線掛點之間的垂直的距離。L0表示原有拉線的長度，L1表示提升后鐵塔拉線的長度。△h=提升后的鐵塔的永久拉線的基礎頂面高度-原來基礎頂面的高度；△H表示的是鐵塔的提升高度。在提升前的準備工作中，需要測量和計算以上的數據。測量設備可以用經緯儀，測量出Si、△h以及每條永久拉線的UT線夾的露牙長度和拉線基礎錨環的厚度。用L2表示還應量得或查取連接用U型掛環的有效長度，則可通過下列公式計算出鍍鋅拉棒的加工軸線長度L：

H0=ΔH+H0

L0=

H1=ΔH+H0

L1=

L=L1-L0-L2

通過以上的公式計算出鍍鋅拉棒的加工軸線長度以后，需要按照相關的加工處理鍍鋅拉棒、角鋼架和腳螺栓。

3 現場布置

3.1 抱桿的布置

第一，提升鐵塔用到的抱桿是兩套11米的人字抱桿，抱桿的根開是2.5～2.8米，拉V型直線鐵塔順路方向的前后兩個位置各布置一套人字抱桿，抱桿根部與塔基的間距保持在1米左右。

第二，加固人字抱桿，采用Φ13千斤將兩套人字抱桿的根部鎖緊，避免抱桿移動。

第三，搭設一根臨時拉線，拉線在與人字抱桿順路方向上的鐵塔的外側位置，拉線與水平地面的夾角的度數控制在45°以下。

3.2 布置地錨

第一，搭設臨時拉線。搭設的臨時拉線和原有的拉線的方向一致，將臨時拉線的上端搭設在塔基上位置比較厚的地方，并用葫蘆繩將臨時拉線的另一端連接在地錨上，臨時拉線與水平地面的夾角的度數控制在60°以下。臨時拉線的型號為Φ15的鋼絲繩；埋設地錨的深度控制在2.2米以上。

第二，為了增強提升后鐵塔的穩固性，避免塔角移動，可以利用4根鋼絲繩先將兩個塔角纏繞起來，然后分別將鋼絲繩的兩端捆綁在橫向和縱向上的平衡錨樁上，再利用葫蘆鏈條將鋼絲繩連接在三聯角鐵樁上。鋼絲繩的型號為Φ15，具體連接方法如圖3所示：

3.3 布置牽引系統

第一，在這個設計方案中，由于用了兩套人字抱桿，因此對應的也要有兩套牽引系統，利用兩套牽引系統可以同時牽引兩套人字抱桿，增強了穩定性。一套牽引系統由1個四輪滑車、2個三輪滑車組成。牽引磨繩是從抱桿根部的單輪轉角滑車穿向機動絞磨的，如圖4所示。

第二，機動絞磨沿橫向線路方向進行布置，機動絞磨的方向可以偏離橫線路方向大約20°，以避免絞磨繩和抱桿、塔基的相互碰撞。機動絞磨距塔位中心的距離應該在鐵塔全高的1.2倍以上。

4 提升鐵塔

第一，起吊前需要將兩個塔角連接起來，用到的設備是型號為808的角鋼。在連接時注意連接塔角的底部，為了防止塔角的底板發生變形，需要在兩個塔角之間放置一塊厚度為0.2米的楔形木。

第二，將起吊繩捆綁、纏繞在塔角上，以便于起吊。在捆綁起吊繩時可以墊加一些麻布或者木板，以防止起吊過程中塔腿發生損壞。在起吊時，將吊點繩和補強角鋼綁在一起，在綁扎吊點時注意留雙頭，以便和起重滑車相連接。

第三，為了避免導線受到臨時拉線的磨損，可以用塑料管將兩側相導線上的子導線包住。

第四，用6T的葫蘆型手扳搭設好臨時拉線以后，再拆除原有的拉線。搭設臨時拉線時要確保臨時拉線緊緊地連接在地錨上，防止提升鐵塔的過程中臨時拉線脫離地錨。

第五，松出永久拉線以后，再將地腳螺栓的螺帽松開。然后確定全部的施工人員是否都已經到位，檢查設備性能是否完好，做完準備工作以后就可以開始提升鐵塔。提升的速度不宜過快，當鐵塔開始脫離基面時，應該暫停幾分鐘，再次確認所有的環節是否到位，檢查無誤以后，再繼續提升操作。每次提升20厘米以后，就要在主柱基礎面上墊上相應厚度的枕木。同時在提升鐵塔的過程中，必須有一名總指揮對提升操作進行指揮，同時操作兩臺機動絞磨，此外還需要一名監護人員，與總指揮配合對各項操作進行全面的監護。為了對提升鐵塔的垂直度進行控制，可以在線路的橫向和縱向兩個方向上各設置一臺經緯儀，鐵塔頂部的傾斜盡量保持在50厘米以下。在提升鐵塔的過程中，操作臨時拉線的工作人員必須認真、仔細，聽取總指揮的要求，以確保四條拉線能夠松緊一致。

第六，當鐵塔的提升高度達到設計的高度要求時，應該暫停操作，檢查各個環節受力的狀況，待檢查完沒有任何異常后，再進行安裝工序。先安裝支撐架，然后將鐵塔緩慢地放置在支撐架上，同時拉緊四條臨時拉線，安裝好永久拉線，將地腳螺母擰緊，利用永久拉線調正鐵塔。

第七，鐵塔加固，按照設計要求加固塔基，對加工鍍鋅拉棒進行密封，防止被盜和損壞。

5 計算受力情況

拉V型鐵塔自重用G1表示，導地線負荷用G2表示，四個方向上臨時拉線的下壓力用G3表示。在導線不放松的情況下，提升鐵塔的總重量用G表示。在本設計方案中，用到了兩套牽引系統，因此一套牽引系統需要負荷的重量是G/2，在整個提升操作中，各部分的受力情況分析如下：

5.1 牽引系統中的摩擦力計算

第一，在本設計方案中，牽引系統采用的是滑車組的形式，將滑車組設置在抱桿的轉角上，利用轉角滑車來提升鐵塔。滑車組的有效工作繩數量為n=8，其中一個滑車的阻力為ε=1.06，滑車組的綜合效率為ηΣ=0.766，在這種情況下牽引繩的容許拉力為：

F=Gε/2nηΣ=1.06G/（2×8×0.766）=0.0865G

利用F的數值可以選擇對應規格的機動絞磨。

第二，用d來表示牽引繩的直徑，用K表示牽引繩的安全系數，K=4.5；用K1表示動荷系數，K1=1.2；K2表示不平衡系數用，K2=1.2，其中6×37型鋼絲繩的換算系數φ=0.82，利用公式F=Fb/KK1K2和Fb=50d2φ可以計算出：

d2=Fb/50φ=FKK1K2/50φ=0.0865G×4.5×1.2×1.2/（50×0.82）=0.0137G，d=，利用d的數值可以選擇適合本次方案的牽

引繩。

5.2 抱桿受力計算

用Q來表示人字抱桿上的四輪滑車、三輪滑車、千斤繩、缷扣等的合重，用P表示一套人字抱桿的受到的垂直下壓力，P=Q+G/2。用β表示兩抱桿之間的夾角，抱桿的根開為2.8m，抱桿的有效高度用h表示：

h==10.91

一根抱桿所受的軸向壓力為：

F1=（P/2）K2/cos（β/2）=1.2×（Q+G/2）/cos（β/2）

在這個公式中，K2表示的是不平衡系數，K2=1.2，利用以上數值和公式可以選出適合本方案的抱桿。

5.3 抱桿臨時拉線受力計算

當臨時拉線和水平地面之間的夾角為45°時，抱桿臨時拉線受力計算公式是：

F2=*P=·（Q+G/2）

用d2表示抱桿臨時拉線的直徑，臨時拉線的安全系數用k來表示，k=3。動荷系數用K1來表示，K1=1.2。不平衡系數用K2來表示，K2=1.2，6×37型鋼絲繩的換算系數φ=0.82，通過公式F2=Fb/KK1K2和Fb=50d12φ可以計算出：

d12=Fb/50φ=F2KK1K2/50φ=·（Q+G/2）·3·1.2·1.2/（50·0.82）=0.149（Q+G/2）

d1=

利用d1的數值可以選擇適應本方案的拉線。

6 結語

綜上，通過對500kV拉V型直線鐵塔進行分析，設計了用兩套人字抱桿整體提升鐵塔的方法，并具體說明了提升前的準備工作，提升操作，同時計算了提升鐵塔過程中的受力情況，以便選擇對應的設備，以驗證該設計方法的可行度。

參考文獻

[1] 吳增輝，鄧開清.電力線路鐵塔原位帶電提升技術的應用[J].供用電，2010，（3）.

[2] 顏少榮，袁國清，張明.預應力轉換技術在原位頂升鐵塔施工中的應用[J].建筑結構，2010，（S2）.

[3] 方孝伍.500kV線路海中鐵塔基礎設計[J].電力勘測設計，2010，（6）.

[4] 蘇寶寧，關欣.吊車在鐵塔組裝中的應用[J].黑龍江科技信息，2014，（33）.

（責任編輯：黃銀芳）