落地抱杆分解组立LV型铁塔的施工方案

郎福堂，李春波，梅丰

(北京送变电公司，北京市，102401)

0 引言

750 kV西宁—日月山—乌兰输电线路工程中第Ⅱ－1标段共有5基LV40型拉线塔，其中4基呼高为42 m、全高为49.5 m、塔质量为26.9 t;1基呼高为36 m、全高为43.5 m、塔质量为25.4 t。

由于本标段现场塔位大多位于平坦地带，大部分LV40型拉线塔的组立采用160 t以上大型吊车整体起立的施工工艺。但受现场运输道路限制，仍有3基呼高为42 m的LV40型拉线塔不具备大型吊车进场条件，无法用大型吊车整体立塔，因此现场技术人员根据现场地形条件、铁塔技术参数以及现有机具对这3基铁塔的组立进行了方案论证筛选，采用了落地抱杆分解组立LV型铁塔的施工工艺。

1 铁塔的设计参数

本工程中呼高为42 m的LV40型拉线塔塔头质量为15.1 t、重心高为35.28 m、横担长为43.2 m、V柱高为42 m，V柱与横担采用螺栓铰接形式。

本工程中LV型铁塔采用的2根腹杆成V字形，同时附4根双拉线，拉线采用1×37－22.4－1570A型镀锌钢绞线，配套NLY－300F型耐张线夹。LV40型铁塔整体结构如图1所示，各段质量参数见表1。

图1 42 m呼高LV型铁塔Fig.1 LV-shaped iron tower of 42 m nominal height

2 组塔施工工艺的确定

由于3基LV塔不具备大型吊车进场条件，通过对现场地形、地貌条件及铁塔技术参数的分析，对可选择的4种施工工艺:落地抱杆分解组立、人字抱杆整体起立、外拉线内悬浮抱杆分解组立和大型吊车整体起立，在工器具选型、场地条件、安全可控性、质量可控性［1-4］等4个方面进行了比较，具体情况见表2。

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由表2可见，除了大型吊车整体起立方案以外，落地抱杆分解组立在其余3种组立方式中最优，具有可利用现存机具、施工场地和道路修整要求相对简单、安全可靠性高、施工质量较易控制等优点，因此最终选定落地抱杆分解组立方案。

3 机具选择

(1)工况分析:整基铁塔分为6次吊装，其中铁塔V柱、横担中段前后片、横担边段及地线吊架组合件各分2吊完成。据此，可按照以下3种工况选取机具:1)吊装V形柱;2)吊装横担中段塔片;3)吊装横担边段及地线横担组合件。按照上述3种工况对组塔机具分别进行受力计算［3-4］，并按最大受力条件选择组塔机具。

(2)控制绳的选择:控制绳应不少于2根，以保证塔片平稳提升，控制绳的合力为

式中:G为被吊构件的重力，kN;F为控制绳的静张力，kN;β1为起吊滑车组与垂线间的夹角，即为起吊滑车组轴线与抱杆轴线间的夹角减去抱杆的倾斜角，(°);ω 为控制绳对地夹角，(°)。

(3)起吊绳(起吊滑车组)的选择:起吊绳的合力为

式中T为起吊滑车组的合力，kN。

(4)牵引绳的选择:牵引绳的静张力为

式中:T0为牵引绳的静张力，kN;T为起吊滑车组的合力，kN;n为起吊滑车组钢绳的工作绳数;η为滑车效率，取η=0.96。

(5)抱杆落地拉线选择:抱杆设置4条落地拉线，且按线路方向对称布置。在起吊构件时，只考虑2根主要拉线的受力，2根拉线的不平衡系数取为1.3，合力为

式中:Ph为2根主要受力拉线合力，kN;γ为落地拉线合力线与地面间的夹角，(°);δ为抱杆在受力平面内的倾角，(°)。

(6)抱杆受力计算及强度校核:抱杆轴心的压力［5］为

式中N0为抱杆的轴心压力，kN。

按照文献［3］的规定，抱杆轴心承压时的稳定安全系数应不小于2.5;偏心受压时还应验算其强度及整体稳定性。按照文献［4］的规定，钢结构抱杆整体结构长细比为120～150。

本工程选用□1 000 mm型全钢抱杆，在组立铁塔V柱时，抱杆高度选用43.8 m，其长细比为113，最大允许偏心抗压为270 kN;在组立铁塔横担及地线支架时，抱杆高度选用61.8 m，其长细比为143，最大允许偏心抗压为145 kN。

(7)分解组立LV塔的机具选择:本工程采用落地抱杆分解组立LV塔受力计算的结果及主要机具选择见表3。

表3 落地抱杆分解组立LV塔主要机具选择及受力计算Tab.3 Machine selection and stress calculation of decomposition assembly for LV-shaped iron tower

4 落地抱杆分解组立的工艺流程

4.1 工艺流程

组立LV型拉线铁塔施工分为9个步骤，工艺流程如图2 所示［6-7］。

图2 LV型塔分解组立的工艺流程Fig.2 Process of decomposition assembly for LV-shaped iron tower

4.2 施工步骤

(1)施工准备:包括工器具准备、现场地锚埋设、塔材运输、技术培训等。

(2)塔材地面组装:包括V形立柱、中导线横担和边导线横担、地线支架组合件的地面组装。

(3)整体(或部分)起立主抱杆:利用人字抱杆整体(或部分)起立主抱杆。

(4)吊装铁塔V形柱:分别吊装LV塔左右V形立柱，并用临时拉线固定。

(5)续接主抱杆至需要高度:利用钢管抱杆逐节续接主抱杆直至吊装铁塔横担所需要的高度。

(6)分片吊装中横担前后片:分前后片吊装中横担。

(7)吊装边横担及地线支架组合:利用旋转就位法吊装两侧边横担及地线支架组合构件。

(8)安装永久拉线:采用装配式永久拉线安装工艺或比量法安装工艺安装永久拉线。

(9)拆除抱杆:采用先分段拆除再整体拆除的综合拆除法，拆除组塔抱杆。

5 操作要点

5.1 场地规划与平整

(1)组装场地及抱杆坐落点必须平整。

(2)地面组装时铁塔左、右V形柱和中横担前后片均组装在横线路方向上，且应尽量靠近基础;左、右导线边横担及地线支架组合件布置在安装位置在地面的投影处［8-9］，如图3所示。

图3 地面组装Fig.3 Ground assembly

5.2 抱杆组立

主抱杆根部落地点的布置应根据抱杆3种作业工况条件下，抱杆倾斜角度、起吊高度及抱杆自身与已组装完成的塔材在空间的相对位置等因素而决定，本方案中取为6 m。

先利用□500 mm×20 m人字抱杆辅助起立□1 m×43.5 m主抱杆，亦可根据地形条件首先组立部分□1 000 mm主抱杆，然后再利用φ80 mm×9 m钢管抱杆将主抱杆逐节接续至所需要的高度。

在抱杆起吊构件前，应根据需要调整抱杆落地拉线的长度，调整其倾角和倾斜方位，使抱杆头部倾斜至被吊件位置的正上方。当抱杆倾角满足吊装要求后，应将抱杆拉线滑轮组收紧，并将尾绳固定。

5.3 V形柱的起立

铁塔V形柱采用2点吊装法，吊点位置应位于V柱结点，2吊点合力线应通过吊件重心;还应校核V形柱整体及吊点局部强度，确认吊点位置是否合理［8］。铁塔 V 形柱全长 42.088 m，2吊点分别选在距上端部8.8和24.8 m处，吊点间距为16 m。

为使抱杆顶端位于起吊侧V形柱重心位置正上方，本方案规定:在吊装V形柱时，抱杆倾角为10°，抱杆顶部位于中心桩横线路方向6 m处。

先吊起一侧V形柱，使其接近最终状态，在底部高过基础地脚螺栓后，用控制绳调整V形柱的塔脚锅体孔，使其对准基础球体上的定位地脚，缓慢松出磨绳，使塔脚锅体入位到基础球体之上，最后在经纬仪的监控下调整4根临时拉线，使V形柱倾斜至设计角度。

安装“链裆拉线”:在2根V形立柱的上端主材之间用GJ－80钢绞线串接50 kN双钩紧线器，形成“链裆拉线”，用于调节V形立柱开口。

为了避免铁塔V形柱内侧的临时拉线影响铁塔中横担塔片的吊装，可以在吊装铁塔横担之前，将其转换成T形拉线。即在V形柱顶端分别向塔内侧方向打设1根临时拉线，以此替代铁塔V形柱内侧2根设在45°方向的临时拉线，最终形成T形拉线，但需要注意该内侧拉线应确保不挂碰对侧铁塔V形柱。

由“链裆拉线”和V形立柱T形临时拉线组成防倾覆系统，以确保铁塔V形结构的稳定性。待防倾覆拉线系统安装完毕后，拆除V形柱起吊系统。

V形柱就位后，使用经纬仪对V形柱正侧面监测，微调整6根临时拉线，使V形柱正侧面倾斜角度、V形柱顶端间距和柱顶高差符合设计要求，并使所有拉线松紧适当。

5.4 中横担的吊装

在吊装铁塔导线中横担之前，首先将□1 m主抱杆由43.5 m续接到61.5 m。

主抱杆续接的方法是［10］:先在抱杆标准段上端(约40 m处)安装一组抱杆替换拉线;拆除抱杆头部落地拉线、起重索具和抱杆拔稍段;再用φ80 mm×9 m钢管抱杆逐节续接□1 m主抱杆;最后再次将抱杆拔稍段、起重索具和抱杆头部落地拉线安装到位;拆除抱杆替换拉线。

由于LV形铁塔横担质量相对较大，因此受抱杆吊重能力的限制，需要采取分片和分段吊装的方式。根据LV形铁塔设计结构特点，先吊装中横担前后片，再吊装边横担和地线支架组合件。在吊装中横担前后片前，需要使用φ250 mm×15 m钢管对横担中段吊片进行补强。

中横担前后片吊装时，使用4点吊装法并采用100 kN“吊梁”进行吊装，横担吊点应选择在横担主材节点位置。

在起吊过程中，当中横担吊片略高出V形立柱顶端时，调整地面控制绳和起吊绳，使横担一侧首先就位，然后调整另一侧的控制绳和起吊绳，使横担另一侧就位，必要时可以调节“链裆拉线”微调V形柱间距，辅助横担就位。

起吊时，为防止先吊装的横担片就位后发生倾覆事故，应采取以下措施:(1)在已就位横担片端头前后各设置一根防倾覆临时落地拉线;(2)一侧横担片就位后，将起吊绳绑扎在抱杆头部，作为“防倾覆二防”，横担吊装实景如图4所示。

图4 横担吊装实景Fig.4 Real image of cross arm's hanging

5.5 边导线横担及地线支架组合件的吊装

将边导线横担和地线支架组合在一起进行吊装。组合吊件应在安装位置的地面投影点附近进行地面组装，此组合构件组装方式为:导线边横担和地线支架在地面分别组装成形后，将地线支架置于边导线横担平面之上，安装在2构件结合部前后联板上的2颗螺栓，使其进行可靠连接、呈剪刀状。

在组合件空中就位后，地线支架将以此2颗螺栓为轴旋转就位，吊装布置如图5所示。

图5 边横担及地线支架组合构件的起立过程Fig.5 Uprising process of composite members of edge part of the cross arm and ground support

构件采用2点吊装形式，吊点设置应保证被吊构件处于“外侧上翘”状态。构件应先就位导线横担下主材，再“下旋就位”导线横担上主材，从而规避“上旋就位”的安全风险。为了保证吊点位置正确，在正式吊装之前，应首先进行试吊。

边导线横担就位并紧固好相应螺栓后，将起吊绳移至地线支架顶端位置，收紧磨绳，使地线支架向上旋转就位。

5.6 拉线安装

当已组立铁塔的辅助材料安装齐全且螺栓紧固合格后，即可以安装永久拉线。永久拉线安装完成前临时拉线不得拆除。

5.7 抱杆的拆除

在永久拉线安装完毕后，即可拆除组塔抱杆。由于抱杆较高、较重，因此可以采取分部拆除的方法，即先利用φ80 mm×9 m钢管抱杆将主抱杆逐节拆除至40 m左右的高度，然后利用已经组立完毕的铁塔将剩余抱杆整体放到地面。

6 结语

在2011年5月15—30日期间，750 kV西宁—日月山—乌兰输电线路工程中采用落地抱杆分解组立的施工方法成功完成了3基LV形铁塔的组立工作，其进度、质量、安全情况均达到了既定目标。

该工艺可充分利用现有规格的抱杆及配套工器具，不需要修筑可供大型设备进出的施工道路，占地面积小，节省了大量青苗赔偿费用和施工道路修筑费用，因此能够有效解决因施工道路和施工场地局限，大型吊车不能到位时LV形铁塔组立的施工难题。

另外由于该工艺使用的是传统的大截面抱杆及配套机具，对运输道路及现场地形条件要求不高，能够最大限度地减少对植被的破坏，有利于对西北地区当地生态环境的保护。

随着特高压输变电建设高潮的到来，造价相对低廉的拉线塔还将陆续在西北地区应用，因此针对大型拉线塔组立进行类似施工工艺的研究和推广适应了输变电建设发展的需要，具有一定的社会效益和经济效益。

［1］DL/T 5342—2006 750 kV架空送电线路铁塔组立施工工艺导则［S］.

［2］DL/T 875—2004输电线路施工机具设计、试验基本要求［S］.

［3］GB 50389—2006 750 kV架空送电线路施工及验收规范［S］.

［4］Q/GDM 121—2005 750 kV架空送电线路施工质量检验及评定规程［S］.

［5］李博之.高压架空输电线路施工技术手册:杆塔组立计算部分［M］.北京:中国电力出版社，2008.

［6］李庆林.架空送电线路铁塔组立工程手册［M］.北京:中国电力出版社，2007.

［7］尚大伟.高压架空输电线路施工操作指南［M］.北京:中国电力出版社，2007.

［8］岑阿毛.输配电线路施工技术大全［M］.昆明:云南科学技术出版社，2007.

［9］黄成云，丁宗保，冯海青.500 kV输电线路两柱式钢管塔施工［J］.电力建设，2009，30(3):38-40.

［10］马凤臣，王洪英，丁宝民.750 kV线路工程LV铁塔组立施工方法［J］.输变电施工技术，2011(4):21-25.