第24卷第11期 2011年11月 广东电力 GUANGDONG EI TRIC P0WER Vo1.24 NO.11 NOV.2011 双平臂自旋自升座地抱杆技术在大跨越高塔 施工中的应用 李庆江,林光龙,刘海祥 (广东省输变电工程公司,广东广州510160) 摘要:广东省输变电工程公司在高塔组立施工中探索出一种新型施工方法——双平臂自旋自升座地抱杆。为此, 以其常用的GT100型双平臂自旋自升座地抱杆为实例,对其性能参数及特点进行分析;介绍了该施工方法中抱 杆安装、顶升、腰环配置及安装等各环节的步骤和要求及注意事项。大跨越工程实际应用表明,该方法方便安 全、吊装速度快,在经济效益、施工效率及施工安全等方面取得了良好的效果。 关键词:双平臂自旋自升座地抱杆;大跨越高塔;顶升 中图分类号:TM754 文献标志码:B 文章编号:1007.290x(201 1)1 1—0092-04 Application of Double Horizontal Rotating and Lifting Arm Grounding Hold—poles in Construction of Large Crossing Towers LI Qing-jiang,LIN Guang・long,LIU Hai-xiang (Guangdong Power Transmission and Substation Engineering Company,Guangzhou,Guangdong 510610,China) Abstract:Guangdong Power Transmission and Substation Engineering Company has explored a new construction method in tower erection ̄double horizontal rotating and lifting arm grounding hold—poles.GT100 double horizontal rotating and lift— ing arm grounding hold—pole is taken for instance to analyze performance parameters and characteristics.The paper intro- duces steps and attentions in hold-pole installation,lifting,waist configuration and installation.The application shows that the method is characterized by safety and efficient installation,and it turns out to be economic,effective and safe in con— struction. Key words:double horizontal rotating and lifting arm grounding hold—poles;large crossing tower;lifting 大跨越高塔组立施工是输电线路工程的重点和 难点,也是整个输电线路能否按期完成的关键。目 1双平臂自旋自升座地抱杆性能参数及特 点 公司常用的GT100型双平臂自旋自升座地抱 杆主要配件的装配示意图如图1所示。 1.1抱杆的性能参数 额定起重力矩为1 019 N・m;最终使用的起升 前使用较多的高塔组立施工方法有建筑塔吊、悬浮 摇臂抱杆、座地摇臂抱杆、座腿钢管抱杆等。广东 省输变电工程公司(以下简称公司)一直在施工实践 中探索提高高塔组立施工效率的新型施工方法,近 期公司的几个大跨越工程均尝试了使用双平臂自旋 自升座地抱杆组立大跨越高塔,在经济效益、施工 高度为150 TII,工作时的最大独立高度为21 m; 最大起重量为78.4 kN;工作最小幅度为2 m;起 升机构的倍率为4,起重量为78.4 kN,速度由现 场提供的起升机构决定,电机功率为4 kW;回转 效率及施工安全等方面取得了良好效果。本文就双 平臂自旋自升座地抱杆的性能、施工方法进行了分 析及介绍,并对其优缺点进行总结。 机构的回转速度为0~0.35 r/min,电机功率为4 kw;变幅机构的变幅速度为0~20 r/min,电机 收稿日期:2011-07-05 第11期 李庆江,等:双平臂自旋自升座地抱杆技术在大跨越高塔施工中的应用 93 b)在安装抱杆前需要验算塔基表层的地质耐 压力,要求大于0.06 MPa,一般的粘土地质均能 满足要求。如果不能满足要求,可用回填硬朔性粘 土压实后再铺设混凝土垫层等方法处理。 c)在安装基础底板前需要用仪器将地面操平。 可在大于地板边长1 m范围的地面铺设20 cm厚 的碎石粉,夯实后用仪器操平;再铺设2 cm厚的 钢板,复测钢板水平后才拼装基础底板。 d)可用吊车吊装抱杆各部件,也可在旁边竖 图1 抱杆主要配件的装配示意图 功率为4 kW;顶升机构的顶升速度为0.58 r/min, 电机功率为11 kW,工作压力为20 MPa;总功率 为12 kW(不含顶升机构和起升机构的功率);抱 杆最高处的设计风速包括安装时离地10 m处风速 为8 m/s,风压为250 Pa,非工作时风速为28.4 m/s;,工作温度为一20 ̄40℃。 1.2抱杆的性能特点 a)自带拼装式基础底板,不需要另外的浇注 底座基础; b)采用电动液压顶升系统,顶升套架在地面, 可在地面顶升抱杆; c)在抱杆的升降过程中,两边吊臂均能合拢 成竖直状态; d)在铁塔上的附强采用软支撑,即采用钢丝 绳作为拉线; e)双臂能同时起吊; f)通过在吊臂上自如滑动的载重小车调节吊 件位置,无须设置偏拉系统; g)起吊吊件时,两边吊臂可旋转110。。 2施工方法 2.1抱杆安装 安装步骤和要求如下: a)按照由下往上的顺序安装。进行到可顶升 加高状态时需安装的各部件包括基础底板、底架基 础、3节标准节、套架、下支座、回转支承、上支 座、回转塔身、塔顶、吊臂及载重小车、变幅钢丝 绳、拉杆、吊钩及起升钢丝绳。其中,套架安装顺 序为套架结构一液压顶升系统一顶升承台一走台。 立抱杆吊装。 e)底架基础处地拉线的打设是为了平衡抱杆 基础的水平力,需在抱杆的安装、使用以及拆卸过 程中始终打设该拉线。基础所受水平力的最大值为 58.8 kN,拉线可选用直径为19.5 cm的钢丝绳。 图2为抱杆底架基础拉线示意图。 拉线 图2抱杆底架基础拉线示意图 f)在吊装塔顶和吊臂等部件之前,必须先在 下支座上打好拉线,以防止塔身倾覆。拉线布置如 图3所示。需要注意的是,下支座拉线最大水平拉 力为83.3 kN,可据此选择合适的98 kN加强型卸 扣和直径为21 cm的钢丝绳;在安装过程中若风力 大于8级或顶升过程中均需要打好下支拉线。 图3抱杆下支座上拉线布置 2.2抱杆顶升 顶升步骤和要求如下: a)开始顶升前,确保抱杆悬臂高度小于21 m,并放松下支座内拉线,然后打好套架顶部拉 线。套架结构顶部拉线只在抱杆顶升或拆卸的过程 广东电力 第24卷 中打设,而且当抱杆安装了2道或以上腰环时,则 不需打设套架结构顶部拉线。该拉线所受的最大水 平力为58.8 kN,应根据现场拉线的角度换算出其 实际受力来选择其规格型号。 b)拆除塔身与底架基础上标准节底座的连接 螺栓组8×M30,拆除套架底横梁(用直径为35 mm的销轴连接)。 c)将顶升承台的扳手杆摇起,使套架爬爪贴 近标准节主弦杆踏步,就位后开始顶升油缸;顶升 油缸过程中要保证导向滚与塔身的间隙在3 mm左 右,16只滚轮处的间隙应一致。 d)稍微顶升一段距离后停止,拆去底架基础 上的4个标准节底座(用16组M22螺栓连接)。 e)安装引进组件。用8组M22螺栓与底架基 础连接。 f)吊装标准节。起吊标准节至引进梁的滚轮 结构上,并用8颗直径为32 mm的销轴连接。 g)顶升加高,使伸出油缸直至爬爪的顶升面 和标准节上的踏步顶升面完全贴合;扳动摇杆使其 处于与标准节主弦杆踏步脱开的位置。继续顶升直 至将油缸完全伸出(约1.25 m)。 h)再将摇杆摇起,使其贴近标准节主弦杆踏 步(如图4所示);就位后开始收回油缸,使摇杆顶 面与踏步顶升面完全贴合,然后将顶升承台上的扳 手杆摇下,使爬爪离开标准节主弦杆踏步;固定好 扳手杆,继续完全收回油缸。 拉线 圈和螺母 图4腰环安装示意图 i)油缸完全收回后,将摇起扳手杆,使套架 爬爪贴近标准节主弦杆踏步。 j)按照g)一h)一i)一g)的顺序重复操作,这 样油缸完成总共3次顶升过程,第3次顶升后油缸 未收回,保持完全伸出状态。 k)推进引进梁上的标准节,就位后收回油缸, 直至塔身标准节下端面与引进的标准节上端面间距 约为2 cm,停止油缸动作。用8组M30的高强度 螺栓组将引进梁上的标准节与上面的标准节连接, 然后稍微顶起油缸,拆下引进的标准节上的滚轮结 构。再按照h)一i)的顺序将油缸收回,完成安装 1节标准节的过程。 1)按照上述步骤继续顶升,直到安装完所有 需要引进的标准节;最后拆下引进梁,换上标准节 底座,收回油缸,使整个塔身落在标准节底座上; 紧固好标准节底座与塔身的螺栓,并装上套架底横 梁。至此,1次顶升作业过程全部完成。 GT100抱杆最多可装51节标准节,起升高度 达150 1TI。抱杆顶升到一定高度时,需要安装腰 环,并打好拉线,才能继续顶升使用。 2.3腰环配置及安装 2.3.1腰环配置 抱杆安装后,除了下支座处打着拉线外,在塔 身加高到一定高度时,需要安装腰环,以保证塔身 稳定。腰环配置对抱杆的安全使用起着关键作用。 抱杆的最大悬臂高度(腰环以上部分的高度)不能超 过21 in,即最大安装150 m高度时,至少需要8 道腰环,而由于现场安装条件的限制,实际可能需 要8—9道腰环。需要注意的是,非工作工况且风 力超过8级时,抱杆需打好下支座内拉线,并将塔 身悬臂段降至12 11"1_以下。 2.3.2腰环安装 首先将2腰环半框的滚轮(如图4所示)装好, 共有8处。将一件装好滚轮的腰环半框吊至所需 安装井架位置,将另一件装好滚轮的腰环半框吊 至第1件腰环半框处,用12组M16的高强度螺 栓、垫圈和螺母将2个半框连接在一起,此时螺 栓螺母暂不拧紧。调整腰环上下位置,安装拉线 和防沉拉线,使腰环各方向的滚轮都能顶住井架 主弦杆。待腰环位置确定后,紧固螺栓、垫圈和 螺母,并紧固拉线。至此,腰环组装完毕。需要 注意的是,组装抱杆时可先将全部腰环组装好, 套进最高的标准节,并绑好,随着抱杆的升高, 逐个打拉线。 2.3.3腰环拉线受水平力 不同高度腰环所受最大水平力见表1。 由表1可知,腰环拉线的最大水平拉力为38.22 kN左右,可用49 kN加强型卸扣和直径为15 1Tlln钢 第11期 李庆江,等:双平臂自旋自升座地抱杆技术在大跨越高塔施工中的应用 表1 由下往上不同高度腰环所受最大水平力 鬈茎 薹 1 29.40 29.46 5 35.28 34.30 2 31.36 27.44 6 36.26 35.28 3 32.34 31.36 7 37.24 36 26 4 34 3O 32.34 8 38.22 3O.38 丝绳作为拉线材料。另外还须验算固定拉线的塔材 节点受力是否能满足安全要求,如果不满足要求, 可与设计协商,对铁塔采取打临时拉线或加装横隔 面的加固措施[卜 。 2.4接电源及试运转 当整机安装完毕后,在无风状态下,检查抱杆 身部轴线的垂直度,允差为1/1 000;再按电路图 的要求接通所有电源,试开各机构进行运转,检查 是否正确,同时检查各处钢丝绳是否处于正常的工 作状态,是否与结构件有摩擦。所有不正常情况均 应予以排除。 2.5吊装塔材 吊装塔材的步骤和要求如下: a)吊装塔材按照塔身一下横担一上横担一地 线支架的顺序吊装。 b)吊装时尽量同时起吊两边吊臂,在符合抱 杆吊重限制要求的情况下,两侧最大起重力矩差不 能超过392 kN・m。 c)起吊时,将抱杆摇臂放平,并调整好方向, 挂好构件,缓缓启动起吊卷扬机,使两边塔件同时 稍微受力后停止。检查起吊钢丝绳,并将其调整到 垂直状态后,两边再同步起吊,同步就位。 d)通过吊臂上的载重小车在吊臂上的滑动及 吊臂的旋转来控制吊件的水平位置,起吊绳应始终 保持垂直状态。 e)根据吊件的重量及钢丝绳的额定负荷选择 钢丝绳的起吊倍率,一般选择2或4倍率。 f)根据最大吊件的重量及吊件所需的最大起 吊幅度、场地的限制等来选择安装吊臂的长度,可 选装9 m、15 m、18 m和21 m的组合长度。 g)根据抱杆的各种工作状况和起重性能来控 制好吊重和起吊幅度。抱杆的工作状况见表2。 表2抱杆工作工况 2.6拆除抱杆 抱杆的拆除程序与安装程序相反,先将两边吊 臂合拢,用液压顶升装置按顶升相反的操作过程将 抱杆高度降低到最小独立高度,然后用吊机依次将 塔顶、回转塔身上下支座、塔身、套架等部分拆 除,最后拆除底架基础和基础底板。 3结束语 公司在220 kV黄赤线黄埔大跨越改造、500 kV狮桂线洪奇沥大跨越等工程中均使用双平臂自 旋自升座地抱杆组立高塔施工。实际应用证明该型 抱杆的主要优点有:自重较轻,自带基础底板不用 另外浇注基础;电动液压顶升和起吊控制均在地面 操作,施工方便安全;吊臂能够合拢,并随抱杆身 部升降,不用在塔顶拆除,不影响架线施工;两边 可同步起吊,吊装速度快;吊件位置可通过滑动载 重小车和旋转吊臂来改变,就位容易;附在塔上的 支撑为软支撑,可直接用钢丝绳固定,不用另外加 工构件 I5]。缺点有:目前,该型抱杆吊臂起吊最 大幅度为21 m,抱杆最高高度为160 m,最大起 吊质量为8 t,对一些高度较高、横担长度较长及 单件较重的高塔,还无法满足施工要求。如果在这 些方面的性能再进一步改进,该型抱杆将会有更大 的使用优势。 参考文献: [1]广东省电力工业局.架空送电线路岗位技能培训教材[M].北 京:中国电力出版社,1993. 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HE Yang-zan.Power System Analysis[M].3 Edition.Wu- han..Huazhong University of Science and Technology Press, 当重载臂为95%概率值、轻载臂为正常方式 2002. 值时,其计算结果对谐波评估分析有较为典型的意 [2]刘福生,肖乐军,周有庆.阻抗匹配平衡变压器的等值电路及 义。监视点为南安变电站110 kV母线,匝数比分 其应用I-J].铁道学报,1994,16(3):22—30. 别等于4、 时的谐波计算结果及大余牵引变电站 LIU Fu・sheng,X Le—jun。zHOu You-qing.The Equiva- 分配的用户谐波允许值见表2。 lent Circuit and Its Application of Impendance Matching Balance Transformer[J].Journal of The China Railway Socie- ty,1994,16(3):22—30. 表2谐波计算结果表 A [3]张志文,刘福生,熊芝耀,等.阻抗匹配平衡变压器的电量变 谐波 匝数比 用户谐 谐波 匝数比 用户谐 换和运行计算EJ].电工技术学报,2000,15(2):6—11,53. 次数 4√虿 波允许值 次数 4√ 波允许值 ZHANG Zhi-wen,LIU Fu-sheng,X10NG Zhi—yao,et a1. Electrical Transformations and Operating Calculatoins on the 3 3.5 4.9 3.7 7 6.6 9.4 3.8 Impedance Mecthing aBlance Transformer[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2000,15(2):6-11,53. 5 8.9 12 5 4.3 9 3.0 4.3 2.8 [4]马水生,张亮,李延军,等.阻抗匹配平衡变压器差动保护技 术及应用I-J].电力系统保护与控制,2011,39(6):140— 如匝数比取4,则3次谐波不超标,9次谐波 143. MA Shui-sheng,ZHANG Liang,LI Yan-jun,et a1.Technology 略超标;如匝数比取 ,则各次谐波均大幅超标。 and Application of Impedance Matching Balance Transformer 牵引变压器注入系统的负序、三相不平衡度对 Differential Protection[J].Power System Protection and Con- 比计算结果均同谐波对比计算的情况。 trol,2011,39(6):140.143. 4结论 通过分析研究,关于阻抗匹配平衡变压器可以 作者简介:周天晖(1978一),男,江西南昌人。工程师,工学硕 得出以下结论: 士,主要从事电网规划和系统设计工作。 (上接第95页) LI Bo.zhi.Construction Technique of HV Overhead Transmis— tion,2009,30(4):39—43. sion Line(Erection of Poles and Towers)(Edition 2)EM]. I-5]孙大同.送电线路大跨越高塔施工方法和分析[J].浙江电力, Beijing:China Electric Power Press,2002. 1995(6):10—14. -13]李庆林.架空送电线路施工手册I-M].北京:中国电力出版 SUN Da-tong.Analysis on Analysis and Construction Method 社,2002. of Large Crossing Transmission Towers[J].Zhejiang Electric LI Qing.1in.Manual for Constrution of vOerhead Transmission Power,1995(6):10.14. Lines[M].Beijing:China Electric Power Press,2002. 1-4]郑晓广,李君章.特高压线路铁塔几种组立施工方法[J].电 力建设,2009,30(4):39—43. ZHENG Xiao-guang,Li Jun-zhang.Several UHV Tower As- 作者简介:李庆江(1967年一),男,江西吉安人。高级工程师, sembly and Erection Methods[J].Electric Power Construc. 工学学士,从事输变电施工技术、管理和运行维护等方面的工作。