特高压钢管塔重型构件河网地区运输

丁宗保，黄成云，薛慧君，朱立明，朱冠旻

(安徽送变电工程公司，合肥市， 230022)

0 引言

淮南—上海1 000 kV输变电工程是我国首条百万伏同塔双回路输电工程，27%线路经过河网泥沼地带，河网纵横，水田密布。全线按同杆双回路钢管塔设计，钢管塔单件设计较长，最长可达9 m左右，单个构件最大质量达3.7 t，重型构件在河网、水田、滩涂地形条件下运输，目前国内还没有相关经验可以借鉴［1-10］。为解决钢管塔重型构件在河网地区运输难题，安徽送变电工程公司承担国家电网公司科技项目《钢管塔重型构件运输配套机具的研究》，对特高压钢管塔在在河网、水田、滩涂特殊地质条件下的转运方案及施工工器具进行研究，本文主要介绍气囊运输与旱船运输2种运输方式。

1 气囊运输

1.1 气囊结构

气囊采用高承载力船用橡胶制造，长度5 m，直径0.8 m，由囊体和端部铁件2部分组成。囊体由基体橡胶和增强纤维复合材料经硫化制成;端部铁件由金属材料制成，周围与囊体紧密结合，一端供搬运气囊时牵引用，另一端供充放气用，并通过三通连接管连接压力表、充气阀和充气软管，气囊结构如图1所示。

图1 气囊结构Fig.1Structure of gasbag

1.2 气囊运输方案及机具

1.2.1 气囊充气

为便于气囊本体运输，气囊一般采用现场充气。充气采用内燃机为动力、排气压力不小于0.5 MPa的空气压缩机。气囊使用前，将端部铁件安装完毕，并密封所有的气密件，然后将气囊气体充压至0.13 MPa，使用时根据漏气情况及时补气。

1.2.2 气囊与钢管构件的固定

气囊与钢管构件一般采用纵向固定方式，固定时一般采用2只气囊固定1根钢管。当钢管长度大于9 m或质量大于2 t时，采用4只气囊固定。为避免钢管在运输过程中触地加大摩擦力，钢管固定在气囊的上方，如图2所示。

图2 气囊与钢管纵向固定方式Fig.2Longitudinal fixed mode between steel tube and gasbag

由于气囊采用柔性软质材料，无论采用气囊系带或整体捆扎方式固定气囊与钢管，气囊在颠簸湿地上运输钢管构件时均可能发生“内部窜动”现象。气囊之间通过系带连接时，虽然可以通过增加并排连接气囊数量来提高稳定性，但会因截面支点多于2个而导致气囊之间失稳。为消除“内部窜动”现象，研制并设置M型抱箍气囊鞍座。采用M型抱箍气囊鞍座，可加大气囊之间排距，提高钢管抗倾覆力矩，增加稳定性;另外，可将钢管刚性固定在鞍座上。气囊与钢管采用M型抱箍气囊鞍座安装的示意图如图3所示。

图3 气囊与钢管采用M型抱箍安装Fig.3Installation of steel tube on gasbag with M type hoop

1.2.3 气囊鞍座结构

1付气囊鞍座主要由两端抱箍、中间抱箍、牵引拉棒、连接件等组成，如图4所示。考虑到野外湿地、起重机具难进场等条件限制，鞍座中单件质量不宜超过40 kg，以便于人工搬运和装配。

图4 气囊鞍座结构Fig.4Structure of gasbag's saddle

1.2.4 气囊牵引与连接

为方便现场操作，在气囊鞍座的两端均设置牵引装置，牵引装置由拉棒和卸扣组成，牵引力通过拉棒均匀传递到两端M型抱箍的中间和两侧。为了防止“趴头”现象，M型抱箍上的牵引连接板应略低于气囊中心。

气囊鞍座及气囊鞍座之间抱箍连接均由拉棒、螺旋扣和卸扣组成。为了保持鞍座稳定，在M型抱箍的中间和两侧均设置了连接。

牵引时采用机动绞磨牵引拴在2只气囊中间的系带体上的钢丝绳。

1.2.5 气囊配载方式

气囊运输时，用起重机或起重抱杆等装卸机具装载货物。放置时，重、大型单件货物应放置在气囊鞍座上，中小型多件货物应放置在气囊体鞍座对称两侧，且下层数量多于上层数量，并尽可能降低货物装载重心，与气囊整体装载重心基本一致。若钢管绑扎在前后气囊体鞍座上，需在顺滚动方向用木楔掩牢并捆绑牢固。

1.3 气囊耐磨性改进方案

气囊因工作环境恶劣，表面须耐磨、具备抗各种化学物质侵蚀和抗老化能力。气囊原料采用天然橡胶，气囊体为环状帘子布硫化而成，提高了抗老化能力和耐磨特性。为进一步提高气囊的耐磨性，可在气囊的下顶面设置纵向防磨层，增加2只气囊整体固定用的系带安装孔，并在气囊侧面布置2根牵引带。

1.4 气囊现场修复方法

使用过程中气囊发生局部破损时，只要橡胶无严重老化，都可以采用热硫化方法进行修补，工艺过程如下:

(1)清洗气囊表面。用水冲洗气囊，使破损内外表面清洁，无泥砂、油污等污垢，再晾干表面。

(2)铺设挂胶帘子布。挂胶帘子布指在增强纤维表面涂覆过生胶的胶皮，修补气囊使用时材质与应原气囊材质相符，帘子布的布线角度应与囊体壁内的增强纤维布线角度一致。

(3)热硫化处理。将加热板加热至(150±5)℃时，放在棉布上，对准气囊需硫化部位，用千斤顶施加压力至0.6 MPa左右，待铁板缓缓冷却完成，时间约为40 min。

1.5 气囊运输钢管构件试验情况

试验选择在新吉阳长江大跨越施工现场举行，共进行了2次试验。

第1次试验钢管直径为400 mm，长度为8 m，质量为1.35 t，采用4只气囊纵向固定。试验时在岸边滩涂地将气囊与钢管固定，采用循环牵引方式，通过机动绞磨将钢管牵引至叉江对岸。试验中，在滩涂地牵引力为4 kN、水中牵引力为0.8 kN、吃水深度0.30 m。

第2次试验钢管直径为1.2 m，管长8 m，质量为4.5 t，采用气囊与钢管横向固定方式。试验中，气囊从岸地入水的牵引力变化值为29～7 kN，气囊在水中的牵引力3 kN，吃水深度为0.52 m。

通过2次试验，验证了气囊运输方案合理，配套机具满足要求。

2 旱船运输

2.1 旱船设计

2.1.1 旱船功能要求

旱船应满足运输单件质量4 t，长度10 m，直径1 m的钢管塔构件，同时，为便于施工中搬运，旱船单件自身质量宜小于120 kg。

2.1.2 组装式旱船

组装式旱船结构像江南水域“鱼鹰”船，组装式旱船运输钢管构件如图5所示。

图5 组装式旱船运输钢管Fig.5Assembly type land boat for steel tube transportation

当旱船淤泥质土支撑合力位置靠近旱船中心偏后位置，船头向上倾角增加，船体“翘头”，此时，船体在外部拉力作用下将土壤逐渐压密实，并形成光滑通道，随着光滑通道的形成，旱船运输状况也将得到改善。当旱船淤泥质土支撑合力位置靠近旱船中心靠前位置，船头向下倾角增加，向下“趴头”，造成尾端旱船在拖动过程中地面被犁成沟槽，增加施工难度。因此可用半圆木或将道木上部方角刨圆代替方道木改善旱船运输状况。

受地形条件影响，在运输中存在侧向倾角5°时，钢管有横向滚动问题，通过计算确定绑扎钢丝绳受力10.593 kN。按绑扎性能要求，考虑安全系数为3，可采用较柔软、耐磨性好的“6×19钢丝+1麻芯”直径8 mm钢丝绳。

2.1.3 滑板式旱船

滑板式旱船形状类似“滑板”，包括牵引端旱船和尾端旱船2部分，牵引端旱船、尾端旱船结构可相同，如图6所示。

图6 滑板式旱船运输钢管Fig.6Slide type land boat for steel tube transportation

滑板结构设计时采用8 mm厚的钢板弯制而成，结构尺寸为1.217 m×1.010 m，质量约80 kg。运输钢管塔构件时，在构件的首、尾端分别设置牵引端旱船、尾端旱船，两者间用φ11 mm钢丝绳(两头插套)或φ16 mm拉杆连接。

2.1.4 爬犁式旱船

爬犁式旱船形状类似“爬犁”，包括牵引端旱船和尾端旱船2部分，如图7所示。

图7 爬犁式旱船运输钢管Fig.7Sledge type land boat for steel tube transportation

爬犁式旱船结构设计时采用8 mm厚的钢板焊接而成，牵引端旱船结构尺寸为1.6 m×1.0 m，质量约120 kg，尾端旱船结构尺寸为1.3 m×1.0 m，质量约90 kg。运输构件时，构件的首端抵靠在牵引端旱船上、尾端抵靠在尾端旱船上，两者间用φ11 mm钢丝绳(两头插套)或φ16 mm拉杆连接。

2.1.5 旱船配载方式

(1)组装式旱船配载时采用道木固定并列2艘旱船，管径大于φ800 mm的钢管采用单根钢管运输，管径不大于φ800 mm和单根质量小于2 t的钢管可采用三件“品”字码放，如图8所示。

图8 组装式旱船管件配载方式Fig.8Loading mode of pipe fitting for assembly type land boat

(2)滑板式旱船及爬犁式旱船配载时，管径大于φ600 mm的钢管采用单根运输，管径小于φ600 mm的钢管、单根质量小于1.4 t的钢管，可采用二件平行码放，如图9所示。

图9 滑板式旱船及爬犁式旱船管件配载方式Fig.9Loading mode of pipe fitting for slide typeor sledge type land boats

2.2 旱船试制

对组装式旱船、滑板式旱船和爬犁式旱船分别进行了试制，并对加工工艺性、组装难度进行了对比，结果如表1所示。

表1 旱船比较Tab.1Comparison of land boats

2.3 旱船运输试验

试验场地环境为河道淤泥质土，周围有深脚泥淤泥质土和坡地。通过真型试验，3种旱船形式都满足运输长度10 m、直径1 m、质量4 t钢管要求。

3 结论

(1)通过气囊、旱船运输配套机具研究，研制了河网地区运输配套机具，为钢管塔构件顺利运输提供了工具。

(2)采用气囊运输不但能够解决特高压钢管塔在河网地带水上运输任务，而且可以实现从水上到陆地、水田、泥沼、滩涂软地质的钢管塔无障碍运输。

(3)通过气囊、旱船现场真型试验，验证了这2种运输方式工程应用的可行性，并为特高压重型构件运输提供参考。

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(责任编辑:魏希辉)