特高壓四分裂導線施工關(guān)鍵技術(shù)

1、特高壓特高壓四分裂導線施工關(guān)鍵技術(shù)蔡文發(fā)，吳浩，趙建永，莫海光（浙江省送變電工程公司，杭州 310016）摘要：結(jié)合皖電東送淮南至上海特高壓交流輸電示范工程浙北1000kV變電站工程，4JLHN58K-1600在國內(nèi)首次采用，為了攻關(guān)1000kV構(gòu)架人字柱吊裝關(guān)鍵技術(shù)，提出了兩機六點整體吊裝技術(shù)，在理論分析的基礎(chǔ)上，通過實踐驗證了技術(shù)方案的可行性，可為特高壓工程技術(shù)人員提供參考。關(guān)鍵詞：特高壓；人字柱；吊裝；構(gòu)架Key Technology for Whole Hoisting of the UHV Herringbone Steel PipeCAHI Wen-fa, WU Hao, PAN

2、Guo-yue, ZHAO Jian-yong, MO Hai-guang(Zhejiang Electric Transmission and Transformation Engineering Co., Hangzhou 310016)Abstract: Combined with the 1000kV Zhebei substation of the 1000kV power transmission project from East Anhui to Shanghai, this paper introduces the 1000kV herringbone steel pipe

3、which is the firstly used in the domestic. In order to research the key technology for whole hoisting of the herringbone steel pipe, the technology of whole six-point hoisting with two machines is detailed in this paper. It is proved that it is feasible which based on the theoretical calculation and

4、 practice. It is beneficial to engineers in the related UHV fields.Key words: UHV；herringbone；hoisting；architecture0 引言浙北1000kV變電站是皖電東送的重要組成部分，有利于進一步提高浙江電網(wǎng)接受區(qū)外電力，滿足浙江地區(qū)電力可靠供應(yīng)需要。1000kV晉東南變電站的構(gòu)架采用格構(gòu)式鋼結(jié)構(gòu)，而本工程1000kV構(gòu)架柱為國內(nèi)首次采用大截面鋼管人字柱1-6。本工程1000kV構(gòu)架人字柱共16基，橫梁9榀，其中1000kV出線構(gòu)架單件最重鋼管人字柱重約33.2噸（帶爬梯約35噸），人字柱高4

5、5米，根開8米，帶地線柱總高度61米，三角形鋼管梁重約18.4噸（帶走道23噸），最高鋼橫梁頂部安裝高度約為48米，跨度51米；主變進線構(gòu)架為43米高，帶避雷針高度為85米，最重端撐柱每付重40噸（人字柱部重約30.7噸），三角形鋼管梁15.4噸（帶走道20噸），跨度為51米。人字柱全部采用分立式鋼管人字柱結(jié)構(gòu)，人字柱與基礎(chǔ)連接方式為法蘭螺栓連接，基礎(chǔ)鋼管法蘭由土建施工單位預(yù)埋。人字柱鋼管最大直徑為780mm，含法蘭的外輪廓尺寸為980mm。以Z-2人字柱為例，如圖1所示，其單件重量重、高度高、跨度大。吊裝過程受其結(jié)構(gòu)形式、安裝機械、場地因素等影響，現(xiàn)場安裝難度大。因此，探究其中的施工關(guān)鍵技術(shù)

6、，對今后特高壓交流工程的建設(shè)有著重要的意義。圖1 1000kV GIS出線構(gòu)架圖Fig.1 the outlet architecture of 1000kV GIS1 吊裝人字柱的技術(shù)方案1.1 施工方案的編制吊裝方案1：采用300噸吊機兩點和150噸吊機兩點進行抬吊，待人字柱吊裝至300噸吊機12米工作半徑之內(nèi)由300噸吊機單獨吊裝。300噸吊機兩個吊點選擇在頂部第一節(jié)法蘭下方（因法蘭處有加筋板，此處受力產(chǎn)生的變形相對小，兩點吊裝相對于一點吊裝，吊裝點受力相對較小，可減小鋼管的變形），150噸吊機吊點選擇在離人字柱底部約1.5米處。吊裝方案2：利用鋼管人字柱整體吊裝法進行吊裝：即采用300

7、噸汽車吊機四點和150噸吊機兩點進行抬吊，待人字柱吊裝至300噸吊機12米工作半徑之內(nèi)，由300噸吊機單獨吊裝，300噸吊機四個吊點為一根鋼絲繩的兩端綁扎在單根鋼管兩個吊點上，鋼絲繩上方連接一個開口滑車下口，再開口滑車上口與吊鉤通過短鋼絲繩連接，隨著人字柱吊裝慢慢起升，鋼絲繩受力點可通過滑車組向人字柱頂部方向移動，使人字桿受力始終保持在垂直方向，不需在起大鉤同時通過變幅保持受力在垂直方向，避免偏拉斜吊，且減少了吊裝過程中的人字柱產(chǎn)生的彎矩及沖擊，減少人字柱的變形，且吊裝點增多，鋼管吊裝點受力減小，可減少吊點處鋼管的變形。人字柱采用四點吊裝，四點吊裝時，一般兩吊點在H/2左右處，另兩吊點在柱頭上

8、。根據(jù)本次人字柱的高度，為減少人字柱吊裝時人字桿整體變形及吊點鋼管變形情況，第一個吊點選擇在頂部第一節(jié)法蘭下方，第二個吊點選擇在頂部第二個法蘭下方。根據(jù)浙北1000kV變電站構(gòu)架設(shè)計方案專題報告，起吊點設(shè)在柱頭，按單點起吊驗算柱身最大彎曲應(yīng)力為216N/mm2，滿足吊裝安全需求。在同一平面內(nèi)同一起重力的情況下，根據(jù)人字桿吊裝過程中受產(chǎn)生的彎矩，吊點離重心越近，產(chǎn)生的彎矩越小，人字桿所產(chǎn)生的變形越小，因此方案一與方案二中選擇的吊點進行吊裝產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，均比設(shè)計中的單點吊裝產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力小，能滿足吊裝要求。方案一中300噸吊機采用兩點吊裝，則吊裝點受力大，產(chǎn)生的變形大，兩點吊裝的穩(wěn)定性差；而方案

9、二中的吊點受力相對小，產(chǎn)生的變形小，穩(wěn)定性好。而方案二的吊點選擇方法已在500kV春曉變、蒼巖變等34米高人字桿整體吊裝實踐中充分利用，效果很好。因此，為減少吊裝時人字柱的變形、沖擊及增加吊裝時的穩(wěn)定性，本次人字柱吊裝吊點選擇采用方案二進行吊點選擇。1.2 工裝的設(shè)計吊裝方案2的要求，為了確保安裝精度，防止由于外力導致根開間距變小。利用加工制作鋼支撐（如圖2）的方法嚴格控制根開，鋼支撐長度為6.9米，由100鋼管與-150*12扁鋼鋼箍焊接而成，鋼支撐點距離桿底大約為2米，鋼箍與人字柱接觸面用橡皮隔離，防止鋼箍與人字柱直接接觸造成磨損。-150*12扁鋼鋼箍橡皮墊100鋼管圖2 臨時加固支撐桿

10、示意圖Fig.2 the diagram of temporary bar1.3 1000kV鋼管人字柱吊裝計算書（1）主吊車的選擇和計算300噸汽車起重機以利勃海爾為例，在配重112.5噸的情況下，主臂長度51.5米，12米工作半徑以內(nèi)可以起吊最大重量為40.5噸（人字柱及吊具總重約36噸，吊機單獨吊裝時載荷約為90%），起吊高度為50米，能夠滿足構(gòu)架柱吊裝要求。150噸吊機遛尾時在配重50噸的情況下，主臂長度28.5米，18米工作半徑以內(nèi)可以起吊最大重量為20.2噸，能夠滿足構(gòu)架柱吊裝遛尾要求。（2）人字柱吊點驗算利用鋼管人字柱整體吊裝法進行吊裝，人字柱采用三點吊裝（其中主吊機兩點，輔助吊

11、機一點），三點吊裝時，一般主吊機上的吊點選擇在H/2左右處和柱頭上。根據(jù)本次人字柱的高度以及鋼管連接法蘭位置，為減少人字柱吊裝時人字桿整體變形及吊點鋼管變形情況，第一個吊點選擇在頂部第一節(jié)法蘭下方（本案選在離柱頂4.8米處），第二個吊點選擇在頂部第二個法蘭下方（本案選在離柱頂15.5米處），而輔助吊機吊點選擇在離端部2米處。A型桿柱頂剛離地面時單側(cè)鋼管受力示意圖如圖3所示。圖3 A型桿柱頂剛離地面時單側(cè)鋼管受力示意圖Fig.3 the force diagram when the bar off the groundA型桿剛起吊時受力分析：根據(jù)三角形原理，可得：=（1070/2）/1000，因

12、此可得；根據(jù)力矩原理，F(xiàn)11*（4543.9-480-150）+F12*（4543.9-1550-150）=20.655*（4543.9/2-150）。由于兩吊點在同一根鋼絲繩上，而吊鉤又在兩吊點中心，中間有開口滑車連接，所以F11=F12，根據(jù)上述公式，可得F11=F12=6.486T。根據(jù)受力平衡得：F11+F12+F3=G，可得F3=7.683T。則F2=F11/=6.486/=7.649T。A型桿起吊至90°時受力分析如圖4所示。圖4 A型桿柱頂90°時鋼管受力示意圖Fig.4 the force diagram when the bar in the capita

13、ls當A型桿吊裝至90°時，輔助吊機已經(jīng)脫離了A型桿，由主吊機單獨進行起吊，可得鋼絲繩受力F1=F2=F3=F4=G/4，為A型桿設(shè)計加工時角度，約為85°。則F1=F2=F3=F4=23T/4=8.784T。經(jīng)過建立模型計算，三點起吊彎矩圖如5所示。圖5 三點起吊彎矩圖Fig.5 the bending diagram of three-point lifting水平放置，兩端同時離地吊起時：最大彎矩：M=328kNm，最大應(yīng)力：f=74N/mm2。圖6 A型桿與地面成29.8°時彎矩圖Fig.6 the bending diagram when angle i

14、s 29.8°經(jīng)軟件高次方疊加計算，起吊時最大內(nèi)力出現(xiàn)在人字柱為與地面成29.8°時，如圖6，最大彎矩：M=571kNm，最大應(yīng)力：f=126N/mm2。根據(jù)浙北1000kV變電站構(gòu)架設(shè)計方案專題報告，起吊點設(shè)在柱頭，按單點起吊驗算柱身最大彎曲應(yīng)力為216N/mm2，滿足吊裝安全需求。而我公司進行建立模型計算，最大彎曲應(yīng)力為126N/mm2，小于設(shè)計時柱身最大彎曲應(yīng)力，因此本案中的吊點選擇所產(chǎn)生的最大應(yīng)力比初步設(shè)計時考慮的兩點吊裝方法所產(chǎn)生的應(yīng)力要小，三點吊裝方法是可行的。（3）鋼絲繩的選擇本次構(gòu)架柱最重為33.2噸（帶爬梯約35噸），高度45米。構(gòu)架柱吊裝采用長25米及3

15、米各兩根鋼絲繩進行吊裝，當主吊機單獨進行吊裝時，25米長鋼絲繩的受力是最大的，即為8.784T；而3米長鋼絲繩的受力為25米長鋼絲繩的兩倍，即為17.568T。取吊裝安全系數(shù)為7時，則25米鋼絲繩的破斷拉力最小為應(yīng)為：8.784×7=59.388T，25米鋼絲繩的破斷拉力Sb最小為：17.568×7=118.776T。而對于6×37的鋼絲繩，鋼絲的破斷拉力總和為Sb/，取0.82。則25米長鋼絲繩鋼絲破斷拉力總和為59.388T/0.82=72.424T，即為709.76 kN。則3米長鋼絲繩鋼絲破斷拉力總和為118.776T/0.82=144.848T，即為14

16、19.5kN。根據(jù)起重技術(shù)與安全，可查出6×37公稱抗拉強度為1700MPa的32.5鋼絲繩鋼絲破斷拉力總和為725kN，6×37公稱抗拉強度為1700MPa的47.5鋼絲繩鋼絲破斷拉力總和為1430kN，為安全起見，本次鋼絲繩選擇36.5的鋼絲繩作為25米長的吊裝鋼絲繩，47.5的鋼絲繩作為3米長的吊裝鋼絲繩。2 鋼管人字柱吊裝技術(shù)方案的實施2.1 組裝鋼管人字柱 人字柱組裝先從柱頂開始，單件吊裝采用25噸吊機，使用5噸尼龍吊帶進行吊裝，然后依次按從頂部到底部進行組裝，有橫撐的位置應(yīng)先安裝橫撐后再進行下部的桿件組裝。為保證組裝精度，組裝后要進行測量調(diào)整。單榀人字柱排列采用

17、如圖7方式進行拼裝。圖7 單個人字柱地面組裝順序示意圖Fig.7 the assembly sequence diagram of Single bar2.2 吊裝前噴漆構(gòu)架組裝后應(yīng)進行防腐漆噴涂作業(yè)，漆由構(gòu)架生產(chǎn)廠家提供，鋼結(jié)構(gòu)均采用熱鍍鋅防腐，底部無法噴涂處應(yīng)在構(gòu)架吊裝時，吊機將構(gòu)架調(diào)離地面1米左右高度，進行防腐油漆噴涂，噴919-3涂料兩層，確保與原構(gòu)件鍍鋅色澤一致7-10。2.3 人字柱吊裝1）吊裝場地附近不應(yīng)有其它工作面，要吊裝的鋼結(jié)構(gòu)的地面組裝、補漆工作應(yīng)全部結(jié)束。構(gòu)架組裝過程驗收結(jié)束，符合吊裝條件。表面的污垢應(yīng)清掃干凈。2）在吊裝前，在人字柱頂部下方約1米處綁扎四根（單側(cè)鋼管上各

18、兩根）長度約75米的鋼絲纜風繩，用以人字柱單榀吊裝完畢后固定；另外在頂部綁扎2根長約90米的白棕方向繩，用以控制吊裝時人字柱的方向，構(gòu)架尾部綁扎兩根長15米的白棕繩，方向朝150噸吊機吊裝受力側(cè)。所用纜風繩、吊裝鋼絲繩等繩索在與鋼構(gòu)架接觸處均用保護墊保護鋅層避免受磨損，特別注意人字柱頂部封頂板用麻布袋包裹牢固，防止起吊過程中與鋼絲繩直接碰撞接觸。圖8 兩臺吊機人字柱抬吊圖Fig.8 the lifting diagram with two machines3）300噸汽車吊作為主吊吊機利用開口滑車分別在單側(cè)鋼管柱上綁扎兩個吊點，第一個吊點選擇在頂部第一節(jié)法蘭下方（本案選在離柱頂4.8米處），第

19、二個吊點選擇在頂部第二個法蘭下方（本案選在離柱頂15.5米處），如圖8所示，而150噸汽車吊作為溜尾吊機吊點選擇在離端部2米處。4）吊裝時，300噸汽車吊主吊吊機和150噸汽車吊溜尾吊機均使鋼絲繩受力拉緊，然后兩臺吊機將人字柱平穩(wěn)吊起到離地面大約100mm的高度，吊機停止各項動作，檢查吊繩綁扎是否合理、牢固。5）當人字柱頂部吊離地面1米左右，停止起吊動作，同時完成人字柱地面支撐部位的噴漆工作。6）噴漆工作完成后，300噸吊機再平穩(wěn)緩緩上升大鉤，150噸吊機通過回轉(zhuǎn)及變幅將人字柱底部緩緩向300噸吊機方向移動，當整付人字柱在300噸吊機12米工作半徑之內(nèi)時，150噸吊機停止回轉(zhuǎn)，300噸吊機繼續(xù)

20、起鉤，此時應(yīng)視具體情況稍稍調(diào)整150噸吊機吊臂角度保證在300噸吊機后續(xù)的起升過程中不會由于人字柱拖動而導致下法蘭撞到地面上。當150噸吊機開始釋放受力時，拉好底部白棕繩，防止150噸吊機脫鉤后產(chǎn)生沖擊力，當300噸吊機獨自承擔所有的重量時，解除150噸吊機吊具。緩緩回轉(zhuǎn)300噸吊機吊臂，并根據(jù)人字柱基礎(chǔ)位置將人字柱升到一定高度，將人字柱移至到基礎(chǔ)正上方進行就位。圖9 兩臺吊機人字柱抬吊實物圖Fig.9 the physical diagram with two machines圖10 鋼管人字柱就位示意圖Fig.10 the diagram when the bar into place7）就位時，如圖10所示，先將基礎(chǔ)預(yù)埋法蘭及人字柱法蘭一個螺孔對好后放入一根尖子撬棒，待對角兩個法蘭螺孔對好后放入另一根尖子撬棒，繼續(xù)微松吊機大鉤，將兩個法蘭貼緊，同時將4根纜風繩拉緊，再將法蘭螺栓穿入螺孔內(nèi)，對角均勻緊固螺栓，待螺栓全部擰緊后，將纜風繩全部收緊固定好后才可吊機大鉤及拆除吊具。整體就位全景見如11所示。圖11 鋼管人字柱就位全景圖Fig.11 the panorama diagram when the bar into place3 結(jié)論在理論分析的基礎(chǔ)