特高壓交流輸變電工程組合格構(gòu)式跨越架的應用

馬 濤，王增軍，韓增永，冷佳偉，戴光燁

（1.上海送變電工程有限公司，上海 200235；2.國網(wǎng)山東省電力公司淄博供電公司，山東 淄博 255032；3.國網(wǎng)山東省電力公司泰安供電公司，山東 泰安 271000；4.國網(wǎng)山東省電力公司沂源縣供電公司，山東 沂源 256100；5.國網(wǎng)山東省電力公司濟南市長清區(qū)供電公司，山東 長清 250300）

0 引言

特高壓建設(shè)中跨越施工是安全的重中之重，1 000 kV榆橫—濰坊特高壓交流輸變電工程線路工程24標段的放線段12S084～12S091中有處跨越施工，12S087～12S088檔中跨越青銀高速，跨越要求不影響高速公路的通行，根據(jù)實地考察，公路兩側(cè)土質(zhì)堅硬，采取道路兩側(cè)搭設(shè)跨越架加玻璃鋼封網(wǎng)保護，僅在封網(wǎng)中短時間封路措施，極大地減少了對公路交通的影響，封網(wǎng)防護也對公路交通安全提供保障。

1 工程跨越處概況

1 000 kV榆橫—濰坊特高壓交流輸變電工程線路工程（24標）由位于山東省濱州鄒平縣的12S071號塔開始到位于山東省淄博周村區(qū)的12S136號止。全線鐵塔共計65基為雙回路鋼管塔，線路長度36.001 km。全線導線采用 8×JL/G1A－630/45 鋁包鋼芯鋁絞線，兩根地線均為OPGW-185復合光纜。在12S087～12S088檔中，跨越青銀高速K294 km+420m，跨越處數(shù)據(jù)參數(shù)如圖1、圖2所示。

圖1 跨越處平面圖

圖2 跨越處斷面圖

2 方案比選

不同方案比選如表1所示。

表1 方案比選

由表1分析可得，組合格構(gòu)跨越架體豎向由多根組塔抱桿承載，一般6.9m分段，有強大的軸向抗載能力。橫向由抱桿橫梁承擔，一般單梁不超過12m寬。經(jīng)建筑設(shè)計院用BIM建模及有限元分析方法，進行了豎向、橫向結(jié)構(gòu)受力及穩(wěn)定性分析，在無拉線，連接螺栓部分連接情況下，按照整相鄰檔斷線工況，分析得知結(jié)構(gòu)桿件應力總體處于較小范圍，只有少數(shù)斜腹桿應力比較大，整體結(jié)構(gòu)具有很高的安全度。載荷能力大，抗斷線能力強，施工安全風險大為降低。采用自立式結(jié)構(gòu)，架體與地面接觸面大，跨越架總重量大，自穩(wěn)定性強、對外拉線依賴度低，減少了拉線使用可能造成的地下管線損壞等潛在風險，減少了封路停電等配合工作時間，對社會影響小。同時施工周期短，人工投入少，費用低［1］。

3 受力分析

3.1 架體受力分析

整相鄰檔斷線跨越架受力分析。按照跨越架間導線重量+（檔距-跨越架間距）×3/8的導線重量校核，檔內(nèi)所有8根導線全部壓在跨越架14.7m寬的橫梁上，單邊跨越架增加垂直受力3.5 t，桿件最大組合應力遠未達到鋼材的強度值，瞬間形變僅15mm，小于規(guī)范的12 000×1/250=48mm的要求。此時加強型防護網(wǎng)系統(tǒng)受力安全系數(shù)達到12，滿足要求。抗斷線承載能力比其他類型的跨越架大，導、地線跨越施工的安全性大幅提高。架體受力情況如圖3所示。

圖3 架體受力情況

3.2 架體的豎向受力分析

屈曲分析如圖4所示，組立好的組合格構(gòu)跨越架，整體受力正常，完好無損傷。

最大豎向位移分析如圖5所示，跨越架受力后發(fā)生形變，整體未發(fā)生折斷。

架體結(jié)構(gòu)比率如圖6所示，受力分析結(jié)果，組合格構(gòu)式跨越架滿足要求，抗斷線承載能力大。

4 跨越施工方案的確定

本次跨越青銀高速的施工方案是采取跨越處高速公路兩側(cè)搭設(shè)組合格構(gòu)式跨越架封網(wǎng)跨越，即在左、右兩相導地線垂直下方搭設(shè)跨越架并使用鋼絲繩連接玻璃鋼編制成絕緣網(wǎng)，形成對高速公路的防護［2-6］。跨越架的保護網(wǎng)的最低弧垂點與高速公路路面的凈高度不小于10m。同時考慮承力繩1m的弛度，施工裕度1m，跨越架高度為18.7m。單體跨越架設(shè)計成椅子狀，采用3m段900抱桿拼裝，需采用Ф15mm鋼絲繩連接頂部打下拉線，以增加跨越架整體牢固性，共計需要 900×900抱桿 212段（3m），12段（4m）方接頭60個。組合格構(gòu)式跨越架組裝如圖7所示。

圖5 最大豎向位移分析

圖6 架體結(jié)構(gòu)比率

圖7 組合格構(gòu)式跨越架組裝示意圖

5 跨越防護的組成及安裝

5.1 跨越架搭設(shè)

5.1.1 操作流程

現(xiàn)場測量→確定方案→工器具準備及運輸→場地平整→現(xiàn)場組裝→檢查驗收→保護網(wǎng)安裝→跨越施工。

操作要點：1）根據(jù)施工方案進行現(xiàn)場測量，確定跨越架安裝位置；2）抱桿組裝按照搭積木的方法，在平整過的地面上，拼裝架體底部的框架結(jié)構(gòu)，并保證水平和平整；3）用吊車將地面拼裝好的立柱豎直起吊，底部與六通連接件連接并緊固，再吊裝橫梁部分；4）按照同樣的方法吊裝完成上層結(jié)構(gòu)；5）放線施工按照常規(guī)的防護網(wǎng)施工方法，包括施工準備，封路或停電配合，安裝承力繩、防護網(wǎng)，架線施工，防護設(shè)施拆除等工作。

5.1.2 現(xiàn)場測量及組裝

在施工前用經(jīng)緯儀將每相交叉跨越中心線定出，并按照方案定出遮護寬度及跨越架主柱位置，（每處跨越架有6根主立柱，用水準儀抄平）打好標志樁。

在跨越架搭設(shè)位置進行場地平整 （鋪墊碎石再鋪沙土逐層夯實），需設(shè)置主柱的位置進行局部夯實。將搭設(shè)跨越架所需材料運至搭設(shè)位置，分別順高速公路兩側(cè)堆放。

根據(jù)跨越架位置在保證拉線對地面夾角小于45°條件下，選擇跨越架拉線地錨位置，確定土質(zhì)加固并周圍無地下管線設(shè)施情況下，埋設(shè)好3 t地錨（三角形地錨）。

跨越架搭設(shè)人員必須由接受專門培訓并經(jīng)考核合格的架子工承擔，嚴禁無證上崗作業(yè)。

5.1.3 跨越架的組立

根據(jù)現(xiàn)場實際條件滿足25 t吊車搭設(shè)跨越架條件，再次應用經(jīng)緯儀和鋼尺確定，架體縱向中心與線路中心重合。跨越架搭設(shè)前需進行定位處的場地平整，吊車作業(yè)范圍鋪設(shè)鋼板。

抱桿組裝按照搭積木的方法，在平整過的地面上，拼裝架體底部的框架結(jié)構(gòu)，并保證水平和平整。跨越架底平面應用水準儀進行操平，對第一道水平抱桿應調(diào)整水平，并對下方基礎(chǔ)夯實，保證跨越架平面水平，水平后方可繼續(xù)上一段抱桿吊裝，在縱向抱桿應垂直于地面。人工地面組裝拼接抱桿，連接處使用抱桿連接螺栓，螺栓緊固達到90%，起吊前，檢查連接是否可靠，25 t汽車吊起吊，離地面1m后吊車停止吊高，檢查吊點和螺栓連接部位，牢固可靠可繼續(xù)起吊。

組合格構(gòu)式跨越架搭設(shè)，由低處到高處，逐層搭設(shè)，螺栓牢固后再繼續(xù)搭設(shè)。吊車在吊裝過程中，利用拉線進行控制，防止跨越架往高速側(cè)倒落。組合格構(gòu)式跨越架的組立如圖8所示。

圖8 組合格構(gòu)式跨越架的組立

5.1.4 拉線設(shè)置要求

跨越架搭設(shè)高度到10m時，設(shè)置第1道拉線（跨越架角分線方向）；高度到16m時再設(shè)置第2道拉線（跨越架角分線方向）。跨越架拉線應采用30 kN鏈條葫蘆和Φ15mm鋼絲繩。拉線錨樁按照30 kN級設(shè)置，跨越架立桿應設(shè)置1處拉線，拉線的掛點應設(shè)在立桿與橫桿的交接處，且與地面的夾角不得大于 45°。

5.2 跨越架封網(wǎng)

5.2.1 封網(wǎng)

提前準備好2根Φ15mm的尼龍繩，作為引繩，穿過高速公路。

人工牽引2根Φ15mm的尼龍繩，至高速公路對面跨越架，分別與2根Φ16mm鋼絲繩連接可靠，12S088塔開始回收2根Φ15mm的尼龍繩騰空。

利用2根Φ15mm的尼龍繩循環(huán)繩分別以一牽二方式牽2根Φ16mm鋼絲繩承載繩，再一牽二方式牽2根Φ15mm尼龍拉網(wǎng)繩，利用3 t手板鏈條葫蘆與地面地錨連接并收緊鋼絲繩。

當Φ16mm鋼絲繩承載索安裝完畢后，掛設(shè)絕緣網(wǎng)，封網(wǎng)過程中隨時調(diào)節(jié)收緊承載鋼絲繩，保持保護網(wǎng)高度。

5.2.2 保護網(wǎng)的組成

使用的保護網(wǎng)由玻璃鋼+鋼絲繩的方式組成，12m組成方式如圖9所示。

圖9 保護網(wǎng)組成方式

6 結(jié)語

本次應用在跨越青銀高速 （K294 km+420m）施工，在跨越防護的安全上大大提高，其格構(gòu)式施工操作上簡便快速，進而在經(jīng)濟上降低了施工費用，并保證了張力放線中下方跨越處的安全。工程的組合格構(gòu)式跨越架搭設(shè)完成后，經(jīng)過監(jiān)理、業(yè)主和國網(wǎng)公司專家的檢查得到了肯定。在重要跨越施工防護中組合格構(gòu)式跨越架的熟練應用，最終保證了跨越施工的順利完成。組合格構(gòu)式跨越架的成功應用，對跨越施工的技術(shù)運用成熟，積累了施工經(jīng)驗。

單根抱桿重量大是它的不足，在施工中的搬運組裝不便，若采用輕質(zhì)材料加工抱桿，作為跨越架體組裝的抱桿，則便于以后跨越施工的應用推廣。