雙臂液壓推進(jìn)式跨越架的研發(fā)

薛 棟，于天剛

(上海送變電工程公司，上海 200235)

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雙臂液壓推進(jìn)式跨越架的研發(fā)

薛 棟，于天剛

(上海送變電工程公司，上海 200235)

目前常用的放線跨越障礙物的方式，是采用由一般跨越架架體、承力繩、防護(hù)桿或防護(hù)網(wǎng)組成的跨越架系統(tǒng)，其跑線斷線事故狀態(tài)下承載能力有限。為提高跨越架的承載能力，介紹了在研制的格構(gòu)式跨越架的基礎(chǔ)上，研發(fā)的雙軌推進(jìn)式跨越架硬封網(wǎng)系統(tǒng)，闡述了雙軌導(dǎo)軌推進(jìn)式跨越架實(shí)現(xiàn)的功能、工作原理及工程實(shí)際應(yīng)用。

放線跨越施工；抱桿自立式跨越架；雙軌推進(jìn)式

隨著電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，為適應(yīng)線路走廊內(nèi)的被跨越物如高鐵、高速公路、高壓線路等越來越復(fù)雜的情況，需要更牢固的跨越施工方法。采用組塔抱桿節(jié)組成的格構(gòu)式跨越架，具有穩(wěn)定性強(qiáng)、拉線依賴度低、抗斷線能力強(qiáng)、機(jī)械化施工程度高、速度快，綜合成本低等特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上研發(fā)硬封網(wǎng)系統(tǒng)，即通過旋轉(zhuǎn)或水平推進(jìn)等方式，將一定寬度和強(qiáng)度的硬質(zhì)或軟硬結(jié)合的防護(hù)裝置，覆蓋到兩個(gè)跨越架之間的被跨越物上方，解決目前防護(hù)裝置寬度及強(qiáng)度不足的問題。

1 確定使用工況

(1)跨越架高度：考慮跨越高壓線需要60 m高；

(2)跨越架間距離：考慮跨越高鐵需要60 m寬；

(3)跨越網(wǎng)寬度：一般跨越需要9 m寬；

(4)防護(hù)系統(tǒng)：為提高承載力并減少風(fēng)載，采用格構(gòu)式鋁合金結(jié)構(gòu)做防護(hù)桿，與承載橫梁采用扣接滑動(dòng)方式，在保護(hù)范圍上方按照6 m間距布置，防護(hù)網(wǎng)采用全迪尼瑪繩制作，跨越高鐵時(shí)防護(hù)網(wǎng)增加密目網(wǎng)；

(5)橫梁承載力：每側(cè)不低于2 t；

(6)防護(hù)桿承載力：每根中間受力不低于1 t；

(7)在成功應(yīng)用的基礎(chǔ)上研究承載力及保護(hù)寬度性能的提升。

2 確定可行性方案

新型跨越架系統(tǒng)由兩側(cè)格構(gòu)式跨越架架體和頂部硬封網(wǎng)系統(tǒng)兩部分組成。

兩側(cè)格構(gòu)式跨越架采用抱桿標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、連接件及拉線、底座等組成。格構(gòu)式跨越架+迪尼瑪承力繩+防護(hù)桿的應(yīng)用組合，近幾年上海送變電工程公司多次應(yīng)用于跨越高架公路和高區(qū)鐵路中，高度均在30 m左右，有成熟的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備。

頂部硬封網(wǎng)系統(tǒng)需要研制，重點(diǎn)需考慮與兩側(cè)跨越架結(jié)合牢固，承載能力強(qiáng)，減少散件，便于運(yùn)輸、倉儲(chǔ)和施工等。擬定了雙臂液壓推進(jìn)式、單臂旋轉(zhuǎn)式、雙臂旋轉(zhuǎn)式、雙伸縮桿式、雙機(jī)械臂式、自升式跨越車式等六種可行性較高的硬封網(wǎng)系統(tǒng)方案，對(duì)每種方案進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，分別請(qǐng)對(duì)應(yīng)專業(yè)單位進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)和計(jì)算，對(duì)每種方案的可行性、優(yōu)缺點(diǎn)、造價(jià)、加工周期等進(jìn)行了仔細(xì)分析，經(jīng)多方比較及評(píng)審，確定雙臂導(dǎo)軌推進(jìn)式跨越架硬封網(wǎng)系統(tǒng)為實(shí)施方案。

方案重點(diǎn)首先對(duì)主橫梁臂受力進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)安裝過程中的最大受力工況發(fā)生在橫梁推進(jìn)到最遠(yuǎn)端，接近對(duì)側(cè)承載跨越架頂部時(shí)，受力情況如圖1所示。據(jù)此確定橫梁、支撐點(diǎn)的強(qiáng)度，并需要采取頂升措施解決前端下垂問題，同時(shí)基本確定了安裝平臺(tái)的相關(guān)參數(shù)。

圖1 橫梁推進(jìn)到遠(yuǎn)端的應(yīng)力云圖

用于放線施工保護(hù)時(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，考慮故障狀態(tài)一般單臂受到2 t沖擊載荷時(shí)需不破壞并有一定的安全系數(shù)，受力情況如圖2所示。

圖2 橫梁在故障狀態(tài)下的應(yīng)力云圖

據(jù)這兩種工況最大受力確定橫梁設(shè)計(jì)強(qiáng)度，綜合考慮防護(hù)桿連接及行進(jìn)方式、構(gòu)件重量等因素、比較了矩形、正三角、倒三角形的截面，選取了最合適的倒三角截面形式，并進(jìn)行配套的安裝平臺(tái)、各種橫梁支架，推進(jìn)頂升系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，做到滿足橫梁穩(wěn)定、推進(jìn)回收方便的前提下，構(gòu)件盡量簡(jiǎn)潔。

在主要功能構(gòu)件確定后，再進(jìn)行配套功能設(shè)計(jì)及優(yōu)化，包括增加鎖緊裝置、行程限位開關(guān)、油缸快速推進(jìn)方式，安全防護(hù)設(shè)施等。為便于安裝和運(yùn)輸，構(gòu)件設(shè)計(jì)為分段焊接、現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接的方式。

綜合受力、重量、施工、性價(jià)比及觀感等要求，防護(hù)桿采用LY12硬質(zhì)鋁合金300×300 mm2格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，按3 m分節(jié)，節(jié)間螺栓連接。防護(hù)桿與吊臂采用小車連接，牽引繩采用平臺(tái)上卷繩裝置牽引及轉(zhuǎn)向地面牽引兩種方式。迪尼瑪防護(hù)網(wǎng)采用6×8 m矩形結(jié)構(gòu)，網(wǎng)綱10 mm，網(wǎng)線4 mm，網(wǎng)眼20×20 cm，采用特殊方式鉤掛在小車掛鉤上。雙臂液壓推進(jìn)式跨越架硬封網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)設(shè)計(jì)優(yōu)化，命名為STK60，加工組裝(見圖3)后進(jìn)行了性能試驗(yàn)、靜載試驗(yàn)、動(dòng)載試驗(yàn)，達(dá)到了預(yù)想的抗載能力。

圖3 雙臂液壓推進(jìn)式跨越架硬封網(wǎng)系統(tǒng)的組裝

3 雙臂液壓推進(jìn)式跨越架實(shí)現(xiàn)的功能及工作原理

3.1 跨越架的組成

STK60雙臂液壓推進(jìn)式跨越架包括兩側(cè)格構(gòu)式跨越架架體和頂部硬封網(wǎng)系統(tǒng)。硬封網(wǎng)系統(tǒng)由架體、橫梁跨越機(jī)構(gòu)、防護(hù)網(wǎng)系統(tǒng)及安全裝置四個(gè)模塊組成，如圖4所示。

圖4 雙臂液壓推進(jìn)式跨越架結(jié)構(gòu)及組成

圖5為根據(jù)設(shè)計(jì)圖制作的效果圖。

圖5 雙臂液壓推進(jìn)式跨越架效果總圖

3.2 跨越架主要性能參數(shù)

最大跨距：60 m

上部雙臂液壓推進(jìn)式硬封網(wǎng)系統(tǒng)重量：45 t

防護(hù)網(wǎng)單網(wǎng)尺寸：8×6 m

鋁合金防護(hù)桿尺寸：300×300×9 000 mm

水平頂推速度：1 100 mm/min

水平回收速度：2 330 mm/min

跨越架設(shè)計(jì)風(fēng)速：工作狀態(tài)10.8 m/s，非工作狀態(tài)28.4 m/s

3.3 裝配示意圖

雙臂液壓推進(jìn)式跨越架彈封網(wǎng)系統(tǒng)裝配圖如圖6所示。

1——就位門架；2——就位平臺(tái)；3——導(dǎo)向門架；4——推進(jìn)油缸系統(tǒng)；5——連接標(biāo)準(zhǔn)節(jié)；6——橫梁；7——承重平臺(tái)；8——承重門架；9——小車；10——頂升油缸系統(tǒng)；11——頂升平臺(tái)；12——對(duì)接門架；13——作業(yè)平臺(tái)；14——鎖緊裝置；15——鋁合金抱桿；16——迪尼瑪防護(hù)網(wǎng)圖6 雙臂液壓推進(jìn)式跨越架硬封網(wǎng)系統(tǒng)裝配圖

3.4 安裝步驟

安裝時(shí)先進(jìn)行地基處理，保證推進(jìn)側(cè)地面與對(duì)接側(cè)地面等高或略高。按照裝配圖，用吊車從下往上搭建格構(gòu)式跨越架主體，再安裝頂部硬封網(wǎng)系統(tǒng)的各類平臺(tái)、護(hù)欄、門架、推進(jìn)系統(tǒng)等。

完成后吊裝橫梁臂，先吊裝4節(jié)橫梁臂至導(dǎo)向門架及承重門架上，調(diào)整間隙，鎖緊，并連接推進(jìn)系統(tǒng)。再吊裝單節(jié)橫梁臂到就位門架上，調(diào)節(jié)就位后與橫梁連接，松開鎖緊裝置，通過液壓系統(tǒng)將橫梁水平推進(jìn)，到達(dá)行程開關(guān)位置自動(dòng)停止。拆下推桿后縮回活塞桿，至另一行程開關(guān)自動(dòng)停止,進(jìn)行下一節(jié)橫梁臂安裝，60 m跨距橫梁臂總長(zhǎng)達(dá)到72 m，前端帶操作繩送出。

當(dāng)橫梁臂推進(jìn)到對(duì)側(cè)頂升平臺(tái)時(shí)，啟動(dòng)頂升油缸系統(tǒng)上行，使橫梁臂保持水平，推進(jìn)到就位門架前安裝防護(hù)桿小車，再推進(jìn)至就位門架鎖定。

兩根橫梁臂可同時(shí)安裝到位，到位后敷設(shè)防護(hù)網(wǎng)。將六根9 m長(zhǎng)鋁合金防護(hù)桿依次吊裝至操作平臺(tái)，兩端抱箍與小車連接，將迪尼瑪防護(hù)網(wǎng)安裝在防護(hù)桿掛鉤上。推進(jìn)平臺(tái)側(cè)通過卷繩裝置同步牽引防護(hù)桿，操作平臺(tái)處用卷繩裝置依次帶張力釋放，防護(hù)網(wǎng)到位后兩側(cè)鎖定。檢查符合要求后進(jìn)行放線。

不同高度的跨越承受的風(fēng)載不同，對(duì)兩側(cè)的格構(gòu)式跨越架支撐體，我們按照施工時(shí)10 m/s，極端天氣28 m/s風(fēng)速做了多種典型設(shè)計(jì)配合使用，主要是自立式、拉線式無底座跨越架，及自立式、拉線式有底座的跨越架方式。并制定了操作規(guī)程及極端天氣的安全措施，做到最優(yōu)配合的系列化方案指導(dǎo)安全施工。

3.5 主要特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)

硬質(zhì)橫梁代替?zhèn)鹘y(tǒng)繩索封網(wǎng)保護(hù)被跨越物；

采用推進(jìn)式橫梁安裝方式，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)式橫梁，可減少施工占用空間，可減少單件吊裝重量；

采用雙臂形式，結(jié)構(gòu)牢固，抗載能力強(qiáng)；

采用倒三角橫梁，結(jié)構(gòu)輕巧，下弦桿H型小車，更輕更易安裝；

采用導(dǎo)向支撐平臺(tái)和就位支撐平臺(tái)，縮小了橫梁的實(shí)際跨距；

采用了高空操作平臺(tái)及欄桿，提高了施工人員安全保障；

支撐平臺(tái)采用焊接件形式便于組裝和運(yùn)輸，減少拼裝工作量；

采用關(guān)鍵處設(shè)門架控制橫梁位置，最大限度減輕支承結(jié)構(gòu)質(zhì)量；

采用頂升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)調(diào)平對(duì)接；

小車采用抱箍形式適用于不同橫梁間距下與鋁合金抱桿連接；

采用行程開關(guān)以確保施工安全。

針對(duì)不同施工工況，兩側(cè)格構(gòu)式跨越架設(shè)計(jì)了最優(yōu)的系列化配套方案。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

淮上線特高壓同塔220 kV線路工程#88～#89檔內(nèi)，需要不停電跨越110 kV青盛1184線28號(hào)～29號(hào)，跨越點(diǎn)地線高24 m，導(dǎo)線線寬3.5 m。采用本跨越架方案配合，方案設(shè)計(jì)斷面圖見圖7。架體采用內(nèi)拉線，總高26.6 m，正面寬度10.8 m，側(cè)面寬度(含頂部三角平臺(tái))25.2 m，跨越點(diǎn)2側(cè)兩個(gè)架體共包含900抱桿2 m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)129節(jié)、3 m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)105節(jié)、4 m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)21節(jié)、3 m非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)16節(jié)，多功能六通連接件48個(gè)、總重約165 t。兩跨越架架體間距27 m，其中小號(hào)側(cè)為受力主梁推進(jìn)側(cè)、大號(hào)側(cè)為主梁接收側(cè)。封網(wǎng)采用4根格構(gòu)式鋁合金防護(hù)桿結(jié)合3張6×8 m絕緣網(wǎng)進(jìn)行。

圖7 跨越點(diǎn)跨越架布置斷面示意圖(單位：mm)

兩側(cè)格構(gòu)式跨越架施工用時(shí)2個(gè)工作日，頂部雙軌推進(jìn)式跨越架用時(shí)2個(gè)工作日，搭設(shè)完成的跨越架見圖8。

圖8 搭設(shè)完成的跨越架

5 結(jié)語

本次研制的雙臂液壓推進(jìn)式跨越架是一種施工方法的創(chuàng)新，適用于大型重要跨越。本跨越架采用抱桿自立式跨越架及雙軌推進(jìn)式硬封網(wǎng)裝置，整體結(jié)構(gòu)自穩(wěn)定性及承載能力強(qiáng)，能真正承載一牽多跑線本檔斷線載荷，提高了導(dǎo)、地線跨越施工的安全性，其性能無可比擬。并且因采用機(jī)械化快速組裝，可反復(fù)使用，綜合使用成本低，值得推廣應(yīng)用。

雙臂液壓推進(jìn)式跨越架將在線路跨越施工使用中不斷優(yōu)化完善成熟，希望用于跨越高鐵施工時(shí)能夠改變目前必須凌晨高鐵停運(yùn)窗口期內(nèi)施工的現(xiàn)狀，尤其是目前高鐵增加“紅眼”班次后將嚴(yán)重?cái)D壓跨越施工時(shí)間甚至一個(gè)窗口期內(nèi)不能開展跨越施工的情況下，能夠取得高鐵部門同意跨越高鐵夜間封網(wǎng)，白天放線的突破，同時(shí)減少放線周期長(zhǎng)對(duì)高鐵帶來的安全隱患。

[1] 李慶林.架空送電線路施工手冊(cè)[M].北京：中國電力出版社.

[2] DL/T 875—2004，輸電線路施工機(jī)具設(shè)計(jì)、試驗(yàn)基本要求[S].

[3] DL/T 5009.2—2013，電力建設(shè)安全工作規(guī)程 第2部分：電力線路[S].

[4] DL/T 5106—1999，跨越電力線路架線施工規(guī)程[S].

(本文編輯：楊林青)

Development of Dual-Propelled Crossing Structure

XUE Dong, YU Tian-gang

(Shanghai Electric Power Transmission & Transformation Engineering Company, Shanghai 200235, China)

Line crossing obstacles at present are usually the crossing structure system formed by the crossing frame, bearing rope, protection rod or net, whose load-bearing capacity is limited in the event of line break accidents. In order to improve its bearing capacity, this paper introduces the dual-propelled hard block system of the crossing structure developed on the basis of lattice crossing frame. It expounds the performance, working principle and practical application of the dual-propelled crossing structure.

line crossing construction; derrick free-standing crossing structure; dual-propelled

10.11973/dlyny201605029

薛 棟(1966)，男，工程師，副總經(jīng)濟(jì)，從事輸電線路施工技術(shù)和管理工作。

TM753

B

2095-1256(2016)05-0655-04

2016-08-06