试论500kV拉V型直线铁塔整体提升方法

陈川

摘要：在提升铁塔时，需要考察铁塔地基含水量、铁塔地基高度及周围地面的高度等因素。文章介绍了采用两套人字抱杆方法，以实现500kV拉V型直线铁塔的整体提升，并计算了相关的受力情况，对这种方法进行了验证。

关键词：人字抱杆；500kV拉V型直线铁塔；提升铁塔；抱杆；地锚；牵引系统 文献标识码：A

中图分类号：TM754 文章编号：1009-2374（2015）35-0125-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.062

随着社会的发展，早期建设的一些500kV拉V型直线铁塔已经不能适应当前社会的需求了。早期在建设500kV线铁塔时，出于节约的目的，设计出了拉V型的铁塔。但是伴随着社会的进步，线路经过荒凉地段的土地资源陆续得到开发和利用，不断的填土使得地基不断加高，导致铁塔的地基比周围的建设用地的地基低很多，低洼地区的含水量比较大，铁塔长时间浸泡在水里，很容易引发线路故障或其他安全事故，因此整体提升500kV拉V型直线型铁塔是急需解决的问题。

1 设计方案

在提升铁塔时，需要考察铁塔地基含水量、铁塔地基高度以及周围地面的高度这些因素。通常情况下是根据铁塔地基高度和周围地面高度的差值来确定提升高度的，在此采用的是两套人字抱杆来提升铁塔。将两套人字抱杆分别放置在拉V型直线铁塔前后两个方向上，同时在原有的铁塔塔基上增设角钢架和地脚螺栓并加以稳固，以满足提升后的铁塔的受力需求，然后把铁塔放置在固定好的角钢架上，并用混凝土来加固塔基，以增强铁塔的稳固性，从而就实现了整体提升500kV拉V型直线铁塔的目的。

2 准备工作

整体提升铁塔意味着铁塔本身的一些构成部分将不适应提升后的铁塔的实际需求，为此在提升前就要做好相关方面的准备工作。对于铁塔的拉线来说，可以提前加工一根镀锌的拉棒以连接原有的拉线，连接时镀锌拉棒和永久拉线的相连可以用原有拉线上的UT线夹来实现，现将镀锌拉棒的一段与UT线夹相接，然后再利用U-50拉环将镀锌拉棒的另一端与拉线基础上的锚环相接。因此在确定好提升塔基的高度以后，必须要结合在现场测量的数据来计算镀锌拉棒的长度，拉线示意图如图1和图2所示。

在图2中，h0表示拉V型铁塔的呼称高；Si表示每一条拉线与铁塔上对应拉线挂点之间的水平间距。H0表示的是原铁塔的永久拉线的基点和铁塔上对应拉线挂点之间的垂直的距离，H1表示的是提升后铁塔的永久拉线的基点和铁塔上对应拉线挂点之间的垂直的距离。L0表示原有拉线的长度，L1表示提升后铁塔拉线的长度。△h=提升后的铁塔的永久拉线的基础顶面高度-原来基础顶面的高度；△H表示的是铁塔的提升高度。在提升前的准备工作中，需要测量和计算以上的数据。测量设备可以用经纬仪，测量出Si、△h以及每条永久拉线的UT线夹的露牙长度和拉线基础锚环的厚度。用L2表示还应量得或查取连接用U型挂环的有效长度，则可通过下列公式计算出镀锌拉棒的加工轴线长度L：

H0=ΔH+H0

L0=

H1=ΔH+H0

L1=

L=L1-L0-L2

通过以上的公式计算出镀锌拉棒的加工轴线长度以后，需要按照相关的加工处理镀锌拉棒、角钢架和脚螺栓。

3 现场布置

3.1 抱杆的布置

第一，提升铁塔用到的抱杆是两套11米的人字抱杆，抱杆的根开是2.5～2.8米，拉V型直线铁塔顺路方向的前后两个位置各布置一套人字抱杆，抱杆根部与塔基的间距保持在1米左右。

第二，加固人字抱杆，采用Φ13千斤将两套人字抱杆的根部锁紧，避免抱杆移动。

第三，搭设一根临时拉线，拉线在与人字抱杆顺路方向上的铁塔的外侧位置，拉线与水平地面的夹角的度数控制在45°以下。

3.2 布置地锚

第一，搭设临时拉线。搭设的临时拉线和原有的拉线的方向一致，将临时拉线的上端搭设在塔基上位置比较厚的地方，并用葫芦绳将临时拉线的另一端连接在地锚上，临时拉线与水平地面的夹角的度数控制在60°以下。临时拉线的型号为Φ15的钢丝绳；埋设地锚的深度控制在2.2米以上。

第二，为了增强提升后铁塔的稳固性，避免塔角移动，可以利用4根钢丝绳先将两个塔角缠绕起来，然后分别将钢丝绳的两端捆绑在横向和纵向上的平衡锚桩上，再利用葫芦链条将钢丝绳连接在三联角铁桩上。钢丝绳的型号为Φ15，具体连接方法如图3所示：

3.3 布置牵引系统

第一，在这个设计方案中，由于用了两套人字抱杆，因此对应的也要有两套牵引系统，利用两套牵引系统可以同时牵引两套人字抱杆，增强了稳定性。一套牵引系统由1个四轮滑车、2个三轮滑车组成。牵引磨绳是从抱杆根部的单轮转角滑车穿向机动绞磨的，如图4所示。

第二，机动绞磨沿横向线路方向进行布置，机动绞磨的方向可以偏离横线路方向大约20°，以避免绞磨绳和抱杆、塔基的相互碰撞。机动绞磨距塔位中心的距离应该在铁塔全高的1.2倍以上。

4 提升铁塔

第一，起吊前需要将两个塔角连接起来，用到的设备是型号为808的角钢。在连接时注意连接塔角的底部，为了防止塔角的底板发生变形，需要在两个塔角之间放置一块厚度为0.2米的楔形木。

第二，将起吊绳捆绑、缠绕在塔角上，以便于起吊。在捆绑起吊绳时可以垫加一些麻布或者木板，以防止起吊过程中塔腿发生损坏。在起吊时，将吊点绳和补强角钢绑在一起，在绑扎吊点时注意留双头，以便和起重滑车相连接。

第三，为了避免导线受到临时拉线的磨损，可以用塑料管将两侧相导线上的子导线包住。

第四，用6T的葫芦型手扳搭设好临时拉线以后，再拆除原有的拉线。搭设临时拉线时要确保临时拉线紧紧地连接在地锚上，防止提升铁塔的过程中临时拉线脱离地锚。

第五，松出永久拉线以后，再将地脚螺栓的螺帽松开。然后确定全部的施工人员是否都已经到位，检查设备性能是否完好，做完准备工作以后就可以开始提升铁塔。提升的速度不宜过快，当铁塔开始脱离基面时，应该暂停几分钟，再次确认所有的环节是否到位，检查无误以后，再继续提升操作。每次提升20厘米以后，就要在主柱基础面上垫上相应厚度的枕木。同时在提升铁塔的过程中，必须有一名总指挥对提升操作进行指挥，同时操作两台机动绞磨，此外还需要一名监护人员，与总指挥配合对各项操作进行全面的监护。为了对提升铁塔的垂直度进行控制，可以在线路的横向和纵向两个方向上各设置一台经纬仪，铁塔顶部的倾斜尽量保持在50厘米以下。在提升铁塔的过程中，操作临时拉线的工作人员必须认真、仔细，听取总指挥的要求，以确保四条拉线能够松紧一致。

第六，当铁塔的提升高度达到设计的高度要求时，应该暂停操作，检查各个环节受力的状况，待检查完没有任何异常后，再进行安装工序。先安装支撑架，然后将铁塔缓慢地放置在支撑架上，同时拉紧四条临时拉线，安装好永久拉线，将地脚螺母拧紧，利用永久拉线调正铁塔。

第七，铁塔加固，按照设计要求加固塔基，对加工镀锌拉棒进行密封，防止被盗和损坏。

5 计算受力情况

拉V型铁塔自重用G1表示，导地线负荷用G2表示，四个方向上临时拉线的下压力用G3表示。在导线不放松的情况下，提升铁塔的总重量用G表示。在本设计方案中，用到了两套牵引系统，因此一套牵引系统需要负荷的重量是G/2，在整个提升操作中，各部分的受力情况分析如下：

5.1 牵引系统中的摩擦力计算

第一，在本设计方案中，牵引系统采用的是滑车组的形式，将滑车组设置在抱杆的转角上，利用转角滑车来提升铁塔。滑车组的有效工作绳数量为n=8，其中一个滑车的阻力为ε=1.06，滑车组的综合效率为ηΣ=0.766，在这种情况下牵引绳的容许拉力为：

F=Gε/2nηΣ=1.06G/（2×8×0.766）=0.0865G

利用F的数值可以选择对应规格的机动绞磨。

第二，用d来表示牵引绳的直径，用K表示牵引绳的安全系数，K=4.5；用K1表示动荷系数，K1=1.2；K2表示不平衡系数用，K2=1.2，其中6×37型钢丝绳的换算系数φ=0.82，利用公式F=Fb/KK1K2和Fb=50d2φ可以计算出：

d2=Fb/50φ=FKK1K2/50φ=0.0865G×4.5×1.2×1.2/（50×0.82）=0.0137G，d=，利用d的数值可以选择适合本次方案的牵

引绳。

5.2 抱杆受力计算

用Q来表示人字抱杆上的四轮滑车、三轮滑车、千斤绳、缷扣等的合重，用P表示一套人字抱杆的受到的垂直下压力，P=Q+G/2。用β表示两抱杆之间的夹角，抱杆的根开为2.8m，抱杆的有效高度用h表示：

h==10.91

一根抱杆所受的轴向压力为：

F1=（P/2）K2/cos（β/2）=1.2×（Q+G/2）/cos（β/2）

在这个公式中，K2表示的是不平衡系数，K2=1.2，利用以上数值和公式可以选出适合本方案的抱杆。

5.3 抱杆临时拉线受力计算

当临时拉线和水平地面之间的夹角为45°时，抱杆临时拉线受力计算公式是：

F2=*P=·（Q+G/2）

用d2表示抱杆临时拉线的直径，临时拉线的安全系数用k来表示，k=3。动荷系数用K1来表示，K1=1.2。不平衡系数用K2来表示，K2=1.2，6×37型钢丝绳的换算系数φ=0.82，通过公式F2=Fb/KK1K2和Fb=50d12φ可以计算出：

d12=Fb/50φ=F2KK1K2/50φ=·（Q+G/2）·3·1.2·1.2/（50·0.82）=0.149（Q+G/2）

d1=

利用d1的数值可以选择适应本方案的拉线。

6 结语

综上，通过对500kV拉V型直线铁塔进行分析，设计了用两套人字抱杆整体提升铁塔的方法，并具体说明了提升前的准备工作，提升操作，同时计算了提升铁塔过程中的受力情况，以便选择对应的设备，以验证该设计方法的可行度。

参考文献

[1] 吴增辉，邓开清.电力线路铁塔原位带电提升技术的应用[J].供用电，2010，（3）.

[2] 颜少荣，袁国清，张明.预应力转换技术在原位顶升铁塔施工中的应用[J].建筑结构，2010，（S2）.

[3] 方孝伍.500kV线路海中铁塔基础设计[J].电力勘测设计，2010，（6）.

[4] 苏宝宁，关欣.吊车在铁塔组装中的应用[J].黑龙江科技信息，2014，（33）.

（责任编辑：黄银芳）