750kV铁塔施工技术施工工艺概述.doc

750kV输电线路工程铁塔施工技术和施工工艺概述2023年4月11日750kV输电线路工程铁塔施工技术和施工工艺概述695010300172509100760019600地线支架中横担边横担上曲臂下曲臂ZB4铁塔塔头示意图 田子恒编写750kV输电线路有单回路线路，也有双回路共塔线路。750kV单回路线路铁塔的塔型重要分为两种类型：第一种是酒杯型直线塔和直线转角塔，见右图（ZB4塔头），第二种是干字形耐张塔。750kV双回路线路重要是鼓型塔，见右图。酒杯型铁塔施工难度大，干字形铁塔和鼓型塔施工难度较小。酒杯型铁塔施工重要难点是吊装铁塔平口以上的塔头部分，平口以上塔头部分重量在150kN236kN之间，导线横担长33.8m43.4m，导地线横担重量在73kN130kN之间，酒杯型铁塔的平口到导线横担上平面高度为22.5m23m。铁塔的施工方法很多，重要有四种方法：抱杆组塔、塔式起重机组塔、吊车组塔、直升飞机组塔。目前我们重要采用抱杆组塔的方法，其他方法在特高压实验示范工程只作一些试点工作。抱杆组塔又分为：内抱杆组塔、外抱杆组塔、倒装组塔。内抱杆组塔是我们现在常用的方法，它又有多种形式：内拉线抱杆、外拉线抱杆、落地抱杆、悬浮抱杆、两摇臂抱杆、四摇臂抱杆。根据我们750kV线路工程塔型特点，分两种地形条件来选择施工方法：对塔位地形条件可以打外拉线所有的直线塔、耐张塔和双回路塔都可采用内悬浮外拉线抱杆的组塔方法。对塔位地形不能打外拉线的酒杯型和猫头型直线塔、直线转角塔可选采用落地摇臂抱杆组塔方法，也可选用内悬浮内拉线抱杆组塔身，塔头用双抱杆或辅助小抱杆等方法施工，耐张塔和双回路塔采用内悬浮内拉线抱杆组塔方法。1内悬浮外拉线抱杆分解组塔1.1 方案特点此种方法在超高压线路施工中普遍采用、技术成熟，根据750kV线路塔窗大小及吊重，可选择最大吊重5.57.6t，高32米以上、截面700700的钢抱杆或钢铝混合抱杆。750kV示范工程研制的钢铝混合型抱杆的数据如下：抱杆高32米，设计吊重55kN。700方截面，格构式结构。材料为钢铝混合型，抱杆的两端各8米用LY12角铝材料，中间16米用Q345角钢材料。抱杆主材为806，斜材为403。抱杆4米为一段，整个抱杆由8段组成，两端为300的方截面,上端连接抱杆帽，下端连接抱杆底座。假如将钢铝混合型抱杆的两端16米铝合金段，更换为Q345钢段，成为钢抱杆，它的最大吊重为76kN。1.2现场布置1.2.1内悬浮外拉线抱杆分解组塔可根据塔体的结构尺寸、构件重量等条件，采用塔身分片吊装、横担分段吊装或分片吊装。塔身分片吊装的现场布置如图2所示。图2 内悬浮外拉线抱杆分解组塔现场布置示意图内悬浮外拉线抱杆组塔的现场布置可分为6个系统：抱杆本体、抱杆承托系统、抱杆拉线系统、吊绳系统、牵引系统、吊件控制系统。（1）抱杆本体：由主柱、抱杆帽和抱杆底座三部分组成，其中主柱由若干段通过螺栓连接而成；抱杆帽的4角应有能连接抱杆拉线的挂环，抱杆帽的4面应有能连接起吊滑车组的挂环，抱杆的头部应可以旋转；抱杆底座的4角应有能连接承托绳的挂环，抱杆底座的4面应有能连接提高抱杆滑车组的挂环。（2）抱杆承托系统：用4根承托绳将抱杆悬挂在铁塔的中心位置，承托绳的下端与抱杆底座的挂环连接，接承托绳的上端与铁塔主材连接，它是整个起吊系统的根基。由于吊重大，承托绳的受力也大，假如用单绳，绳会较粗，建议用双绳，双绳通过挂在抱杆底座挂环上的平衡滑车使双绳的受力均衡，平衡滑车见下图（可以用金具U型环改制）。承托绳两端的绳套通过两个专用联板联接在铁塔的大节点上。 平衡滑车的示意图 专用联板见下面示意图，专用联板借用铁塔大节点三个螺栓孔，用三个6.8级铁塔螺栓拧固在塔身上（每个M20螺栓抗剪强度75kN），螺栓应带双帽，同一节点安装的2个专用联板位置应对称。 连在水平连扳用的承托绳联接板示意图 连在主材上用的承托绳联接板示意图承托绳不易用在塔上缠绕来调节长度，应用加减绳套的方法调节承托绳长度。以ZB塔平口的承托绳长度为基本长度，一般的铁塔只升一次抱杆就能将塔立完了，抱杆坐地能把塔身立完，升一次抱杆坐在平口可把塔头立完。对个别的高塔，塔身须升一次抱杆才干立完，这时的承托绳可在平口的承托绳的基础上，用U型环连接一个合适的钢丝绳套，钢丝绳套的长度经计算得出。（3）抱杆拉线系统：抱杆帽4角的拉线挂环上挂互呈90、且与基础中心线夹角为45的拉线，拉线的下端通过松绳制动器连在地锚上。通过4条拉线来保证抱杆的稳定和调节抱杆的倾斜角度。（4）牵引系统：由22（或21）滑车组和机动绞磨组成，滑车组上端挂在抱杆帽的挂环上，下端挂吊装的塔材，磨绳通过腰滑车和地滑车上机动绞磨，用机动绞磨通过滑车组提高塔材。（5）吊绳系统：连接在滑车组下端和塔材之间的索具，索具应绑扎在塔材重心的上面，索具与吊钩之间不能滑动，吊装塔片时应对塔片进行补强，防止塔片受力后发生变形，吊绳应方便塔材安装就位。（6）吊件控制系统：控制绳的上端绑扎在吊装塔材下边，控制绳的下端通过松绳制动器连在拉线地锚上。用于控制塔材在起吊工程中不与已立好的铁塔接着，安装时控制塔材就位。1.2.2 内悬浮外拉线抱杆分解组塔布置应遵循下列规定：1) 承托绳固定在铁塔主柱的节点上，四根承托绳应等长，承托绳与塔身的固定宜通过事先安装在塔材上的施工板(孔)联接, 对角两承托绳之间的夹角应不大于90。2) 抱杆拉线地锚应位于与基础中心线夹角为45的延长线上，离基础中心的距离应不小于塔高的1.2倍。当场地不能满足规定期，应验算各部受力并采用特殊的安全措施。3) 承托绳、控制绳、吊点绳、磨绳、抱杆拉线和地锚应通过计算后选择。4) 牵引系统应放置在重要吊装面的侧面，牵引装置及地锚与铁塔中心的距离应不小于塔全高的0.5倍，且不小于40m。1.3工艺流程内悬浮外拉线抱杆分解组塔工艺流程如图3所示。 图3 内悬浮外拉线抱杆分解组塔工艺流程图1.4重要工艺1.4.1抱杆组立1) 地形条件许可时，采用倒落式人字抱杆将抱杆整体组立。2) 地形条件不许可时，先运用小型倒落式人字抱杆整体组立抱杆上段，再运用抱杆上段将铁塔组立到一定高度，然后采用倒装提高方式，在抱杆下部接装抱杆其余各段，直至所有组装完毕。1.4.2塔脚吊装1) 塔脚一般采用分片或单根吊装方法，可根据塔腿结构和塔腿重量而定。2) 分片吊装时应选择合理的吊点，吊点应选择在塔身的节点处，且在塔片重心的上边，必须采用防止塔片变形的补强措施。3) 单根主材或塔片组立完毕后，应随即安装并紧固好地脚螺栓或接头包角钢螺栓（对插入式基础的铁塔）并打好临时拉线。在铁塔四个面辅材未安装完毕之前，不得拆除临时拉线。1.4.4 塔身吊装 1抱杆拉线；2抱杆；3承托绳；4牵引绳；5地滑车；6控制绳；7吊件；8起吊滑车组；9吊点绳；10卸扣；11“V”形控制绳；12补强木；13控制地锚；14抱杆拉线地锚；15动力地锚塔身吊装示意图1) 塔身吊装时，抱杆适度向吊件侧倾斜，倾斜角不宜超过10。2) 倒“V”形吊点绳绑扎点应在吊件重心以上的主材节点处。3) “V”形吊点绳应由2根等长的钢丝绳通过卸扣连接，两吊点绳之间的夹角不得大于120。4) 塔身吊装过程中，用控制绳控制塔片与已安装好的塔身和抱杆保持一定的距离，互相不能接着。5) 塔片吊到安装高度时，调节抱杆倾斜、控制绳张力和塔片的高度，使塔片就位。1.4.3 提高抱杆1) 铁塔组立到一定高度，塔材所有装齐且紧固螺栓后即可提高抱杆。应采用两套滑车组加一套平衡滑车组进行提高。抱杆提高如图4所示。2) 提高过程中应设立两道腰环，腰环拉索收紧并固定在4根主材上，两道腰环的间距不得小于6m。抱杆高出已组塔体的高度，应满足待吊段顺利就位的规定。1拉线调节滑车组；2腰环；3抱杆；4抱杆拉线；5提高滑车组；6已立塔身；7转向滑车；8牵引绳；9平衡滑车；10牵引滑车组；11地锚。图4内悬浮外拉线抱杆提高布置示意图3) 在塔身两对角处各挂上一套提高滑车组，滑车组的下端与抱杆下部的挂板相连，将两套滑车组牵引绳通过各自塔腿上的转向滑车引入地面上的平衡滑车，平衡滑车与地面滑车组相连，运用地面滑车组以“2变1”方式平衡提高，提高时由两道腰环及落地拉线控制抱杆。4) 抱杆提高过程中，应设专人对腰环和抱杆进行监护；随抱杆的提高，应同步缓慢放松拉线，使抱杆始终保持竖直状态。5) 抱杆提高到预定高度后，将承托绳固定在主材节点的专用连扳挂环上。6) 抱杆固定后，收紧拉线，调整腰环呈松弛状态。调整抱杆的倾斜角度，使其方便被吊构件的就位。酒杯型铁塔的吊装重要工艺见下面示意图。吊装左横担去比吊装右横担去比吊装中横担横担去比吊装右曲臂去比吊装左曲臂去比吊装塔身 图5 酒杯型铁塔吊装示意图1.4.5 曲臂吊装1) 对酒杯型塔、猫头型铁塔，铁塔曲臂的吊装应根据抱杆的承载能力及场地条件来拟定采用整体或分体的吊装方式。曲臂宜从铁塔侧面吊装。2) 曲臂吊点绳宜用倒“V”形钢丝绳绑扎在曲臂的K节点处或构件重心上方约1m2m处，起吊前应调整抱杆使其向起吊侧倾斜。4) 两侧曲臂安装好且紧固螺栓后，在曲臂上口前后侧加钢丝绳和双钩紧线器调节收紧，测量上曲臂上口螺栓孔距离，并确认其与横担相应螺栓孔距离相一致。1.4.6横担吊装1) 酒杯型塔横担吊装：根据抱杆承载能力、横担重量、结构特点和塔位场地条件，可以将横担整体吊装（如图6）；也可以将横担分三段吊装（如图8）；还可以将横担中段分为前后片吊装（如图7），两侧边相横担整体吊装，边相横担运用辅助抱杆或地线支架吊装。1.5 m6.5 m60 kN手搬葫芦副吊点绳:2410.5m 2根 主吊点绳:152. 6m 4根 连接于150kN U形环100kN U形环图6 750kV线路酒杯塔横担整体起吊布置图90滑车补强抱杆图7 中横担分片吊装及补强示意图图8 中横担、边横担整体吊装示意图横担中段整体吊装的操作a) 横担接近就位高度时，用拉线调整抱杆向起吊反侧倾斜，且缓慢松出控制绳，使横担下平面缓慢进入上曲臂上方。当两端都进入上曲臂上面后，先低后高，对孔就位。b) 横担与上曲臂平口对孔，应先就位低的一侧，然后再就位另一侧。2)猫头型铁塔横担吊装：根据抱杆承载能力和线路方向及铁塔前后侧场地平整情况，可以采用横担整体吊装或前后分片平衡吊装。横担整体吊装方法与酒杯型塔横担吊装方法相同， 猫头型铁塔吊装示意图3) 干字型铁塔横担吊装：吊点绳宜绑扎在地线横担重心偏外的位置。起吊后横担外端略上翘，就位时先连接上平面两主材螺栓，后连接下平面两主材螺栓。干字型铁塔的地线横担采用补强措施后，可运用地线横担作支撑吊装导线横担，见下图。图8 双回路塔和干字型铁塔地线横担吊装示意图图9 双回路塔和干字型铁塔导线横担吊装示意图4) 双回路铁塔横担方法与吊装干字型铁塔横担相同。1.4.7 抱杆拆除 铁塔组立完毕后，抱杆即可拆除。在铁塔顶面的两主材上挂“V”形吊点绳，运用起吊滑车组将抱杆下降至地面，逐段拆除，拉出塔外、运出现场。“V”形吊点绳位置应选在铁塔主材的节点处。2 座地式摇臂抱杆分解组塔方案2. 1 方案特点抱杆立于铁塔中心的地面上，在距抱杆顶部适当位置安装4副摇臂，该摇臂顶部悬挂滑车组可用于吊装塔片，又可用来做平衡拉线。抱杆带摇臂，施工起吊半径大，便于构件就位。但座地式摇臂抱杆自重大、控制绳索较多，此方法不适宜在线路中普遍采用，只用于塔位不能打外拉线的直线塔。落地摇臂抱杆的主抱杆截面700700，摇臂长度5米、最大吊重24t，材质为Q345。合用范围：座地式摇臂抱杆组塔方案合用于各种型式的直线塔和耐张塔。不用外拉线，能适应各种地形条件。2. 2 现场布置(1) 座地式摇臂抱杆分解组塔的现场布置见图10。1变幅滑车组；2摇臂；3抱杆；4起吊滑车组（平衡）；5腰环；6下控制绳；7塔片；8上控制绳；9起吊滑车组（吊装）。图10座地式摇臂抱杆组塔现场布置示意图 (2) 每副抱杆应设两台机动绞磨，机动绞磨可设在塔身构件副吊侧及非横担整体吊装侧，与铁塔中心的距离应不小于塔全高的0.5倍，且不小于40m。2.3工艺流程。座地式摇臂抱杆分解组塔工艺流程见图11。图11 座地式摇臂抱杆分解组塔工艺流程图2.4重要工艺(1) 抱杆组立a) 抱杆初次组立高度应满足吊装塔腿的需要，一般为20m30m。b) 在地面将座地式摇臂抱杆组装好，安装所有滑车组及附件等，采用倒落式人字抱杆整体组立摇臂抱杆。(2) 塔腿吊装：组立塔腿时，抱杆必须设立顶部落地拉线。(3) 提高抱杆a) 每吊完一段塔体后，应将4侧塔材所有安装齐全，并紧固螺栓后再提高抱杆。提高抱杆时腰环应不少于2道。b) 抱杆升高采用倒装提高接长的方法，运用已经组立好的塔体主材作为支撑架，通过提高滑车组将抱杆升高，然后在其下方接装下段。c) 抱杆升高后，应用经纬仪在顺线路及横线线路两个方向上监测抱杆的竖直状态，抱杆调直后再收紧各层腰环及摇臂的变幅滑车组。 (4) 塔身吊装a) 吊装时，抱杆顶部应向平衡侧（即起吊反向侧）预偏0.2m0.3m，三侧摇臂的起吊滑车组均应与塔脚相连接，起到平衡拉线的作用。起吊过程中抱杆应保持竖直。b) 铁塔塔片应组装在摇臂的正下方，以避免吊件对摇臂及抱杆产生偏心扭矩。单侧起吊时，如受场地限制，吊件的起吊中心对抱杆轴线的偏角应不大于10。c) 两侧塔片安装就位后，应将吊点绳和起吊滑车组保持不动，随即起吊塔体另两侧面的斜材和水平材。待塔体四侧斜材及水平材安装完且螺栓紧固后方可拆除起吊索具。d) 组立塔腿以上各段塔体时，抱杆在塔体内应设立不少于2道腰环，腰环间距应满足抱杆稳定的规定，且上道腰环应位于已组塔体上平面的节点处。(5) 曲臂吊装：根据抱杆的承载能力及场地条件拟定采用上、下曲臂整体吊装或分体吊装方案，采用单侧吊装方案，曲臂宜从铁塔侧面吊装 (6) 横担吊装 a) 酒杯型塔、猫头型塔横担吊装：根据抱杆承载能力、横担重量和塔位场地条件，应采用分段分片吊装方式。横担分为中段前后片吊装，边相横担运用地线支架或辅助抱杆吊装。 b) 干字型铁塔、双回路铁塔横担吊装：用左右摇臂整体吊装左右地线横担，对地线横担补强后吊装导线横担。 (7) 抱杆拆除a) 下降抱杆前，先将摇臂收拢并固定在主抱杆上。b) 抱杆拆除为倒装提高的逆过程，抱杆从下往上逐段拆除。3内悬浮外拉线抱杆分解组塔重要受力计算3.1内悬浮外拉线抱杆分解组塔的施工计算应涉及重要工器具的受力计算及构件的强度验算。重要工器具涉及抱杆、抱杆拉线、起吊绳（涉及起吊滑车组、吊点绳、牵引绳等）、承托绳和控制绳等。工具受力计算应先将全塔各次的吊重及相应的抱杆倾角、控制绳及拉线对地夹角进行组合，计算各工器具受力，取其最大值作为选择相应工器具的依据。3.2 重要工器具受力分析图如下图所示。3.3控制绳受力计算对于分片或分段吊装时，绑扎吊件处的控制绳应采用“V”形钢丝绳，“V”形钢丝绳的夹角宜为3090，以保证塔片平稳提高。其受力计算式为： (1)式中：F控制绳的静张力合力，kN；G被吊构件的重力，kN；起吊滑车组轴线与铅垂线间的夹角，（）；控制绳对地夹角，（）。内悬浮外拉线抱杆组塔受力分析图3.4起吊绳受力计算如上图所示，起吊绳（起吊滑车组、吊点绳）的合力计算式为： (2)式中：T起吊绳（起吊滑车组、吊点绳）的合力，kN。3.5牵引绳的静张力 (3)式中：T0牵引绳的静张力，kN；n起吊滑车组钢丝绳的工作绳数；滑车效率，=0.96。3.6抱杆拉线的静张力抱杆倾斜角一般为510。在起吊构件的重力作用下，只考虑两根重要拉线受力。由于布置上的误差，两根拉线考虑1.3的不平衡系数，两根重要拉线合力按下式计算： （4）将式（2）代入式（4）得 (5)式中：Ph重要受力拉线的合力，kN；抱杆拉线合力线对地夹角，（）；抱杆轴线与铅垂线间的夹角（即抱杆倾斜角），（）。重要受力单根拉线的静张力为： （6）式中：P重要受力拉线的静张力，kN；受力侧拉线与其合力线间的夹角，（）。3.7抱杆的受力计算 （7）式中：N0起吊绳、抱杆拉线对抱杆产生的轴心压力，kN。将式（2）代入式（7）得 （8）抱杆的综合计算压力中应涉及牵引绳对抱杆的压力，故： （9）式中：N抱杆的综合计算轴向压力，kN。3.8承托绳受力计算承托绳的受力不仅要承担抱杆的外荷载，同时还要承担抱杆及拉线等附件的重力。a) 当抱杆处在竖直状态时： （10）式中：S1两条承托绳的合力，kN；N抱杆的综合计算轴向压力，kN；G0抱杆及拉线等附件的重力，kN；两承托绳合力线与抱杆轴线间的夹角，（）。b) 当抱杆向受力侧倾斜时，受力侧承托绳合力较受力反侧为大，其值为： （11）式中：S2抱杆向受力侧倾斜时，受力侧承托绳的合力，kN。受力侧两承托绳合力线与抱杆轴线间的夹角，（）。3.9 钢丝绳安全系数取值 按照电力建设安规DL 5009.22023附表规定：磨绳、吊点固定绳安全系数取4.5；承托绳、控制绳安全系数取4.0；抱杆拉线安全系数取3.0。受力侧的两拉线或两承托绳的不平衡系数取1.3，动荷系数取1.2。4 750kV示范工程铁塔施工方案简介750kV示范工程有7个送变电公司参与线路施工，按线路方向排列是：青海、陕西、宁夏、甘肃、湖南、东电、山东送变电公司。7个施工单位中，有6个施工单位铁塔施工方法重要采用内悬浮外拉线抱杆分解组塔方法，使用的抱杆截面基本是700700，高度是3233米，抱杆材质有钢抱杆和钢铝混合抱杆两种，抱杆的最大吊重5.57.6吨。塔身基本采用分片吊装，上下曲臂整体从侧面吊装。横担多采用分3段整体吊装，先吊装中横担带地线支架，用补强后的地线支架吊装边横担，ZB1铁塔的横担有用钢抱杆一次整体吊装的。7个施工单位中，只有湖南送变电公司采用双抱杆立ZB型铁塔，使用截面380380的铝合金抱杆，塔身和下曲臂用内悬浮外拉线抱杆，分解组塔的方法分片吊装，上曲臂以上用双外抱杆吊装，左右曲臂分别用左右外抱杆吊装，中横担分片吊装，用附着在左右曲臂的两个外抱杆抬中横担的一片，分片吊装后将中横担组装成整体，再用补强后的地线支架吊装边横担。 从750kV示范工程铁塔施工经验看，铁塔施工采用内悬浮外拉线抱杆分解组塔的方法是合理的。2023.4.11