大跨越施工抱杆钢丝绳防扭装置研究与应用

姚成凯，金鹤翔，李坤骏，周立宏，童 琦

（浙江省建设工程机械集团有限公司，浙江 杭州 310014）

1 研究背景

在特高压线路施工过程中，大跨越工程是一种跨域江河湖海的工程，此类工程通常具有以下特点：①需要跨越大江大河或海峡港湾；②跨越宽阔水面的送电线路档距大，一般设计档距在1km 以上；③铁塔高度高；④若位于海岛，铁塔与组塔设备还需要考虑抗台风设计；⑤铁塔结构件长且单件重；⑥施工环境比较恶劣。因此大跨越工程会对施工配套机具设备提出更高的要求。图1 为螺山长江大跨越工程。

图1 螺山长江大跨越工程

因安全性能高，双平臂落地抱杆被用作大跨越工程中的专用组塔设备。在抱杆起吊塔材过程中，因为起升高度高，为防止在作业过程中起升钢丝绳产生扭转，抱杆所使用的钢丝绳都为不旋转防扭钢丝绳，理论上在使用过程中，钢丝绳不会发生扭转。但是在实际使用过程中，起升钢丝绳会在不同位置的滑轮卷绕，卷绕也会产生一定的应力，同时小车与吊钩在往复运动过程中也会产生一定的顺向扭转力。因此起升钢丝绳在使用过程中还是会存在一定的扭转，从而使得吊钩在吊装过程中高空打转，长期使用会影响钢丝绳的使用寿命，从而影响施工安全。

2 现状分析

如图2 所示，现有双平臂落地抱杆在使用过程中，双耳板焊接在起重臂底部，突出于外廓，双耳板通过销轴组件连接于楔形接头，起升钢丝绳一侧安装在楔型接头上，另一侧卷绕于各位置滑轮。当起升机构工作并带动吊钩起升下降时，因大跨越工程作业高度高，当钢丝绳发生扭转时，楔形接头与双耳板连接处结构固定不动，无法释放起升钢丝绳扭转过程中的扭矩，这种情况的发生，加大了钢丝绳的磨损程度，减小了钢丝绳的使用寿命。此外，由于此装置中的耳板焊接在吊臂头段底部，突出于吊臂头部底面，在降塔时，若将抱杆双平臂摇起，其收口尺寸较大。对于有严格天窗尺寸要求的铁塔，该抱杆将无法顺利通过铁塔天窗，导致抱杆无法顺利进行降塔，这样抱杆就要在几百米的高空进行拆臂，会存在一定的高空作业风险，影响现场施工人员生命安全。

图2 原有钢丝绳防扭装置安装示意图

3 钢丝绳防扭装置的优化设计

根据原有防扭装置所存在的缺陷，为了扩大防扭装置的适用范围，保证防扭装置的安全性，优化了防扭装置的结构，使其更具安全性、适用性。优化后的防扭装置如图3、图4 所示，防扭装置去除了底部焊死的耳板，在臂头下弦杆前端上端面焊接防扭耳板，优化为可拆卸、可翻转形式，整个防扭装置由防扭耳板、防扭座、防扭结构、楔形接头、限制角钢、螺栓组件等组成。防扭座通过焊接在起重臂臂头节下弦杆上平面的防扭耳板，使用两组销轴组件固定连接在臂头上；在抱杆收臂时，可以拆除一组销轴组件，并拉动位于防扭座上的把手，将其向上翻转，固定在起重臂上，消除了抱杆在收臂时防扭装置对抱杆收口尺寸的影响，保证了抱杆在降塔过程中能够顺利通过铁塔天窗，避免收臂尺寸过大时进行高空拆臂操作。

图3 钢丝绳防扭装置示意图

图4 防扭座和防扭结构

图中，4 块小挡块分别焊接在2 块防扭板的两侧，小挡块开有圆孔，便于螺栓组件拧紧，防止防扭结构侧移；防扭座和防扭结构通过一根轴连接，轴置于防扭座的凹槽上，并通过小挡块上的两个螺栓组件进行固定。螺杆带孔螺栓将拉板座与轴连接，轴承右侧设置有压板等，防止轴承窜出；防扭装置上的限制角钢通过螺栓组件与防扭座上的角钢连接，限制角钢能防止防扭结构发生转动，若起升钢丝绳不发生扭转，限制角钢不必拆除，拉板座会被两侧的限制角钢限制在很小范围内。当起升钢丝绳产生扭转，拆除限制角钢及螺栓组件，让拉板座随着起升钢丝绳一起发生扭转，就可使防扭结构也一起旋转，释放扭转内力，减少了起升钢丝绳的磨损并保证了钢丝绳的耐用性，延长了钢丝绳的使用寿命。

4 工程应用

优化设计后的可翻转钢丝绳防扭装置在集团公司研制的T2T800 双平臂落地抱杆中首次使用（图5），该抱杆已于2022 年3 月，应用于南阳—荆门—长沙螺山长江大跨越工程中的371m 输电双子塔吊装，此工程中单基塔重达4 400t。

图5 防扭装置的工程应用

此次工程顺利完成组塔，验证了该防扭装置的可行性，在工作过程中，大大降低了起升钢丝绳防扭的概率，提升了起升钢丝绳的使用寿命，保障现场施工安全，同时在收臂过程中，因为收臂尺寸的减小，能够顺利通过铁塔天窗，避免高空拆臂情况的发生。

5 结语

本文对钢丝绳防扭装置的优化设计大大降低了起升钢丝绳在作业高度高、时间久、吊重较大的施工情况下产生的扭转概率，同时使得钢丝绳的扭转力得以释放，减小了钢丝绳的磨损，让施工过程更加安全。可翻转式的设计也减小了抱杆收塔时的收口尺寸，降低抱杆拆臂风险，同时也拓展了电力抱杆的适用范围。此防扭装置兼容性强，为后续在不同的双平臂落地抱杆中应用提供了参考。