特高壓四分裂導(dǎo)線(xiàn)施工關(guān)鍵技術(shù)

1、特高壓特高壓四分裂導(dǎo)線(xiàn)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(guó)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(jī)六點(diǎn)整體吊裝技術(shù)，在理論分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)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(jìn)一步提高浙江電網(wǎng)接受區(qū)外電力，滿(mǎn)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(guó)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(xiàn)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(kāi)8米，帶地線(xiàn)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(jìn)線(xiàn)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(guò)程受其結(jié)構(gòu)形式、安裝機(jī)械、場(chǎng)地因素等影響，現(xiàn)場(chǎng)安裝難度大。因此，探究其中的施工關(guān)鍵技術(shù)

6、，對(duì)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(xiàn)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(jī)兩點(diǎn)和150噸吊機(jī)兩點(diǎn)進(jìn)行抬吊，待人字柱吊裝至300噸吊機(jī)12米工作半徑之內(nèi)由300噸吊機(jī)單獨(dú)吊裝。300噸吊機(jī)兩個(gè)吊點(diǎn)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(duì)小，兩點(diǎn)吊裝相對(duì)于一點(diǎn)吊裝，吊裝點(diǎn)受力相對(duì)較小，可減小鋼管的變形），150噸吊機(jī)吊點(diǎn)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(jìn)行吊裝：即采用300

7、噸汽車(chē)吊機(jī)四點(diǎn)和150噸吊機(jī)兩點(diǎn)進(jìn)行抬吊，待人字柱吊裝至300噸吊機(jī)12米工作半徑之內(nèi)，由300噸吊機(jī)單獨(dú)吊裝，300噸吊機(jī)四個(gè)吊點(diǎn)為一根鋼絲繩的兩端綁扎在單根鋼管兩個(gè)吊點(diǎn)上，鋼絲繩上方連接一個(gè)開(kāi)口滑車(chē)下口，再開(kāi)口滑車(chē)上口與吊鉤通過(guò)短鋼絲繩連接，隨著人字柱吊裝慢慢起升，鋼絲繩受力點(diǎn)可通過(guò)滑車(chē)組向人字柱頂部方向移動(dòng)，使人字桿受力始終保持在垂直方向，不需在起大鉤同時(shí)通過(guò)變幅保持受力在垂直方向，避免偏拉斜吊，且減少了吊裝過(guò)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(diǎn)增多，鋼管吊裝點(diǎn)受力減小，可減少吊點(diǎn)處鋼管的變形。人字柱采用四點(diǎn)吊裝，四點(diǎn)吊裝時(shí)，一般兩吊點(diǎn)在H/2左右處，另兩吊點(diǎn)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(shí)人字桿整體變形及吊點(diǎn)鋼管變形情況，第一個(gè)吊點(diǎn)選擇在頂部第一節(jié)法蘭下方，第二個(gè)吊點(diǎn)選擇在頂部第二個(gè)法蘭下方。根據(jù)浙北1000kV變電站構(gòu)架設(shè)計(jì)方案專(zhuān)題報(bào)告，起吊點(diǎn)設(shè)在柱頭，按單點(diǎn)起吊驗(yàn)算柱身最大彎曲應(yīng)力為216N/mm2，滿(mǎn)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(guò)程中受產(chǎn)生的彎矩，吊點(diǎn)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(diǎn)進(jìn)行吊裝產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，均比設(shè)計(jì)中的單點(diǎn)吊裝產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力小，能滿(mǎn)足吊裝要求。方案一中300噸吊機(jī)采用兩點(diǎn)吊裝，則吊裝點(diǎn)受力大，產(chǎn)生的變形大，兩點(diǎn)吊裝的穩(wěn)定性差；而方案

9、二中的吊點(diǎn)受力相對(duì)小，產(chǎn)生的變形小，穩(wěn)定性好。而方案二的吊點(diǎn)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(shí)踐中充分利用，效果很好。因此，為減少吊裝時(shí)人字柱的變形、沖擊及增加吊裝時(shí)的穩(wěn)定性，本次人字柱吊裝吊點(diǎn)選擇采用方案二進(jìn)行吊點(diǎn)選擇。1.2 工裝的設(shè)計(jì)吊裝方案2的要求，為了確保安裝精度，防止由于外力導(dǎo)致根開(kāi)間距變小。利用加工制作鋼支撐（如圖2）的方法嚴(yán)格控制根開(kāi)，鋼支撐長(zhǎng)度為6.9米，由100鋼管與-150*12扁鋼鋼箍焊接而成，鋼支撐點(diǎn)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(shí)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(jì)算書(shū)（1）主吊車(chē)的選擇和計(jì)算300噸汽車(chē)起重機(jī)以利勃海爾為例，在配重112.5噸的情況下，主臂長(zhǎng)度51.5米，12米工作半徑以?xún)?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(jī)單獨(dú)吊裝時(shí)載荷約為90%），起吊高度為50米，能夠滿(mǎn)足構(gòu)架柱吊裝要求。150噸吊機(jī)遛尾時(shí)在配重50噸的情況下，主臂長(zhǎng)度28.5米，18米工作半徑以?xún)?nèi)可以起吊最大重量為20.2噸，能夠滿(mǎn)足構(gòu)架柱吊裝遛尾要求。（2）人字柱吊點(diǎn)驗(yàn)算利用鋼管人字柱整體吊裝法進(jìn)行吊裝，人字柱采用三點(diǎn)吊裝（其中主吊機(jī)兩點(diǎn)，輔助吊

11、機(jī)一點(diǎn)），三點(diǎn)吊裝時(shí)，一般主吊機(jī)上的吊點(diǎn)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(shí)人字桿整體變形及吊點(diǎn)鋼管變形情況，第一個(gè)吊點(diǎn)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(gè)吊點(diǎn)選擇在頂部第二個(gè)法蘭下方（本案選在離柱頂15.5米處），而輔助吊機(jī)吊點(diǎn)選擇在離端部2米處。A型桿柱頂剛離地面時(shí)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(shí)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(shí)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(diǎn)在同一根鋼絲繩上，而吊鉤又在兩吊點(diǎn)中心，中間有開(kāi)口滑車(chē)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(shí)受力分析如圖4所示。圖4 A型桿柱頂90°時(shí)鋼管受力示意圖Fig.4 the force diagram when the bar in the capita

13、ls當(dāng)A型桿吊裝至90°時(shí)，輔助吊機(jī)已經(jīng)脫離了A型桿，由主吊機(jī)單獨(dú)進(jìn)行起吊，可得鋼絲繩受力F1=F2=F3=F4=G/4，為A型桿設(shè)計(jì)加工時(shí)角度，約為85°。則F1=F2=F3=F4=23T/4=8.784T。經(jīng)過(guò)建立模型計(jì)算，三點(diǎn)起吊彎矩圖如5所示。圖5 三點(diǎn)起吊彎矩圖Fig.5 the bending diagram of three-point lifting水平放置，兩端同時(shí)離地吊起時(shí)：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(shí)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(jì)算，起吊時(shí)最大內(nèi)力出現(xiàn)在人字柱為與地面成29.8°時(shí)，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(jì)方案專(zhuān)題報(bào)告，起吊點(diǎn)設(shè)在柱頭，按單點(diǎn)起吊驗(yàn)算柱身最大彎曲應(yīng)力為216N/mm2，滿(mǎn)足吊裝安全需求。而我公司進(jìn)行建立模型計(jì)算，最大彎曲應(yīng)力為126N/mm2，小于設(shè)計(jì)時(shí)柱身最大彎曲應(yīng)力，因此本案中的吊點(diǎn)選擇所產(chǎn)生的最大應(yīng)力比初步設(shè)計(jì)時(shí)考慮的兩點(diǎn)吊裝方法所產(chǎn)生的應(yīng)力要小，三點(diǎn)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(zhǎng)25米及3

15、米各兩根鋼絲繩進(jìn)行吊裝，當(dāng)主吊機(jī)單獨(dú)進(jìn)行吊裝時(shí)，25米長(zhǎng)鋼絲繩的受力是最大的，即為8.784T；而3米長(zhǎng)鋼絲繩的受力為25米長(zhǎng)鋼絲繩的兩倍，即為17.568T。取吊裝安全系數(shù)為7時(shí)，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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)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(chēng)抗拉強(qiáng)度為1700MPa的32.5鋼絲繩鋼絲破斷拉力總和為725kN，6×37公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度為1700MPa的47.5鋼絲繩鋼絲破斷拉力總和為1430kN，為安全起見(jiàn)，本次鋼絲繩選擇36.5的鋼絲繩作為25米長(zhǎng)的吊裝鋼絲繩，47.5的鋼絲繩作為3米長(zhǎng)的吊裝鋼絲繩。2 鋼管人字柱吊裝技術(shù)方案的實(shí)施2.1 組裝鋼管人字柱 人字柱組裝先從柱頂開(kāi)始，單件吊裝采用25噸吊機(jī)，使用5噸尼龍吊帶進(jìn)行吊裝，然后依次按從頂部到底部進(jìn)行組裝，有橫撐的位置應(yīng)先安裝橫撐后再進(jìn)行下部的桿件組裝。為保證組裝精度，組裝后要進(jìn)行測(cè)量調(diào)整。單榀人字柱排列采用

17、如圖7方式進(jìn)行拼裝。圖7 單個(gè)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(jìn)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(wú)法噴涂處應(yīng)在構(gòu)架吊裝時(shí)，吊機(jī)將構(gòu)架調(diào)離地面1米左右高度，進(jìn)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(chǎng)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(bǔ)漆工作應(yīng)全部結(jié)束。構(gòu)架組裝過(guò)程驗(yàn)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(zhǎng)度約75米的鋼絲纜風(fēng)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(zhǎng)約90米的白棕方向繩，用以控制吊裝時(shí)人字柱的方向，構(gòu)架尾部綁扎兩根長(zhǎng)15米的白棕繩，方向朝150噸吊機(jī)吊裝受力側(cè)。所用纜風(fēng)繩、吊裝鋼絲繩等繩索在與鋼構(gòu)架接觸處均用保護(hù)墊保護(hù)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(guò)程中與鋼絲繩直接碰撞接觸。圖8 兩臺(tái)吊機(jī)人字柱抬吊圖Fig.8 the lifting diagram with two machines3）300噸汽車(chē)吊作為主吊吊機(jī)利用開(kāi)口滑車(chē)分別在單側(cè)鋼管柱上綁扎兩個(gè)吊點(diǎn)，第一個(gè)吊點(diǎn)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(gè)吊點(diǎn)選擇在頂部第二個(gè)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(chē)吊作為溜尾吊機(jī)吊點(diǎn)選擇在離端部2米處。4）吊裝時(shí)，300噸汽車(chē)吊主吊吊機(jī)和150噸汽車(chē)吊溜尾吊機(jī)均使鋼絲繩受力拉緊，然后兩臺(tái)吊機(jī)將人字柱平穩(wěn)吊起到離地面大約100mm的高度，吊機(jī)停止各項(xiàng)動(dòng)作，檢查吊繩綁扎是否合理、牢固。5）當(dāng)人字柱頂部吊離地面1米左右，停止起吊動(dòng)作，同時(shí)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(jī)再平穩(wěn)緩緩上升大鉤，150噸吊機(jī)通過(guò)回轉(zhuǎn)及變幅將人字柱底部緩緩向300噸吊機(jī)方向移動(dòng)，當(dāng)整付人字柱在300噸吊機(jī)12米工作半徑之內(nèi)時(shí)，150噸吊機(jī)停止回轉(zhuǎn)，300噸吊機(jī)繼續(xù)

20、起鉤，此時(shí)應(yīng)視具體情況稍稍調(diào)整150噸吊機(jī)吊臂角度保證在300噸吊機(jī)后續(xù)的起升過(guò)程中不會(huì)由于人字柱拖動(dòng)而導(dǎo)致下法蘭撞到地面上。當(dāng)150噸吊機(jī)開(kāi)始釋放受力時(shí)，拉好底部白棕繩，防止150噸吊機(jī)脫鉤后產(chǎn)生沖擊力，當(dāng)300噸吊機(jī)獨(dú)自承擔(dān)所有的重量時(shí)，解除150噸吊機(jī)吊具。緩緩回轉(zhuǎn)300噸吊機(jī)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(jìn)行就位。圖9 兩臺(tái)吊機(jī)人字柱抬吊實(shí)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(shí)，如圖10所示，先將基礎(chǔ)預(yù)埋法蘭及人字柱法蘭一個(gè)螺孔對(duì)好后放入一根尖子撬棒，待對(duì)角兩個(gè)法蘭螺孔對(duì)好后放入另一根尖子撬棒，繼續(xù)微松吊機(jī)大鉤，將兩個(gè)法蘭貼緊，同時(shí)將4根纜風(fēng)繩拉緊，再將法蘭螺栓穿入螺孔內(nèi)，對(duì)角均勻緊固螺栓，待螺栓全部擰緊后，將纜風(fēng)繩全部收緊固定好后才可吊機(jī)大鉤及拆除吊具。整體就位全景見(jiàn)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)