一种组立特高压钢管塔的智能平衡力矩抱杆

王福海，黄　鹏，王宝利，张广鸿，陈朝勇

（1.山东送变电工程公司，济南　250118；2.国网山东省电力公司经济技术研究院，济南　250021；3.国网山东省电力公司，济南　250001）

一种组立特高压钢管塔的智能平衡力矩抱杆

王福海1，黄鹏2，王宝利3，张广鸿3，陈朝勇3

（1.山东送变电工程公司，济南250118；2.国网山东省电力公司经济技术研究院，济南250021；3.国网山东省电力公司，济南250001）

随着1 000 kV特高压交流输电技术的大规模发展，特高压双回路钢管塔在工程建设中得到了广泛应用。针对锡盟—山东特高压工程双回路钢管塔高度高、重量大、横担长等特点，基于安全和施工便利等多方面考虑，创新研究应用下顶升智能平衡力矩抱杆，有效解决钢管塔组立难题，提升组塔施工效率及安全水平。

智能抱杆；钢管塔；特高压

0　引言

锡盟—山东1 000 kV特高压交流输变电工程第18标段线路起自河北省盐山县（8001号塔），止于济南变电站（8178号塔），线路总长78.467 km，共有钢管塔155基。工程全线采用双回路钢管塔设计，平均塔高108 m，平均塔重165 t，钢管塔具有单件重量大、管材直径大、横担长等特点，且钢管塔组立受周边地形条件影响大，对组塔安全要求较高。为进一步提升钢管塔组立的安全性，应用下顶升智能平衡力矩抱杆组立钢管塔施工技术，很好地解决了组塔难题。

1　吊装方案选择

18标段共有18种塔型、58种呼高，其中直线塔9种塔型，耐张塔7种塔型，终端塔1种塔型，换位塔1种塔型。具体分类统计如表1所示。

表1　钢管塔分类统计

本标段铁塔平均塔高达到108 m，单件塔材重量最大超过4 t，最大长度为11.941 m。铁塔的塔身主材、塔身斜材和横担主材、部分横担斜材采用钢管结构，塔身隔面、部分横担斜材以及全塔的辅助材采用角钢构件。U型插板、十型插板、槽型插板、锻造法兰被广泛地应用于钢管塔结构各个部位。插板连接时，安装所需要的空间以及碰撞问题影响安装，增大施工难度，再考虑到铁塔横担较长、重量较大，且只能水平就位的特点，采用常规的内悬浮外拉线抱杆进行铁塔组立施工，难度较大。

本标段共有155基铁塔，包括所有转角塔、换位塔、跨越塔和部分施工地形不满足外拉线布置的直线塔，选用下顶升智能平衡力矩抱杆组塔，使用塔机组立铁塔所占比例在70%以上，以智能化的装备来保证组塔的安全、质量和进度。

2　抱杆结构

2.1抱杆组成

下顶升式智能平衡力矩组塔抱杆QTZB100 （2050），如图1所示，是根据特高压钢管塔安装特点而研制的新型组塔用起重设备。该抱杆的吊臂、塔顶、回转塔身、回转上下支座、套架、塔身、底节，采用低合金结构钢，回转支承采用外齿形式，顶升系统采用液压下顶升，起升机构、回转机构及变幅机构均采用了变频调速，配重系统采用智能平衡配重系统，可以实现在一定范围内的智能平衡力矩功能。

该抱杆为水平起重臂架、小车变幅、上回转自升式多用途组塔抱杆，最大幅度为20 m，最大起重量为5 t，起重量为全行程起重量，即在20 m幅度时起重量为5 t。

图1　下顶升智能平衡力矩抱杆

2.2性能参数

抱杆塔头采用单水平臂结构，水平臂与塔帽之间采用软拉索连接，平衡臂附加可移动智能力矩平衡的活平衡配重系统（活配重）。抱杆塔身结构弦杆主材采用角钢，材料Q420，接头采用鱼尾板销轴连接，塔身提升采用液压下顶升、地面加节方式。平衡重和起重小车采用可拆卸式，在抱杆拆卸时可以单独降落到地面，起吊系统采用滑轮组及吊钩，经转向滑车引至卷扬机，卷扬机置于中节，主要性能参数如表2所示。

表2　抱杆性能参数

3　抱杆安装

抱杆安装前应该了解组塔现场布局和土质情况，清理周围的障碍物，并对抱杆基础节的地基强度进行确定。本抱杆使用时地基的设计承载力为不小于0.08 MPa。安装使用时，需专业技术人员在现场进行指导，以便正确迅速架设抱杆，达到可顶升加节的位置。

3.1安装基础节

以塔位中心桩为准，抱杆中心与塔位中心桩重合，在塔位中心安装底座的位置平整地面，平整好土地后铺上4块5 200 mm×1 500 mm×16 mm的钢板，钢板铺设方式为：平整地面后先铺设2块，然后垂直在上面再铺设2块，位置关系如图2所示。

图2　抱杆安装位置关系

开好辅助安装尺寸线，放置底座，利用水平仪检测4个基础钢箱安装的水平度，误差不大于0.1%。

安装十字撑杆，十字撑杆底部可先用枕木垫高200 mm，待安装整个基础节后取出枕木。

安装斜撑、横梁、将十字撑杆与基础块用螺栓连接。

安装水平软拉索。基础节安装后，需将水平拉索按图将基础节与铁塔连接牢固，采用9 t手扳葫芦、10 t卸扣和Φ24钢丝绳套，连接于塔脚的施工孔上。水平拉索的实际最大拉力 6 t，预拉力 1 t，选用直径24 mm的钢丝绳，其破断拉力不小于354 kN，满足要求。

3.2安装爬升架

将爬升架与十字撑杆连。安装斜拉索，需将斜拉索按图将基础节与铁塔连接牢固，采用9 t手扳葫芦、10 t卸扣和Φ24钢丝绳套，连接于塔脚的施工孔上。斜拉索实际最大拉力8 t，预拉力3 t，选用直径24 mm的钢丝绳，其破断拉力不小于354 kN，满足要求。斜拉索安装见图3。安装平台、顶升机构、爬升架滚轮和升节机构。

3.3安装标准节

将塔身3个节拼装后吊装与基础节相连，用8个鱼尾板销轴紧固好，安装时注意爬梯的方向，标准节上有踏步的一面应位于顶升油缸的一侧。

图3　斜拉索安装

3.4吊装上、下支座、回转节、过渡节、起升机构总成

在地面上先将上、下支座以及回转机构，起升机构、回转支承、回转节、平台等装为一体。将这一套部件吊起安装在标准节上，使下支座的4个接耳与标准节的鱼尾板以销轴连接。

3.5吊装塔顶

在地面上将塔顶部件安装好，然后用吊车将塔顶吊起至过渡节上方，用销轴使它们连接在一起。把软拉索在塔顶这部分安装好。

3.6平衡臂的安装

在平地上拼装好平衡臂后，将平衡臂吊起来，安装在过渡节的对应接头上，并固定完毕，再抬起平衡臂成一角度安装平衡臂软拉索，安装好平衡臂拉索后，再将吊车卸载。

3.7起重臂的安装

在平地上拼装好起重臂后，将起重臂吊起来，安装在过渡节的对应接头上，并固定完毕，再抬起起重臂成一角度安装起重臂软拉索，安装好起重臂拉索后，再将吊车卸载。

3.8安装起重小车、平衡臂小车、变幅机构、配重

利用起升机构及起重臂、平衡臂上的滑轮组，穿好起升钢丝绳，把小车分别安装好；安装小车时要注意小车的维修吊篮方向，不能与变幅机构的电机干涉。安装变幅机构，穿好变幅钢丝绳。安装配重。

3.9穿绕起升钢丝绳

将起升钢丝绳引出经塔顶导向滑轮后，再绕过在起重臂根部的起重量限制器滑轮，再引向小车滑轮与吊钩滑轮穿绕，最后，将绳端固定在臂头上。

3.10接电源及试运转

当整机按上述的步骤安装完毕后，在无风状态下，检查塔身轴心线对支承面的侧向垂直度，允许误差为0.4%；再按电路图的要求接通所有电路的电源，试开各机构进行运转，检查各机构运转是否正确，同时检查各钢丝绳是否处正常工作状态，是否与结构件有磨擦，所有不正常现象应予以排除。

如果安装完毕就要使用抱杆工作，就必须按要求调整好安全装置。

4　钢管塔吊装

4.1塔脚板及塔腿段吊装

塔脚板及塔腿段吊装使用25 t吊车，每个塔脚板分段进行吊装，就位时应使主材保持一定的斜率对准螺孔缓慢落下，以免损坏地脚螺栓丝扣。塔腿段分解吊装，先吊装四腿主材，再吊装水平杆，最后吊装斜杆。

4.2塔身段吊装

吊装主材时使用专用的吊装螺栓；吊装就位过程中，根据法兰上对位贴位置，调整吊装主材就位位置。

吊装横杆时在铁塔下段，根开尺寸较大的水平横杆采用单杆起吊，横杆采用吊带绑扎。在横杆中部靠两端各1/4距离拴2个吊点，中部以倒链收紧，并在两端各拴1根控制绳。

吊装斜杆时在主材与水平材的接头处挂滑车，在塔腿设地面转向滑车，利用Φ13钢丝绳通过滑车与大斜材在底部连接，作为大斜材的辅助吊绳，用以辅助大斜材下部的就位。

由于铁塔下段水平材长度较大，受其自重影响，中间会向下弯曲，致使大斜材的空间距离不够。因此就位时先就位大斜材上端与水平材相连的联板，然后解除吊点，用吊钩略提升水平横材中间节点处（注意吊钩受力不能过大），使水平横材中间略微拱起，利用辅助起吊绳配合手拉葫芦将斜材下端就位。

塔身组片吊装时铁塔下部组成稳固结构的横斜材，将横斜杆组片后同时起吊；铁塔上部塔材重量较轻，将整段主辅材组片后同时起吊。组片吊装时，保持起吊件与塔身距离不小于3 m，起吊斜材提升到稍高于就位点停止提升，使用1 t倒链调整斜材上4个插板分别位于主材就位板正上方，然后慢慢回松起

吊绳，通过尖扳手等工具使斜材上的插板和对应的

主材上的就位板对齐就位。

4.3抱杆附着连接

当组塔所需工作高度超过独立高度时，须进行塔身附着安装。

附着装置是由套环框架和钢丝绳、套环、滑车等组成，其中钢丝绳、套环、滑车等由项目部准备。它主要是把抱杆固定在建筑物的柱或梁上起着依附作用。使用时套环框架套在标准节上，拉紧附着四边的钢丝绳，依靠附着的限位轮控制标准节与附着的间隙，从而保证标准节的限定位置。在规定位置安装柔性附着并收紧，即使用直径24 mm钢丝绳和9 t手扳葫芦分别固定在塔机附着套架和铁塔主材的临时挂孔上。第一道附着的安装高度不大于25 m，其余每两道附着间的距离不大于20 m。

4.4铁塔横担、地线支架吊装

工程直线塔、跨越塔上横担（包括地线支架）的重量均超过5 t，按照抱杆使用吊装重量限制，将每侧的导线上横担和地线支架组装成两段，分段吊装；中下横担重量小于5 t的，每侧横担整体组装后吊装。吊装顺序：从下往上依次吊装，先下横担，再吊中横担，最后上横担、地线支架。以本标段最大直线塔为例，具体参数及吊装方式如表3所示。

表3　SZ30106直线塔横担参数及吊装方式

图4　直线塔横担吊装示意

直线塔横担分段吊装时均采用四点起吊，如图4所示。吊点分别设置在节点处，外侧两吊点分别穿一只50 kN链条 （手扳）葫芦，内侧两吊点采用2根Ф24钢丝绳。

4.5抱杆拆除

当吊装工作完成后，将配重松至地面拆除，将主吊钩与副吊钩收支吊臂根部。将起吊钢丝绳抽出，启动牵引机收紧吊臂。拆除吊臂上的拉杆，将吊臂收起，与抱杆头部固定在一起，塔机吊臂收起以后，利用抱杆的液压顶升机构拆除抱杆标准节，拆除过程与安装过程相反。当抱杆拆除至基本段后，用吊车等辅助系统将基本段拆除。

5　结语

特高压双回路钢管塔具有高度高、基础跟开大、单件重量大等特点，组塔施工过程与常规的角钢塔施工方法区别较大。在施工中采用下顶升智能平衡力矩抱杆，因其不需要设置外拉线，有效解决了地形条件差的塔位的钢管塔的组立难题；利用下顶升系统，有效降低了人力、物力的投入；采用智能平衡力矩系统，自动化程度高，安全性能优良，操作简便实用，极大提高了钢管塔组立的施工效率。

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