喬　軍，趙鳳海，吳　剛

（河北電力工程監(jiān)理有限公司，石家莊 050000）

專家論壇

1 000 k V特高壓工程直升機(jī)吊裝鋼管塔技術(shù)的應(yīng)用研究

喬軍，趙鳳海，吳剛

（河北電力工程監(jiān)理有限公司，石家莊 050000）

通過介紹國內(nèi)外電力行業(yè)直升機(jī)吊裝組塔應(yīng)用情況，從直升機(jī)選型、塔腿、塔身、上下橫擔(dān)等關(guān)鍵部位吊裝過程，介紹了錫盟-山東1 000 k V特高壓交流輸電線路工程直升機(jī)吊裝組塔技術(shù)，分析直升機(jī)吊裝組塔在該項(xiàng)目應(yīng)用情況，由應(yīng)用效果可知，該項(xiàng)技術(shù)有利于引領(lǐng)并提升特高壓輸電線路施工機(jī)械化水平和建設(shè)能力，填補(bǔ)了我國電力特高壓工程鋼管塔組塔技術(shù)空白。

直升機(jī)；特高壓工程；組塔技術(shù)；鋼管塔

0　引言

目前鐵塔組立方法主要包括抱桿組塔、流動式起重機(jī)、塔式起重機(jī)等多種施工方法［1］。由于特高壓工程鋼管型鐵塔具有塔段重，框架結(jié)構(gòu)幾何尺寸大的特點(diǎn)，利用上述組塔方法組立完成鐵塔耗時(shí)較長，急需引進(jìn)新的施工技術(shù)來解決工程建設(shè)工期緊的突出問題。而直升機(jī)組塔能夠大大縮短工期，此項(xiàng)技術(shù)在國外上世紀(jì)50年代就開始探索應(yīng)用，1975年美國69基π型桿被暴風(fēng)損壞，當(dāng)時(shí)動用埃里克森直升機(jī)，只用2個(gè)星期就完成了舊塔拆除、新塔吊裝、架設(shè)新導(dǎo)線的全部工作［2］。美國華盛頓州的一條230 k V線路改建時(shí)，曾在8 h的工作時(shí)間內(nèi)，拆運(yùn)走62基鐵塔，大大加快了施工速度［3］。

我國于20世紀(jì)80年代開始應(yīng)用直升機(jī)完成架空輸電線路施工，然而由于相關(guān)技術(shù)不夠成熟等原因，經(jīng)過十年嘗試后一度停滯，隨著空地作業(yè)技術(shù)不斷成熟，近年來直升機(jī)在電力行業(yè)的應(yīng)用又陸續(xù)開始研究實(shí)施［4-7］，主要在電力巡線、展放導(dǎo)引繩等技術(shù)方面應(yīng)用較多，目前積累的經(jīng)驗(yàn)也相對豐富［8-9］，但受制造水平、飛行員技術(shù)、專業(yè)吊掛機(jī)具設(shè)備等因素制約，直升機(jī)組塔吊裝施工市場一直存在局限，近年來國家電網(wǎng)公司在特高壓交、直流示范工程中進(jìn)行了直升機(jī)組塔施工的探索和試驗(yàn)工作［10-11］，但對于直升機(jī)吊裝組塔整個(gè)過程論述較少，下文以錫盟-山東工程直升機(jī)組塔工作為依托，介紹整個(gè)組塔施工過程，為后續(xù)直升機(jī)在特高壓工程中實(shí)踐應(yīng)用，提供一定得技術(shù)支持。

1　直升機(jī)與鐵塔參數(shù)

與傳統(tǒng)特高壓采用抱桿或吊車進(jìn)行分解組塔不同，該項(xiàng)目進(jìn)行直升機(jī)吊裝組塔試點(diǎn)，據(jù)前期調(diào)查研究，國際上現(xiàn)有直升機(jī)型僅有俄羅斯Mi-26T和美國S-64F直升機(jī)可滿足特高壓鐵塔吊裝質(zhì)量要求。經(jīng)反復(fù)論證、比選，最終選定能夠?qū)χ鄙龣C(jī)和吊件進(jìn)行微調(diào)控制的S-64F機(jī)型，該機(jī)號稱“空中吊車”，吊掛系統(tǒng)具有抗旋轉(zhuǎn)裝置，如圖1所示。采用直升機(jī)吊裝特高壓鐵塔，在世界上尚屬首次，因此該項(xiàng)目是一件極具挑戰(zhàn)性的創(chuàng)新工作。

圖1　S-64F機(jī)型尺寸

1.1直升機(jī)參數(shù)

依據(jù)本作業(yè)地點(diǎn)海拔高程、作業(yè)期內(nèi)氣溫條件、安全裕度等綜合原因，確定本吊裝項(xiàng)目該機(jī)型外載荷工具鉤以下單吊質(zhì)量上限為9.4 t，其相應(yīng)的性能參數(shù)如下：該機(jī)就位精度25.4 mm、有抗旋轉(zhuǎn)器。機(jī)身全長27.90 m，高7.72 m，主翼直徑22.7 m?？蛰d機(jī)身質(zhì)量約9 980 kg，最大巡航速度192 km/h。飛行乘組標(biāo)準(zhǔn)為2個(gè)雙重控制，后視觀察站1個(gè)。消耗燃油550加侖/h（平均2 082 L）。

1.2桿塔參數(shù)

直升機(jī)吊裝鐵塔作業(yè)項(xiàng)目位于河北遵化市，計(jì)劃組立北京送變電公司標(biāo)段雙回路鋼管塔3基。鐵塔基本參數(shù)如表1所示。

表1　直升機(jī)吊裝鐵塔基本參數(shù)

2　鐵塔吊裝組立流程

鐵塔吊裝前首先需要進(jìn)行吊裝準(zhǔn)備，包括直升機(jī)入關(guān)組裝、場地平整和工器具加工驗(yàn)收，該工程使用的工器具分為專用和常規(guī)工具兩類。專用工具由通航公司研發(fā)，包括導(dǎo)軌（塔腿導(dǎo)軌、塔身導(dǎo)軌、橫擔(dān)導(dǎo)軌）、地腳螺栓保護(hù)套、定位銷、卡鎖、主柱吊具、法蘭精調(diào)裝置、可調(diào)硬支撐等7種工器具。常規(guī)工具包括但不限于吊繩、掛環(huán)等。前期準(zhǔn)備就緒后，根據(jù)圖紙進(jìn)行鐵塔地面分段人工組裝，地面組裝的桿件，必須找平墊實(shí)，尺寸檢查無誤后方可緊固螺栓，桿件吊裝前進(jìn)行驗(yàn)收，然后進(jìn)行起吊作業(yè)，在吊件空中就位后，進(jìn)行人工對螺栓逐段緊固安裝，每一塔段吊裝完成后，應(yīng)及時(shí)對塔體作垂直度跟蹤檢查，螺栓緊固達(dá)標(biāo)，確保符合規(guī)定，方可進(jìn)行下段組裝，最后進(jìn)行整塔驗(yàn)收，完成直升機(jī)吊裝組塔施工，作業(yè)流程如圖2所示。

圖2　直升機(jī)組塔施工作業(yè)流程

3　鐵塔吊裝組立方法

該項(xiàng)目主要采取人工地面整段組裝完成后，由直升機(jī)分段吊裝與人工輔助配合的施工模式，逐段完成各段和橫擔(dān)的吊裝、就位任務(wù)，現(xiàn)以3S061號塔為例介紹其關(guān)鍵部位組立方法，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中1號至26號為桿塔吊裝節(jié)點(diǎn)序號。

3.1關(guān)鍵部位吊裝過程

3.1.1塔腿26號+24號吊裝

塔腿設(shè)計(jì)質(zhì)量為29.88 t，超過直升機(jī)最大荷載，將其分解后，1/4塔腿段預(yù)估吊裝質(zhì)量為7.47 t，附加物質(zhì)量0.2 t，合計(jì)約7.67 t。采用分解吊裝加人工組合的方式，來完成塔腿整段的組裝工作，其吊裝示意如圖4所示。

圖3　3S061桿塔結(jié)構(gòu)（單位：m）

圖4　塔腿吊裝示意

吊運(yùn)安裝步驟：

a.直升機(jī)飛抵料場吊件上方，下降至工作鉤接近地面，施工人員對吊件進(jìn)行吊掛，其中塔腿段在料場組裝時(shí)，頂部安裝導(dǎo)軌與定位銷，附著在法蘭盤下筋板上預(yù)設(shè)的安裝孔內(nèi)。

b.指揮直升機(jī)上升，攜吊件飛至施工點(diǎn)，在塔腿基礎(chǔ)上安裝塔腿導(dǎo)軌和地腳螺栓保護(hù)套，地腳導(dǎo)軌每腿3個(gè)，1個(gè)安裝塔腿對角線內(nèi)側(cè)，其余2個(gè)與其成90°布置，在地腳螺栓上做與法蘭盤對應(yīng)的記號，地腳螺栓的保護(hù)通過在螺栓上預(yù)裝螺栓保護(hù)帽的方式，該螺栓保護(hù)帽兼有導(dǎo)向功能。

c.直升機(jī)攜掛吊件至塔位上空懸停，由地面指揮直升機(jī)下降至吊件接近基礎(chǔ)面時(shí)，施工人員將綁扎在吊件上的臨時(shí)拉線解開，拉至與地面已準(zhǔn)備好的拉線進(jìn)行連接。

d.施工人員采用推拉方式轉(zhuǎn)動塔腿主柱，令地腳法蘭盤眼孔對準(zhǔn)地腳螺栓，由飛行方地面負(fù)責(zé)人通知直升機(jī)下降，吊段借助基礎(chǔ)上設(shè)置的外擋導(dǎo)軌，下落穿入地腳螺栓。

e.塔腿就位穩(wěn)妥后，迅速將拉線固定好。

f.直升機(jī)脫開工作鉤，返回料場。

3.1.2塔腿上方最重段23號塔身吊裝

該段質(zhì)量為9.16 t，段高6.5 m，此段是全塔最大質(zhì)量段之一，對直升機(jī)吊重考驗(yàn)最大，吊裝時(shí)不安裝休息平臺，可安裝腳釘、爬梯等附屬設(shè)施。在此基礎(chǔ)上增加導(dǎo)軌0.4 t、吊點(diǎn)繩及X拉線等0.5 t，合計(jì)0.9 t，預(yù)估起吊質(zhì)量為9.40 t。塔身段導(dǎo)軌布置在鐵塔的4個(gè)角上，每付導(dǎo)軌分為兩部分：導(dǎo)軌和限位裝置。塔身段導(dǎo)軌的作用是引導(dǎo)上下塔段進(jìn)行對接，實(shí)現(xiàn)初步定位。導(dǎo)軌斜面部分和垂直線的角度為23°該段采取整段吊裝方式。吊點(diǎn)繩選4根，?22 mm鋼絲繩，長度定為5.0 m，吊裝示意如圖5所示。其他塔身6號、8號及10-17號吊裝與23號塔身吊裝類似采用地面組裝，直升機(jī)整體吊裝方法。

圖5　塔腿上方最重段吊裝示意

3.1.3下橫擔(dān)吊裝

分解橫擔(dān)4號段，內(nèi)側(cè)段②與9號組合吊裝，塔身下橫擔(dān)9號質(zhì)量為6.83 t，段高4.3 m，加兩內(nèi)側(cè)段②后質(zhì)量約8.4 t，在此基礎(chǔ)上，增加導(dǎo)軌0.4 t、吊點(diǎn)繩0.4 t，預(yù)估起吊質(zhì)量為9.2 t。吊裝時(shí)，除走道、扶手外，其它9號構(gòu)件包括爬梯、腳釘?shù)雀綄僭O(shè)施均一起直升機(jī)吊裝。起吊時(shí)吊點(diǎn)繩用?22mm，長1.5 m，吊點(diǎn)繩掛點(diǎn)在9號段主柱。9段主材上方安裝導(dǎo)軌，對角線法蘭盤上安裝4個(gè)自動式卡鎖，并在塔身上部平面打交叉拉線。

外側(cè)下橫擔(dān)吊裝：4號外側(cè)段部分單獨(dú)起吊，2個(gè)吊裝段均由直升機(jī)吊裝。該吊裝段質(zhì)量約為2.20 t，在此基礎(chǔ)上，增加導(dǎo)軌0.4 t、吊點(diǎn)繩0.2 t，預(yù)估起吊質(zhì)量為2.80 t。直升機(jī)在吊裝過程中，緩緩下降，使橫擔(dān)上主材先就位，然后以此為中心點(diǎn)，緩緩放下塔段，使下主材以旋轉(zhuǎn)方式與塔身橫向?qū)?，完成就位。在此過程中如出現(xiàn)一側(cè)掛鉤入位而另一側(cè)遲遲未能入位時(shí)，為確保在5 min內(nèi)完成就位此時(shí)需人工輔助掛鉤入位。中橫擔(dān)7號與3號吊裝方法與下橫擔(dān)類似。

3.1.4上橫擔(dān)外側(cè)吊裝

a.橫擔(dān)2號外側(cè)段與1號地線支架組合，分2次吊裝。每個(gè)吊段質(zhì)量約為1.85t。在此基礎(chǔ)上，增加導(dǎo)軌0.4 t、吊點(diǎn)繩0.2 t，預(yù)估起吊質(zhì)量為2.45 t。

b.橫擔(dān)對接就位導(dǎo)軌形式，采取用掛鉤式導(dǎo)軌吊裝1號+2號段。

c.2號外側(cè)段與1號吊點(diǎn)繩長塔段內(nèi)側(cè)吊點(diǎn)繩長1.5 m，塔段外側(cè)吊點(diǎn)繩長1.0 m。此段直升機(jī)將使用四方架進(jìn)行吊裝。

3.2直升機(jī)吊裝作業(yè)特點(diǎn)分析

本次吊裝項(xiàng)目具有“兩多、一難、一少”的突出特點(diǎn)，既“技術(shù)難點(diǎn)多、協(xié)調(diào)單位多、施工難度大、可參考經(jīng)驗(yàn)少”。與傳統(tǒng)特高壓線路鐵塔組立方式有較大區(qū)別，主要表現(xiàn)在：

多作業(yè)面模式：不同于以往線路工程單基鐵塔組立時(shí)只有一處作業(yè)面，直升機(jī)吊裝鐵塔（特別是3S062、3S064兩基流水作業(yè)）有地面組料場、吊裝塔位等多個(gè)施工作業(yè)面。

施工工藝復(fù)雜：由于直升機(jī)吊裝鐵塔采取分塔段整體吊裝方式，為減少塔段形變，確保塔段順利對接，需在部分塔段安裝導(dǎo)軌、定位銷、拉線等附件，且安裝精度要求高。同時(shí)在每塔段就位后都要對各點(diǎn)根開仔細(xì)測量，尺寸校正，整體施工環(huán)節(jié)較多，工藝較為復(fù)雜。

組織管理水平要求高：直升機(jī)吊裝鐵塔作業(yè)涉及多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，多個(gè)參建單位，通信方式多樣并涉及語言翻譯，要求人員心理素質(zhì)過硬，作業(yè)帶來的噪音、風(fēng)壓、沙塵等不利因素給登塔人員帶來較大心理壓力。需項(xiàng)目參建各單位統(tǒng)一組織模式，協(xié)同配合，提升人機(jī)配合作業(yè)心理素質(zhì)。

4　結(jié)論

以錫盟-山東工程直升機(jī)吊裝組塔的成功實(shí)施為例，從機(jī)型引進(jìn)、技術(shù)方案、機(jī)具研發(fā)、空域協(xié)調(diào)等多個(gè)角度闡述了重型直升機(jī)吊裝組立特高壓鋼管鐵塔技術(shù)，可得出如下結(jié)論。

a.該工程針對直升機(jī)吊裝組塔方式，研發(fā)應(yīng)用了7種專用工器具，設(shè)計(jì)根據(jù)直升機(jī)吊裝能力對現(xiàn)有塔型進(jìn)行節(jié)點(diǎn)優(yōu)化，在原有普通塔型上加裝吊點(diǎn)、防扭部分，這對后續(xù)工程類似鐵塔設(shè)計(jì)和相關(guān)器具最優(yōu)配備提供可靠的參考性。

b.該項(xiàng)目制定了人員配置、初步青苗試驗(yàn)占地、航油保障等專項(xiàng)方案，在滿足作業(yè)需求的同時(shí)，確保精簡最優(yōu)化，依據(jù)本次組立情況，可為規(guī)?；_展吊裝、運(yùn)輸作業(yè)提供經(jīng)濟(jì)合理化建議。

c.直升機(jī)吊裝組立三基同塔雙回鐵塔共計(jì)用時(shí)6.65 h，較一般組塔施工技術(shù)，大大縮減了時(shí)間，直升機(jī)組塔施工技術(shù)的引進(jìn)，將為解決工程建設(shè)工期壓力緊的問題提供新的突破口。

d.由于直升機(jī)參與基建施工橫跨電力與航空兩大領(lǐng)域，且該工程為世界首次特高壓直升機(jī)吊裝組塔，其順利實(shí)施，將為后續(xù)國內(nèi)電網(wǎng)施工建設(shè)提供寶貴參考依據(jù)。

［1］ DL/T 5289-2013，1 000 k V架空輸電線路鐵塔組立施工工藝導(dǎo)則［S］.

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［3］ 盛大凱，黃克信.關(guān)于應(yīng)用直升機(jī)進(jìn)行輸電線路施工的思考［J］.電力建設(shè).2008，29（08）：44-49.

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本文責(zé)任編輯：丁 力

Application Research on Helicopter Tower Hoisting Technology for 1 000 k V Ultra-high Voltage Project

Qiao Jun，Zhao Fenghai，Wu Gang
（Hebei Electric Power Construction Co，Ltd.，Shijiazhuang 050000，China）

This paper analyzes the hoisting tower applications in power industry both home and abroad and gives a detailed description of the helicopter hoisting tower technology used in Ximeng-Shandong 1 000 k V ultra-high voltage（UHV）AC transmission line project from the key aspects such as helicopter selection，tower legs，tower body and upper and lower cross arm，etc.The successful use of helicopter hoisting tower technology in this project can improves the construction mechanization level of UHV transmission lines and building capacity，filling the gaps in the area of steel Tower Hoisting Technology in Ultrahigh Voltage Projects.

helicopter；ultra-high voltage project；tower hoisting technology；steel tower

TM754

A

100-19898（2016）02-0001-04

2016-01-11

喬 軍（1987—），男，工程師，主要從事輸電線路和電力工程自動化方面研究工作。