祝勇，汪盛

(湖南省送变电工程公司，湖南长沙410015)

500 k V紧凑型双回路直线塔组立施工技术研究

祝勇，汪盛

(湖南省送变电工程公司，湖南长沙410015)

结合现阶段国内超高压线路工程紧凑型铁塔组立施工的相关研究，分析了国内首次研究开发的垂直排列的双回500 kV紧凑型输电线路工程铁塔的塔窗结构特点，从综合考虑铁塔组立施工方案可行性、安全性、经济性等要求出发，提出使用主副抱杆相结合的方案，以适用于500 kV紧凑型双回路直线塔组立施工。

紧凑型铁塔；垂直双回路；塔窗结构；主副抱杆；施工技术

星沙—星城500 kV输电线路工程采用紧凑型垂直双回路线路架设，该工程为国内首条500 kV双回垂直排列紧凑型线路。较之常规双回路线路，边导线投影宽度由24 m左右压缩至7.5 m，压缩电力线路走廊宽度68.7%，有效节约土地资源，减少房屋拆迁和对居民生活的影响，具有良好的环境效益和社会效益。

该线路工程中5SCZ1，5SCZ2两种紧凑型双回路直线塔塔型为国内首创〔1〕，结构特殊，如图1所示。文中主要对此塔型组立难度最大的塔窗部分进行技术研究，有效解决了抱杆倾斜角度过大，中横担及塔头起吊困难等问题；填补了目前对该类型铁塔施工方法及工艺的空缺，具备积极地推广及应用价值。

图1 500 kV紧凑型双回路直线塔型

1 存在问题及解决方案

5SCZ1，5SCZ2直线塔型每个回路三相导线呈倒三角排列，布置在同一塔窗内；两回线路垂直排列，塔窗上、下布置，铁塔单线如图2所示。

图2 塔型单线图

1.1 存在问题

该塔型中横担 (第⑤段)长度为22.67 m(重量约6.9 t)，吊装时无法进行整体起吊；上窗口左、右曲臂 (即第③＋④段)结构中心间宽约20 m，使用悬浮抱杆时主抱杆倾斜值应不得大于8.6 m；上、下窗口间隙 (第①段至第⑧段)高度为46.25 m，且第①段塔头横担宽度仅1.1 m，抱杆的截面和长度的选择范围更为受限。

1.2 解决方案

塔身段及下窗口回路 (含第⑤段中横担)采用□700×32 m抱杆内悬浮外拉线方式分解组立。

上窗口第②段下节至第④段曲臂采用□380×13.5 m抱杆内悬浮内拉线方式分解组立，左、右曲臂独立起吊。

塔头部位的地线支架、第①段及第②段 (上节)采用□700×32 m抱杆内悬浮外拉线方式分解吊装前、后塔片。

2 各系统受力计算

悬浮抱杆分解组塔的计算包括主要工机具的受力计算，受力计算将塔型各段的吊重及抱杆倾角等进行组合，按最不利工况作为计算依据选配工机具。

2.1 □700×32 m悬浮抱杆外拉线受力计算

根据 《架空送电线路施工手册》〔2〕，抱杆的综合计算轴向压力公式如下:

式中 N为抱杆的综合计算轴向压力，kN；G为被吊构件重力，kN；δ为抱杆倾斜角；γ为抱杆拉线合力线对地夹角；β为起吊滑车组轴线与铅垂线间的夹角；ω为控制绳对地夹角；n为起吊滑车组钢丝绳的工作绳数；η为滑车效率，取η＝0.96。

按最不利工况取值: δ＝15°； ω＝45°； γ＝54°；

β＝10°； n＝2； G＝30 kN。 则 N＝92.4 kN。 选用700×32 m 格构式抱杆， 长细比〔2〕λ ＝μ μ′L/r， 取值计算为98，允许中心轴向压力≤158 kN。

其他主要工机具的受力计算及选用情况见表1〔2－3〕， K1 为安规要求安全系数， K2 为实际安全系数。

表1 其他主要工机具的计算受力结果及选用

2.2 □380×13.5 m悬浮抱杆内拉线受力计算

根据 《架空送电线路施工手册》〔2〕，当抱杆向受力侧倾斜，牵引绳穿过抱杆顶边滑车后垂直引至地面时，抱杆受力计算公式如下:

式中 α为内拉线与抱杆轴线夹角；T0为牵引绳的静张力，kN；其他同上。

按最不利工况取值: δ＝5°； α＝15°； ω＝45°；β＝10°； G＝8 kN；T0＝5.3 kN。 则N2＝25.6 kN。 选用380×13.5 m格构式抱杆，允许中心轴向压力≤120 kN。

其他主要工机具的受力计算及选用情况见表2〔2－3〕， K1 为安规要求安全系数， K2 为实际安全系数。

表2 其他主要工机具的计算受力结果及选用

3 施工方法

该直线塔的组立施工工艺流程如图3所示。其中□700抱杆的现场布置和塔身段的吊装与普通内悬浮外拉线抱杆方法相同，以下主要针对此塔型组立难度最大的塔窗部分施工方法进行介绍。

图3 施工工艺流程

3.1 下窗口曲臂及中横担吊装

5SCZ2塔型的第⑧段曲臂段总重量为16 905.2 kg，应分开采取前、后、上、下面吊片方式安装。

5SCZ2塔型的第⑦段曲臂段总重量为7 873.2 kg，左、右曲臂单面重量为1 312.2 kg；应分开采取前、后侧面吊片方式安装。

5SCZ2塔型的第⑥段曲臂段总重量为5 890.1 kg，左、右曲臂单面重量为981.7 kg；应分开采取前、后侧面吊片方式安装。

待第⑥段曲臂吊装完成后，使用双钩及钢丝绳等收紧固定 (前后面各一套)。

5SCZ2塔型的第⑤段中横担段总重量为6 947 kg，中横担长度为22.6 m；宜拆分为3段起吊，左右曲臂分开起吊，中间部位 (尺寸为16.5 m)采取吊前、后面 (各2 257 kg)方式安装。

3.2 □380×13.5 m抱杆就位及布置

利用曲臂、φ13钢丝绳、滑车等工具起吊抱杆，控制抱杆从曲臂中心吊入，起吊过程中不触碰曲臂塔材。左右曲臂各布置一付□380×13.5 m抱杆。

承托绳使用φ16钢丝绳，固定于曲臂笼主材节点处，均匀受力。控制承托绳与抱杆的夹角不大于 45°。

□380抱杆在曲臂笼内的悬浮高度与露出长度之比大于3∶7；内拉线与抱杆轴线夹角不得小于 15°〔4〕。

起吊前受力反侧设置反向临时拉线，起吊重量不得超过800 kg。

3.3 上窗口曲臂及塔头吊装

1)上窗口第③段曲臂吊装。5SCZ2塔型第③段曲臂段总重为2 418.2 kg，左右曲臂分开吊装，采取先吊片后封面的方式，吊装如图4所示。

图4 上窗口第③段曲臂吊装

2)上窗口第②段曲臂 (下节)吊装。由于第②段曲臂的特殊构造，如果将第②段曲臂及第①段塔头分段吊装或者是联合吊面，则会造成最终就位操作相当困难，且安全隐患大。

综合考虑，只能将第②段曲臂拆分为上、下两节，先利用□380抱杆吊装第②段曲臂下节，再利用□700抱杆分前、后面吊装第②段曲臂上节和第①段的联合面。

5SCZ2塔型第①段塔头总重2 512.4 kg；第②段左、右曲臂总重2 354.9 kg，第②段单边曲臂笼上节重量为648.5 kg，下节重量为529.2 kg。

待第②段曲臂笼下节吊装完成安装所有小铁后即可进行□380抱杆拆除。

3.4 □700抱杆提升

吊装上横担前需提升700抱杆，到位后抱杆露出第⑤段中横担上平面高度不得超过24 m。

承托绳分别布置在中横担边导线V挂点上平面主材K节点处。此时承托绳为不规则布置，与抱杆轴线夹角为38°；承托绳之间水平投影夹角分别为 26°， 154°。

当抱杆向受力侧倾斜时，受力侧承托绳合力值为〔5〕:

式中 S为两条承托绳的合力，kN；N为抱杆的荷载，kN；G0为抱杆及拉线的重力，kN；φ为两承托绳合力线与抱杆轴线间的夹角。其中N＝79.2 kN， G0＝17.64 kN， φ＝35°， δ＝10°， 则 S＝72.93 kN，满足安全系数要求。

抱杆位于中横担中心结构，将中心结构1.5 m范围内的上、下面水平材拆除，以免抱杆倾斜过程中触碰塔材。

3.5 上横担吊装

5SCZ2塔型第①段塔头总重2 512.4 kg，单面重1 004.9 kg。第②段左右曲臂笼上节总重为1 297 kg，单面重492.8 kg。

采取将第①段塔头及第②段曲臂上节联合吊面(单面合重1 497.7 kg)，分前、后面起吊，吊装如图5所示。

图5 上横担起吊

依据联合吊面的重量和上、中横担的结构特点，按抱杆倾斜角度不超过5°、起吊重量不超过2 t计算，抱杆轴向压力N＝46.8 kN，受力侧承托绳合力S＝44.2 kN，其他工机具受力也均满足安全系数要求，考虑稳定性在起吊受力反侧增设拉线。

考虑第①段和第②段上节长度达到18.4 m，吊点设置为3点:第①段与第②段结合部位各设一点、塔头中间部位设一点，同时使用φ120圆木进行补强。

待前、后面吊装后，再补装小铁封面。注意预留抱杆在塔头结构中心的间隙空间，避免抱杆拆除时形成阻碍。

4 结论

通过对双回路紧凑型直线塔研究，首先从塔窗结构和施工受力理论计算作为切入点，合理选用工机具；然后再通过塔型施工图分析，根据铁塔各部位尺寸、分段重量等数据，并结合有关规程规范确定使用主、副抱杆相结合的吊装方案，制定施工工艺流程。在星沙—星城500 kV送电线路工程铁塔组立施工实践中取得了较好的效果，为今后类似铁塔的组立积累了经验。

〔1〕国内首基双回路垂直排列紧凑型直线塔真型试验完成 〔J〕.电气技术，2012(11):5.

〔2〕李庆林.架空送电线路施工手册 〔M〕.北京:中国电力出版社，2002.

〔3〕中国电力企业联合会.电力建设安全工作规程:DL 5009.2—2013〔S〕.北京:中国电力出版社，2014.

〔4〕孟遂民.架空输电线路设计 〔M〕.三峡大学出版社，2006.

〔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(第三版)〔M〕.北京:中国电力出版社，2010.

Research on 500 kV Compact Double Circuit Straight-line Tower Erection Construction Technical

ZHU Yong，WANG Sheng
(Hunan electric power transmission and substation Engineering Company， Changsha 410015， China)

Combined with the relevant research of domestic present Extra high voltage line project-compact double circuit straight-line tower construction，this paper analyzes the tower structure characteristics of the double circuit line500kV compact transmission line project.Based on the comprehensive consideration of the construction feasibility， safety and economy， it proposes the combination use of the main and secondary mounting pole，to apply to the 500 kV compact double circuit line straight tower construction.

compact tower； vertical double circuit line； tower window structure； major-minor mounting pole；construction technology

TM752.2

B

1008-0198(2017)05-0067-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.05.017

2017-03-15 改回日期:2017-03-23

祝勇(1984)，男，湖南长沙人，工程师，学士，主要从事输电线路工程施工技术管理工作。

汪盛(1985)，男，湖南长沙人，工程师，学士，主要从事输电线路工程施工技术管理工作。