一種組立特高壓鋼管塔的智能平衡力矩抱桿

王福海，黃　鵬，王寶利，張廣鴻，陳朝勇

（1.山東送變電工程公司，濟(jì)南　250118；2.國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，濟(jì)南　250021；3.國網(wǎng)山東省電力公司，濟(jì)南　250001）

一種組立特高壓鋼管塔的智能平衡力矩抱桿

王福海1，黃鵬2，王寶利3，張廣鴻3，陳朝勇3

（1.山東送變電工程公司，濟(jì)南250118；2.國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，濟(jì)南250021；3.國網(wǎng)山東省電力公司，濟(jì)南250001）

隨著1 000 kV特高壓交流輸電技術(shù)的大規(guī)模發(fā)展，特高壓雙回路鋼管塔在工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。針對(duì)錫盟—山東特高壓工程雙回路鋼管塔高度高、重量大、橫擔(dān)長等特點(diǎn)，基于安全和施工便利等多方面考慮，創(chuàng)新研究應(yīng)用下頂升智能平衡力矩抱桿，有效解決鋼管塔組立難題，提升組塔施工效率及安全水平。

智能抱桿；鋼管塔；特高壓

0　引言

錫盟—山東1 000 kV特高壓交流輸變電工程第18標(biāo)段線路起自河北省鹽山縣（8001號(hào)塔），止于濟(jì)南變電站（8178號(hào)塔），線路總長78.467 km，共有鋼管塔155基。工程全線采用雙回路鋼管塔設(shè)計(jì)，平均塔高108 m，平均塔重165 t，鋼管塔具有單件重量大、管材直徑大、橫擔(dān)長等特點(diǎn)，且鋼管塔組立受周邊地形條件影響大，對(duì)組塔安全要求較高。為進(jìn)一步提升鋼管塔組立的安全性，應(yīng)用下頂升智能平衡力矩抱桿組立鋼管塔施工技術(shù)，很好地解決了組塔難題。

1　吊裝方案選擇

18標(biāo)段共有18種塔型、58種呼高，其中直線塔9種塔型，耐張塔7種塔型，終端塔1種塔型，換位塔1種塔型。具體分類統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1　鋼管塔分類統(tǒng)計(jì)

本標(biāo)段鐵塔平均塔高達(dá)到108 m，單件塔材重量最大超過4 t，最大長度為11.941 m。鐵塔的塔身主材、塔身斜材和橫擔(dān)主材、部分橫擔(dān)斜材采用鋼管結(jié)構(gòu)，塔身隔面、部分橫擔(dān)斜材以及全塔的輔助材采用角鋼構(gòu)件。U型插板、十型插板、槽型插板、鍛造法蘭被廣泛地應(yīng)用于鋼管塔結(jié)構(gòu)各個(gè)部位。插板連接時(shí)，安裝所需要的空間以及碰撞問題影響安裝，增大施工難度，再考慮到鐵塔橫擔(dān)較長、重量較大，且只能水平就位的特點(diǎn)，采用常規(guī)的內(nèi)懸浮外拉線抱桿進(jìn)行鐵塔組立施工，難度較大。

本標(biāo)段共有155基鐵塔，包括所有轉(zhuǎn)角塔、換位塔、跨越塔和部分施工地形不滿足外拉線布置的直線塔，選用下頂升智能平衡力矩抱桿組塔，使用塔機(jī)組立鐵塔所占比例在70%以上，以智能化的裝備來保證組塔的安全、質(zhì)量和進(jìn)度。

2　抱桿結(jié)構(gòu)

2.1抱桿組成

下頂升式智能平衡力矩組塔抱桿QTZB100 （2050），如圖1所示，是根據(jù)特高壓鋼管塔安裝特點(diǎn)而研制的新型組塔用起重設(shè)備。該抱桿的吊臂、塔頂、回轉(zhuǎn)塔身、回轉(zhuǎn)上下支座、套架、塔身、底節(jié)，采用低合金結(jié)構(gòu)鋼，回轉(zhuǎn)支承采用外齒形式，頂升系統(tǒng)采用液壓下頂升，起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及變幅機(jī)構(gòu)均采用了變頻調(diào)速，配重系統(tǒng)采用智能平衡配重系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)的智能平衡力矩功能。

該抱桿為水平起重臂架、小車變幅、上回轉(zhuǎn)自升式多用途組塔抱桿，最大幅度為20 m，最大起重量為5 t，起重量為全行程起重量，即在20 m幅度時(shí)起重量為5 t。

圖1　下頂升智能平衡力矩抱桿

2.2性能參數(shù)

抱桿塔頭采用單水平臂結(jié)構(gòu)，水平臂與塔帽之間采用軟拉索連接，平衡臂附加可移動(dòng)智能力矩平衡的活平衡配重系統(tǒng)（活配重）。抱桿塔身結(jié)構(gòu)弦桿主材采用角鋼，材料Q420，接頭采用魚尾板銷軸連接，塔身提升采用液壓下頂升、地面加節(jié)方式。平衡重和起重小車采用可拆卸式，在抱桿拆卸時(shí)可以單獨(dú)降落到地面，起吊系統(tǒng)采用滑輪組及吊鉤，經(jīng)轉(zhuǎn)向滑車引至卷揚(yáng)機(jī)，卷揚(yáng)機(jī)置于中節(jié)，主要性能參數(shù)如表2所示。

表2　抱桿性能參數(shù)

3　抱桿安裝

抱桿安裝前應(yīng)該了解組塔現(xiàn)場(chǎng)布局和土質(zhì)情況，清理周圍的障礙物，并對(duì)抱桿基礎(chǔ)節(jié)的地基強(qiáng)度進(jìn)行確定。本抱桿使用時(shí)地基的設(shè)計(jì)承載力為不小于0.08 MPa。安裝使用時(shí)，需專業(yè)技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)，以便正確迅速架設(shè)抱桿，達(dá)到可頂升加節(jié)的位置。

3.1安裝基礎(chǔ)節(jié)

以塔位中心樁為準(zhǔn)，抱桿中心與塔位中心樁重合，在塔位中心安裝底座的位置平整地面，平整好土地后鋪上4塊5 200 mm×1 500 mm×16 mm的鋼板，鋼板鋪設(shè)方式為：平整地面后先鋪設(shè)2塊，然后垂直在上面再鋪設(shè)2塊，位置關(guān)系如圖2所示。

圖2　抱桿安裝位置關(guān)系

開好輔助安裝尺寸線，放置底座，利用水平儀檢測(cè)4個(gè)基礎(chǔ)鋼箱安裝的水平度，誤差不大于0.1%。

安裝十字撐桿，十字撐桿底部可先用枕木墊高200 mm，待安裝整個(gè)基礎(chǔ)節(jié)后取出枕木。

安裝斜撐、橫梁、將十字撐桿與基礎(chǔ)塊用螺栓連接。

安裝水平軟拉索?；A(chǔ)節(jié)安裝后，需將水平拉索按圖將基礎(chǔ)節(jié)與鐵塔連接牢固，采用9 t手扳葫蘆、10 t卸扣和Φ24鋼絲繩套，連接于塔腳的施工孔上。水平拉索的實(shí)際最大拉力 6 t，預(yù)拉力 1 t，選用直徑24 mm的鋼絲繩，其破斷拉力不小于354 kN，滿足要求。

3.2安裝爬升架

將爬升架與十字撐桿連。安裝斜拉索，需將斜拉索按圖將基礎(chǔ)節(jié)與鐵塔連接牢固，采用9 t手扳葫蘆、10 t卸扣和Φ24鋼絲繩套，連接于塔腳的施工孔上。斜拉索實(shí)際最大拉力8 t，預(yù)拉力3 t，選用直徑24 mm的鋼絲繩，其破斷拉力不小于354 kN，滿足要求。斜拉索安裝見圖3。安裝平臺(tái)、頂升機(jī)構(gòu)、爬升架滾輪和升節(jié)機(jī)構(gòu)。

3.3安裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)

將塔身3個(gè)節(jié)拼裝后吊裝與基礎(chǔ)節(jié)相連，用8個(gè)魚尾板銷軸緊固好，安裝時(shí)注意爬梯的方向，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上有踏步的一面應(yīng)位于頂升油缸的一側(cè)。

圖3　斜拉索安裝

3.4吊裝上、下支座、回轉(zhuǎn)節(jié)、過渡節(jié)、起升機(jī)構(gòu)總成

在地面上先將上、下支座以及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承、回轉(zhuǎn)節(jié)、平臺(tái)等裝為一體。將這一套部件吊起安裝在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，使下支座的4個(gè)接耳與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的魚尾板以銷軸連接。

3.5吊裝塔頂

在地面上將塔頂部件安裝好，然后用吊車將塔頂?shù)跗鹬吝^渡節(jié)上方，用銷軸使它們連接在一起。把軟拉索在塔頂這部分安裝好。

3.6平衡臂的安裝

在平地上拼裝好平衡臂后，將平衡臂吊起來，安裝在過渡節(jié)的對(duì)應(yīng)接頭上，并固定完畢，再抬起平衡臂成一角度安裝平衡臂軟拉索，安裝好平衡臂拉索后，再將吊車卸載。

3.7起重臂的安裝

在平地上拼裝好起重臂后，將起重臂吊起來，安裝在過渡節(jié)的對(duì)應(yīng)接頭上，并固定完畢，再抬起起重臂成一角度安裝起重臂軟拉索，安裝好起重臂拉索后，再將吊車卸載。

3.8安裝起重小車、平衡臂小車、變幅機(jī)構(gòu)、配重

利用起升機(jī)構(gòu)及起重臂、平衡臂上的滑輪組，穿好起升鋼絲繩，把小車分別安裝好；安裝小車時(shí)要注意小車的維修吊籃方向，不能與變幅機(jī)構(gòu)的電機(jī)干涉。安裝變幅機(jī)構(gòu)，穿好變幅鋼絲繩。安裝配重。

3.9穿繞起升鋼絲繩

將起升鋼絲繩引出經(jīng)塔頂導(dǎo)向滑輪后，再繞過在起重臂根部的起重量限制器滑輪，再引向小車滑輪與吊鉤滑輪穿繞，最后，將繩端固定在臂頭上。

3.10接電源及試運(yùn)轉(zhuǎn)

當(dāng)整機(jī)按上述的步驟安裝完畢后，在無風(fēng)狀態(tài)下，檢查塔身軸心線對(duì)支承面的側(cè)向垂直度，允許誤差為0.4%；再按電路圖的要求接通所有電路的電源，試開各機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查各機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正確，同時(shí)檢查各鋼絲繩是否處正常工作狀態(tài)，是否與結(jié)構(gòu)件有磨擦，所有不正?，F(xiàn)象應(yīng)予以排除。

如果安裝完畢就要使用抱桿工作，就必須按要求調(diào)整好安全裝置。

4　鋼管塔吊裝

4.1塔腳板及塔腿段吊裝

塔腳板及塔腿段吊裝使用25 t吊車，每個(gè)塔腳板分段進(jìn)行吊裝，就位時(shí)應(yīng)使主材保持一定的斜率對(duì)準(zhǔn)螺孔緩慢落下，以免損壞地腳螺栓絲扣。塔腿段分解吊裝，先吊裝四腿主材，再吊裝水平桿，最后吊裝斜桿。

4.2塔身段吊裝

吊裝主材時(shí)使用專用的吊裝螺栓；吊裝就位過程中，根據(jù)法蘭上對(duì)位貼位置，調(diào)整吊裝主材就位位置。

吊裝橫桿時(shí)在鐵塔下段，根開尺寸較大的水平橫桿采用單桿起吊，橫桿采用吊帶綁扎。在橫桿中部靠兩端各1/4距離拴2個(gè)吊點(diǎn)，中部以倒鏈?zhǔn)站o，并在兩端各拴1根控制繩。

吊裝斜桿時(shí)在主材與水平材的接頭處掛滑車，在塔腿設(shè)地面轉(zhuǎn)向滑車，利用Φ13鋼絲繩通過滑車與大斜材在底部連接，作為大斜材的輔助吊繩，用以輔助大斜材下部的就位。

由于鐵塔下段水平材長度較大，受其自重影響，中間會(huì)向下彎曲，致使大斜材的空間距離不夠。因此就位時(shí)先就位大斜材上端與水平材相連的聯(lián)板，然后解除吊點(diǎn)，用吊鉤略提升水平橫材中間節(jié)點(diǎn)處（注意吊鉤受力不能過大），使水平橫材中間略微拱起，利用輔助起吊繩配合手拉葫蘆將斜材下端就位。

塔身組片吊裝時(shí)鐵塔下部組成穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的橫斜材，將橫斜桿組片后同時(shí)起吊；鐵塔上部塔材重量較輕，將整段主輔材組片后同時(shí)起吊。組片吊裝時(shí)，保持起吊件與塔身距離不小于3 m，起吊斜材提升到稍高于就位點(diǎn)停止提升，使用1 t倒鏈調(diào)整斜材上4個(gè)插板分別位于主材就位板正上方，然后慢慢回松起

吊繩，通過尖扳手等工具使斜材上的插板和對(duì)應(yīng)的

主材上的就位板對(duì)齊就位。

4.3抱桿附著連接

當(dāng)組塔所需工作高度超過獨(dú)立高度時(shí)，須進(jìn)行塔身附著安裝。

附著裝置是由套環(huán)框架和鋼絲繩、套環(huán)、滑車等組成，其中鋼絲繩、套環(huán)、滑車等由項(xiàng)目部準(zhǔn)備。它主要是把抱桿固定在建筑物的柱或梁上起著依附作用。使用時(shí)套環(huán)框架套在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，拉緊附著四邊的鋼絲繩，依靠附著的限位輪控制標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與附著的間隙，從而保證標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的限定位置。在規(guī)定位置安裝柔性附著并收緊，即使用直徑24 mm鋼絲繩和9 t手扳葫蘆分別固定在塔機(jī)附著套架和鐵塔主材的臨時(shí)掛孔上。第一道附著的安裝高度不大于25 m，其余每兩道附著間的距離不大于20 m。

4.4鐵塔橫擔(dān)、地線支架吊裝

工程直線塔、跨越塔上橫擔(dān)（包括地線支架）的重量均超過5 t，按照抱桿使用吊裝重量限制，將每側(cè)的導(dǎo)線上橫擔(dān)和地線支架組裝成兩段，分段吊裝；中下橫擔(dān)重量小于5 t的，每側(cè)橫擔(dān)整體組裝后吊裝。吊裝順序：從下往上依次吊裝，先下橫擔(dān)，再吊中橫擔(dān)，最后上橫擔(dān)、地線支架。以本標(biāo)段最大直線塔為例，具體參數(shù)及吊裝方式如表3所示。

表3　SZ30106直線塔橫擔(dān)參數(shù)及吊裝方式

圖4　直線塔橫擔(dān)吊裝示意

直線塔橫擔(dān)分段吊裝時(shí)均采用四點(diǎn)起吊，如圖4所示。吊點(diǎn)分別設(shè)置在節(jié)點(diǎn)處，外側(cè)兩吊點(diǎn)分別穿一只50 kN鏈條 （手扳）葫蘆，內(nèi)側(cè)兩吊點(diǎn)采用2根Ф24鋼絲繩。

4.5抱桿拆除

當(dāng)?shù)跹b工作完成后，將配重松至地面拆除，將主吊鉤與副吊鉤收支吊臂根部。將起吊鋼絲繩抽出，啟動(dòng)牽引機(jī)收緊吊臂。拆除吊臂上的拉桿，將吊臂收起，與抱桿頭部固定在一起，塔機(jī)吊臂收起以后，利用抱桿的液壓頂升機(jī)構(gòu)拆除抱桿標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，拆除過程與安裝過程相反。當(dāng)抱桿拆除至基本段后，用吊車等輔助系統(tǒng)將基本段拆除。

5　結(jié)語

特高壓雙回路鋼管塔具有高度高、基礎(chǔ)跟開大、單件重量大等特點(diǎn)，組塔施工過程與常規(guī)的角鋼塔施工方法區(qū)別較大。在施工中采用下頂升智能平衡力矩抱桿，因其不需要設(shè)置外拉線，有效解決了地形條件差的塔位的鋼管塔的組立難題；利用下頂升系統(tǒng)，有效降低了人力、物力的投入；采用智能平衡力矩系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，安全性能優(yōu)良，操作簡便實(shí)用，極大提高了鋼管塔組立的施工效率。

A Smart Balance Moment Derrick of UHV Transmission Towers

WANG Fuhai1，HUANG Peng2，WANG Baoli3，ZHANG Guanghong3，CHEN Chaoyong3
（1.Shandong Electric Power T&T Engineering Company，Jinan 250118，China；2.Economic&Technology Research Institute，State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250021，China；3.State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China）

With the rapid development of 1 000 kV UHV engineering construction，double circuit steel tube tower has been widely used in engineering.Double circuit power steel towers used in Ximeng-Shandong UHV engineering have characteristics of high altitude，heavy weighty and large length for the cross arm.Based on considerations of safety and convenient construction，the jack-up smart balance moment derrick is applied，which can solve the steel pipe tower assemble problem effectively，and enhance the efficiency and safety of assemblage tower construction.

smart derrick；steel tube tower；ultra-high voltage

TM75

B

1007-9904（2016）07-0060-05