论文部分内容阅读
【摘要】我公司在1000kV特高压淮南—浙北—上海输电线路工程09标段工程中，应用落地抱杆，人字抱杆辅助内悬浮外拉线抱杆组立钢管塔。对于采用多种类型抱杆，共同组立铁塔工艺，进行了分析，应用和探讨。
【关键词】1000kV双回路钢管铁塔；组立工艺设计；应用与体会
1.引言
“皖电东送”淮南-浙北-上海1000kV等级输电线路工程是世界电压等级最高的交流输电工程之一，也是我国第一条1000kV等级的双回路特高压输电工程。本工程铁塔采用钢管结构，与单回路1000kV铁塔相比较具有塔身高，根开大，横担长，单根钢管重量重和长度长的特点。这些特点是组塔施工的难点，也是本工程安全工作的重点，设计适宜的铁塔组立工艺和施工方案是保证铁塔吊装施工安全基础。
本文介绍我公司在吊车与大型机械不能到达的施工现场，采用内悬浮外拉线抱杆为主，落地抱杆，人字抱杆为辅的组立1000kV双回路钢管铁塔的施工方案和实施情况。
2.1000kV特高压工程概况
“皖电东送”淮南-浙北-上海1000kV输电线路起于安徽省淮南1000kV变电站，止于上海沪西变电站，线路总长度为2×647km，线路途经安徽、浙江、江苏、上海4省市。
我公司承建施工的09标段为一般线路工程，标段起于E201塔，止于E274塔，线路长为2×34.932km，有铁塔78基，其中有部分铁塔现场吊车和较大型施工机械不能进入，对这些铁塔的吊装进行专项工艺设计，形成了多抱杆工艺组塔方案，其中E242号铁塔，塔型SJC307-51最为典型。
3.塔型分析
3.1 SJC307-51塔型分析
SJC307-51为转角型钢管塔，铁塔全高107m，基础水平根开28.38m，塔顶水平根开4.2m，上横担一侧长21.6m，另一侧长20.7m，地线横担一侧长31.04m，另一侧长19.93米，铁塔总重411.97t。
铁塔分段与吊件：全塔分为20段别，15段塔身吊件为塔身最大吊件，重5t，长7.0m；85段塔腿吊件，长7.0m，重3.5t；顶架段吊件，长14.0m；重6t；上横担段吊件，长21.6m，重7t。铁塔结构与参数详见图3-1、表3-1所示。
3.2 吊件最大参数选择
SJC307-51塔吊件最大参数的选择是组塔工艺设计的基础，15段塔身吊件吊重5t，单件长7.0m；塔腿段吊件长7.0m，重3.5t；顶架段吊件长14.0m，吊件重6t均是全塔分段最重最长的吊装构件，是SKJ307-51塔吊装控制参数，详见表3-1。
4.铁塔组立工艺设计
根据SJC307-51塔特征，塔身高，根开大，横担长，单根钢管重量重和长度长的特点，我们采取分项针对性工艺设计。
4.1 铁塔总体组立工艺
采用25m□500cm2落地抱杆吊装铁塔腿部构件；采用40m□900cm2内悬浮外拉线抱杆吊装塔身构件，采用14m□350cm2人字抱杆吊装顶架横担构件，利用顶架和塔身吊装导线横担。
4.2 塔腿段构件吊装工艺
85段塔腿，垂高22m，吊件长7.0m，重3500kg。在基础对角连线方向，距基础5.8m位置立25m□500cm2的落地抱杆，抱杆向基础中心倾斜13o，吊装第1节塔腿（此作为工况验算1）；调整抱杆倾角至5o，吊装第2节塔腿；再调整抱杆向塔中心倾角至5o吊装第3节塔腿；至此，85段吊装完毕。详见图4-1塔腿吊装示意图。
4.3 塔身段构件吊装工艺
1）25段构件吊装工艺
25段垂高6m；吊件长6m，重3500kg，采用40m□900cm2抱杆根坐铁塔中心，分别向铁塔主柱方向倾20.6o吊装主材段。详见图4-2塔身段吊装示意。
2）第1次提升抱杆与塔身吊装
第1次提升抱杆坐根15米高，抱杆向四主柱方向倾斜18.5o、13.8o、11.9o，吊装23、17、16段主材。3段中16段吊件最重，4000kg。详见图4-3塔身段吊装示意图。
3）第2次提升抱杆与塔身吊装
第2次提升抱杆坐根39米高，抱杆向四主柱方向倾斜10.7o、10.2o、8.9o，吊装15、14、13段主材。3段中15段吊件最重：5000kg（此作为工况验算2）详见图4-4塔身段吊装示意图。
4）第3次提升抱杆与塔身吊装
第3次提升抱杆坐根71米高，抱杆向主柱方向倾斜8.4o、7o、6.2o、5.1o吊装12、11、10、9段。详见图4-5塔身段吊装示意图。
5）顶架横担吊装工艺
利用内悬浮抱杆起吊和固定14m□350cm2人字抱杆，坐在最上段主柱顶口处，分别倾斜16o，26o吊装近塔身部分横担；移动人字抱杆，移至横担顶面施工孔固定，分别倾斜26o，24o，吊装远塔身部分横担。2段最重吊件6000kg（此作为工况验算3）。详见图4-6顶架横担吊装示意图。
6）吊装导线横担工艺
用内悬浮抱补强顶架横担，用顶架横担与塔身两点依次吊装导线上横担、中横担和下横担，至此，全塔吊装结束。
7）抱杆起立与拆除工艺
采用9m□350cm2抱杆整体起立25m□500cm2抱杆；采用倒装架或已吊装好的腿提升40m□900cm2悬浮抱杆；采用悬浮抱杆安装14m□350cm2人字抱杆；采用组立好的铁塔构件为悬挂拆除抱杆。
5.抱杆验算与试验
为了满足工艺的要求，对吊装主要工具3类型抱杆须进行验算和检验，以保证方案的安全，验算内容包括现场主要工况因素，现将计算过程与结果列表如表5-1所示。
5.1 抱杆组件参数 5.2 抱杆结构参数
1）抱杆计算
悬浮抱杆、落地抱杆、人字抱杆长细比计算按变截面，两端铰支方式计算，并按《钢规》要求格构式轴心受压构件换算长细比。
抱杆长细比计算式：
抱杆长细比换算式：
抱杆临界压力计算式：
抱杆临界压强计算式：
2）抱杆整体特性
5.3 抱杆工况验算
抱杆工况验算，核算抱杆整体稳定与强度、主材与缀材单支稳定与强度。
1）工况参数
抱杆工况参数，如表5-3所示
2）稳定与强度验算式
悬浮抱杆、落地抱杆静压力式：
起吊滑车组静张力式：
人字抱杆按初始布置计算，由合力分配至单根抱杆进行验算。
3）工况验算结果
计算结果：悬浮抱杆、落地抱杆、人字抱杆验算结果满足《规范》和《导则》的要求，并有裕度。
5.4 □350人字抱杆试验
在组塔前，对14m□350人字抱杆进行了工况试验，主要目的是检验抱杆与铁塔构件连接性、灵活性及人字抱杆和内悬浮抱杆的工况受力情况。
试验吊件重8000kg，人字抱杆倾斜30o、45o和60o，人字抱杆转动灵活，内悬浮抱杆受力10735kg，小于最大静压力，全部参数满足了施工受力要求。
6.应用与分析（E242塔）
原计划采用本方案对E228、E242、E253、E254、E255、E256、E258、7基铁塔进行组立，后因运输环境变化，有2处铁塔现场可以通车，吊车替代落地抱杆，余下5基铁塔采用本工艺施工，现场实施情况分析如下。
6.1 工艺适用性
该工艺设计比较周全，用三种类型的抱杆分别解决铁塔水平根开大、塔身结构长和顶架横担距离远，结构大，重量重的3组矛盾。在吊装过程中通过调整抱杆倾角，吊件能准确到位，不用强拉吊件控制绳，极大方便吊装作业，同时现场的安全状况和组塔的质量得到有效的控制，本工艺适用性强。
6.2 进度与工效
组塔进度，以E242塔例，计划1个立塔队用40天时间，自2012年10月24日至2012年12月6日止，铁塔组立完毕，共用了43天时间，其中有雨天和供料延滞的影响，原定计划进度基本实现。工效情况，E242塔，塔高104m，重411.97t，立塔队有20技工、20辅助工，平均每天吊装量9.58t，每天每人吊装量0.24t。并在后序的施工中工艺熟练，进度有所加快，工效有所提高。
6.3 注意事项
1）工具配置，由于悬浮抱杆倾角较大，在14段之下倾角都大于《导则》推荐10°要求，在承托绳和拉线计算与配置上要充分考虑其受力，而且是单绳受力。
2）顶架横担吊装最好两侧同时吊装，或一侧吊装一侧锚固平衡，以利于浮悬抱杆平衡受力。
3）悬浮抱杆长40m，加上倾角较大，自重弯矩较大，中间连接螺栓一定要紧固。
7.体会与探索
经过5基铁塔的组立，体会到工艺内容适用，但在提高进度和规范作业方面，我们想从下面2个方面进行改进与探索。
1）改进抱杆起立工艺：40m□900cm2抱杆起立作业比较费工费时，目前的工艺影响进度，探索用两付25m□500cm2抱杆提升40m□900cm2抱杆，并同时吊装塔腿，可提高吊装速度。
2）改进人字抱杆吊装与布置：人字抱杆依靠悬浮抱杆吊装和布置，在吊装和布置上解决整体起吊、就位和移位灵活，实现规范作业，提高安全状况。
8.结束语
采用多种类型抱杆，共同组立铁塔工艺，有效解决了铁塔根开大、构件重，吊件远，分段节距大的施工难点。可为后续特高压双回路钢管塔或近似结构铁塔的组立提供了借鉴。
参考文献
[1]1000kV送电线路铁塔组立施工工艺导则[S].Q/GDW155-2006.
[2]输电线路施工机具设计、试验基本要求[S].（DL/T875-2004）.
[3]钢结构设计规范[S].GB50017-2003.
[4]李博之.高压架空输电线路施工技术手册（起重运输部分）[S].
作者简介：胡友琦（1977—），安徽芜湖人，毕业于上海电力学院电气工程及自动化专业，上海电力公司华东送变电工程公司工程师。
【关键词】1000kV双回路钢管铁塔；组立工艺设计；应用与体会
1.引言
“皖电东送”淮南-浙北-上海1000kV等级输电线路工程是世界电压等级最高的交流输电工程之一，也是我国第一条1000kV等级的双回路特高压输电工程。本工程铁塔采用钢管结构，与单回路1000kV铁塔相比较具有塔身高，根开大，横担长，单根钢管重量重和长度长的特点。这些特点是组塔施工的难点，也是本工程安全工作的重点，设计适宜的铁塔组立工艺和施工方案是保证铁塔吊装施工安全基础。
本文介绍我公司在吊车与大型机械不能到达的施工现场，采用内悬浮外拉线抱杆为主，落地抱杆，人字抱杆为辅的组立1000kV双回路钢管铁塔的施工方案和实施情况。
2.1000kV特高压工程概况
“皖电东送”淮南-浙北-上海1000kV输电线路起于安徽省淮南1000kV变电站，止于上海沪西变电站，线路总长度为2×647km，线路途经安徽、浙江、江苏、上海4省市。
我公司承建施工的09标段为一般线路工程，标段起于E201塔，止于E274塔，线路长为2×34.932km，有铁塔78基，其中有部分铁塔现场吊车和较大型施工机械不能进入，对这些铁塔的吊装进行专项工艺设计，形成了多抱杆工艺组塔方案，其中E242号铁塔，塔型SJC307-51最为典型。
3.塔型分析
3.1 SJC307-51塔型分析
SJC307-51为转角型钢管塔，铁塔全高107m，基础水平根开28.38m，塔顶水平根开4.2m，上横担一侧长21.6m，另一侧长20.7m，地线横担一侧长31.04m，另一侧长19.93米，铁塔总重411.97t。
铁塔分段与吊件：全塔分为20段别，15段塔身吊件为塔身最大吊件，重5t，长7.0m；85段塔腿吊件，长7.0m，重3.5t；顶架段吊件，长14.0m；重6t；上横担段吊件，长21.6m，重7t。铁塔结构与参数详见图3-1、表3-1所示。
3.2 吊件最大参数选择
SJC307-51塔吊件最大参数的选择是组塔工艺设计的基础，15段塔身吊件吊重5t，单件长7.0m；塔腿段吊件长7.0m，重3.5t；顶架段吊件长14.0m，吊件重6t均是全塔分段最重最长的吊装构件，是SKJ307-51塔吊装控制参数，详见表3-1。
4.铁塔组立工艺设计
根据SJC307-51塔特征，塔身高，根开大，横担长，单根钢管重量重和长度长的特点，我们采取分项针对性工艺设计。
4.1 铁塔总体组立工艺
采用25m□500cm2落地抱杆吊装铁塔腿部构件；采用40m□900cm2内悬浮外拉线抱杆吊装塔身构件，采用14m□350cm2人字抱杆吊装顶架横担构件，利用顶架和塔身吊装导线横担。
4.2 塔腿段构件吊装工艺
85段塔腿，垂高22m，吊件长7.0m，重3500kg。在基础对角连线方向，距基础5.8m位置立25m□500cm2的落地抱杆，抱杆向基础中心倾斜13o，吊装第1节塔腿（此作为工况验算1）；调整抱杆倾角至5o，吊装第2节塔腿；再调整抱杆向塔中心倾角至5o吊装第3节塔腿；至此，85段吊装完毕。详见图4-1塔腿吊装示意图。
4.3 塔身段构件吊装工艺
1）25段构件吊装工艺
25段垂高6m；吊件长6m，重3500kg，采用40m□900cm2抱杆根坐铁塔中心，分别向铁塔主柱方向倾20.6o吊装主材段。详见图4-2塔身段吊装示意。
2）第1次提升抱杆与塔身吊装
第1次提升抱杆坐根15米高，抱杆向四主柱方向倾斜18.5o、13.8o、11.9o，吊装23、17、16段主材。3段中16段吊件最重，4000kg。详见图4-3塔身段吊装示意图。
3）第2次提升抱杆与塔身吊装
第2次提升抱杆坐根39米高，抱杆向四主柱方向倾斜10.7o、10.2o、8.9o，吊装15、14、13段主材。3段中15段吊件最重：5000kg（此作为工况验算2）详见图4-4塔身段吊装示意图。
4）第3次提升抱杆与塔身吊装
第3次提升抱杆坐根71米高，抱杆向主柱方向倾斜8.4o、7o、6.2o、5.1o吊装12、11、10、9段。详见图4-5塔身段吊装示意图。
5）顶架横担吊装工艺
利用内悬浮抱杆起吊和固定14m□350cm2人字抱杆，坐在最上段主柱顶口处，分别倾斜16o，26o吊装近塔身部分横担；移动人字抱杆，移至横担顶面施工孔固定，分别倾斜26o，24o，吊装远塔身部分横担。2段最重吊件6000kg（此作为工况验算3）。详见图4-6顶架横担吊装示意图。
6）吊装导线横担工艺
用内悬浮抱补强顶架横担，用顶架横担与塔身两点依次吊装导线上横担、中横担和下横担，至此，全塔吊装结束。
7）抱杆起立与拆除工艺
采用9m□350cm2抱杆整体起立25m□500cm2抱杆；采用倒装架或已吊装好的腿提升40m□900cm2悬浮抱杆；采用悬浮抱杆安装14m□350cm2人字抱杆；采用组立好的铁塔构件为悬挂拆除抱杆。
5.抱杆验算与试验
为了满足工艺的要求，对吊装主要工具3类型抱杆须进行验算和检验，以保证方案的安全，验算内容包括现场主要工况因素，现将计算过程与结果列表如表5-1所示。
5.1 抱杆组件参数 5.2 抱杆结构参数
1）抱杆计算
悬浮抱杆、落地抱杆、人字抱杆长细比计算按变截面，两端铰支方式计算，并按《钢规》要求格构式轴心受压构件换算长细比。
抱杆长细比计算式：
抱杆长细比换算式：
抱杆临界压力计算式：
抱杆临界压强计算式：
2）抱杆整体特性
5.3 抱杆工况验算
抱杆工况验算，核算抱杆整体稳定与强度、主材与缀材单支稳定与强度。
1）工况参数
抱杆工况参数，如表5-3所示
2）稳定与强度验算式
悬浮抱杆、落地抱杆静压力式：
起吊滑车组静张力式：
人字抱杆按初始布置计算，由合力分配至单根抱杆进行验算。
3）工况验算结果
计算结果：悬浮抱杆、落地抱杆、人字抱杆验算结果满足《规范》和《导则》的要求，并有裕度。
5.4 □350人字抱杆试验
在组塔前，对14m□350人字抱杆进行了工况试验，主要目的是检验抱杆与铁塔构件连接性、灵活性及人字抱杆和内悬浮抱杆的工况受力情况。
试验吊件重8000kg，人字抱杆倾斜30o、45o和60o，人字抱杆转动灵活，内悬浮抱杆受力10735kg，小于最大静压力，全部参数满足了施工受力要求。
6.应用与分析（E242塔）
原计划采用本方案对E228、E242、E253、E254、E255、E256、E258、7基铁塔进行组立，后因运输环境变化，有2处铁塔现场可以通车，吊车替代落地抱杆，余下5基铁塔采用本工艺施工，现场实施情况分析如下。
6.1 工艺适用性
该工艺设计比较周全，用三种类型的抱杆分别解决铁塔水平根开大、塔身结构长和顶架横担距离远，结构大，重量重的3组矛盾。在吊装过程中通过调整抱杆倾角，吊件能准确到位，不用强拉吊件控制绳，极大方便吊装作业，同时现场的安全状况和组塔的质量得到有效的控制，本工艺适用性强。
6.2 进度与工效
组塔进度，以E242塔例，计划1个立塔队用40天时间，自2012年10月24日至2012年12月6日止，铁塔组立完毕，共用了43天时间，其中有雨天和供料延滞的影响，原定计划进度基本实现。工效情况，E242塔，塔高104m，重411.97t，立塔队有20技工、20辅助工，平均每天吊装量9.58t，每天每人吊装量0.24t。并在后序的施工中工艺熟练，进度有所加快，工效有所提高。
6.3 注意事项
1）工具配置，由于悬浮抱杆倾角较大，在14段之下倾角都大于《导则》推荐10°要求，在承托绳和拉线计算与配置上要充分考虑其受力，而且是单绳受力。
2）顶架横担吊装最好两侧同时吊装，或一侧吊装一侧锚固平衡，以利于浮悬抱杆平衡受力。
3）悬浮抱杆长40m，加上倾角较大，自重弯矩较大，中间连接螺栓一定要紧固。
7.体会与探索
经过5基铁塔的组立，体会到工艺内容适用，但在提高进度和规范作业方面，我们想从下面2个方面进行改进与探索。
1）改进抱杆起立工艺：40m□900cm2抱杆起立作业比较费工费时，目前的工艺影响进度，探索用两付25m□500cm2抱杆提升40m□900cm2抱杆，并同时吊装塔腿，可提高吊装速度。
2）改进人字抱杆吊装与布置：人字抱杆依靠悬浮抱杆吊装和布置，在吊装和布置上解决整体起吊、就位和移位灵活，实现规范作业，提高安全状况。
8.结束语
采用多种类型抱杆，共同组立铁塔工艺，有效解决了铁塔根开大、构件重，吊件远，分段节距大的施工难点。可为后续特高压双回路钢管塔或近似结构铁塔的组立提供了借鉴。
参考文献
[1]1000kV送电线路铁塔组立施工工艺导则[S].Q/GDW155-2006.
[2]输电线路施工机具设计、试验基本要求[S].（DL/T875-2004）.
[3]钢结构设计规范[S].GB50017-2003.
[4]李博之.高压架空输电线路施工技术手册（起重运输部分）[S].
作者简介：胡友琦（1977—），安徽芜湖人，毕业于上海电力学院电气工程及自动化专业，上海电力公司华东送变电工程公司工程师。