劉志清，劉建平，林本森，劉 寧，張曉亮

（1.國網(wǎng)山東省電力公司，山東 濟南 250001；2.山東送變電工程有限公司，山東 濟南 250118；3.國網(wǎng)山東省電力公司臨沂供電公司，山東 臨沂 276000）

0 引言

榆橫—濰坊工程是國家大氣污染防治行動計劃“四交四直”特高壓工程之一的輸電通道，是華北特高壓交直流主網(wǎng)架的重要組成部分，也是迄今為止輸電距離最長的特高壓交流工程，提高陜北、山西地區(qū)煤炭基地電力外送能力，滿足了山東電網(wǎng)負荷增長需求，實現(xiàn)更大范圍資源優(yōu)化配置。

榆橫—濰坊工程山東段黃河跨越段是目前國內(nèi)黃河跨度最長、鐵塔最高的工程。大跨越工程施工過程遇到的諸多難點，尤其是大跨越架線施工具有展放導線檔距長、弧垂大、導線單位質(zhì)量重等特點，同時存在氣候條件不穩(wěn)定、風振大、地質(zhì)復雜等客觀因素，有必要對大跨越施工相關計算進行探討研究，為施工提供科學、經(jīng)濟的參數(shù)依據(jù)，保證工程施工的順利進行，也為大跨越線路施工提供良好的借鑒。

大河、大江跨越段與普通段架線牽張力的計算依據(jù)不同，一般段架線牽張力計算是由導地線的破斷力反推力進行設備選擇［1］，跨越段的架線施工方案是根據(jù)控制點的弧垂的高低計算牽張力［2］進行設備選擇。

1 黃河跨越段工程簡介

黃河跨越點位于黃河下游濼口—利津窄河段?？缭蕉问加邳S河以北濟南市濟陽縣仁風鎮(zhèn)12S023塔位，止于黃河以南濱州市鄒平縣碼頭鎮(zhèn)12S024塔位。

黃河大跨越長度為3.417 km，采用耐－直－直－直－耐跨越方式，共7基鐵塔，其中直線跨越塔3基，單回路耐張塔4基，跨越黃河檔距為1 315m。

黃河跨越段跨越塔基礎采用灌注樁+高承臺連梁形式，錨塔基礎采用灌注樁+低承臺形式。12S023與12S024基礎除灌注樁及承臺連梁外，還各包括2根沉降觀測樁，12S023配備13根防撞樁。本段跨越塔基礎混凝土總量為34 121.9m3，鋼筋總量為3 804.7 t。

跨越段鐵塔有3種型式，12S022、12S026塔型為MT，全高 81m，單基塔重 267 t；12S023、12S024 塔型為 SKT2，全高 204m，塔重約 1 678 t；12S025塔型為SKT1，全高 140m，塔重 953 t。

跨越段導線采用六分裂的JLHA1/G4A-640/170特強鋼芯高強鋁合金絞線，雙回線路采用逆相序排列。兩根光纜均采用48芯OPGW-300光纜。單回路錨塔與第一基跨越塔間增設JLB14-300鋁包鋼絞線。錨塔均采用6×550 kN盤型耐張絕緣子；12S023、12S024、12S025 跨越塔采用 4×550 kN 盤型懸垂絕緣子。錨塔的每相中間采用兩根管形母線作硬跳支撐，兩端引流線的一側通過與管母相連的2個三變一線夾和大跨越六分裂導線相連，另一側采用管母上2個四變一線夾與一般段八分裂導線相連。

2 黃河跨越段架線相關參數(shù)計算

2.1 黃河跨越段架線牽張力

1）明確最低弧垂控制的位置。本跨越段的限高點位于黃河北岸150m處的楊樹林，高度約為8m。以此高度設為跨越段的弧垂控制點，通過設定導線距地面安全高度，在牽引繩滿足安全系數(shù)的前提下，依次算出牽張力的大小。

2）選擇牽張場。根據(jù)圖紙可知，黃河跨越段的桿塔斷面12S023～12S026鐵塔逐漸降低，一方面從安全性角度出發(fā)，12S022小號側適合做牽引場，12S026大號側做張力場，另一方面從現(xiàn)場實際運輸角度，12S026進場道路較為方便，且占地方面容易協(xié)調(diào)更適合做張力場。故決定在12S021～12S022之間設定為牽引場，12S026～12S027之間設置為張力場。

3）跨越段牽張力的計算。因?qū)Ь€跨越處黃河不通航，以跨河檔黃河北岸楊樹林為控制點，依次以下相導線橫擔中的被牽引繩索弧垂最低點高于北岸楊樹林1m、10m、20m作為牽張力計算的依據(jù)。

按照限距要求，導線的水平張力

式中：T0為導線水平張力，N；G0為導線單位長度自重，N/m；L 為檔距長度，m；f為放線弧垂，m。

計及張力機出口張力，懸點高差引起的自重力，牽引導線通過放線滑車的綜合阻力、滑車數(shù)量以及牽引導線的根數(shù)等［3］因素，牽引力的水平分力計算公式為

式中：PH為牽引力的水平分力，若場地布置符合要求，可近似地將水平分力當作牽引力，N；ε為滑車綜合阻力系數(shù)，計算牽引力時可取 1.012～1.015，計算取1.015；n為施工段內(nèi)放線滑車總個數(shù)；m為同時牽放的子導線根數(shù)。

通過上述計算公式計算牽張力的大小，進而選擇牽張設備。

2.2 導線包絡角及垂直荷載

導線垂直荷載的計算是為選擇放線滑車及懸掛系統(tǒng)的工器具，包絡角的計算是為選擇滑車的懸掛方式。

包絡角

式中：H為架空線最低點水平張力，N；l1、l2為桿塔相鄰兩線檔檔距，m；ω為架空線單位長度自重力，N/m；h1、h2為相鄰線檔懸掛點高差，若共有桿塔較相鄰側桿塔懸掛點高，則h1、h2值取正，反之共有桿塔較相鄰側桿塔懸掛點低， 則h1、h2值取負；φ1、φ2為桿塔前后線檔掛點高差角，（°）；θ前為桿塔右側 （牽引側）架空線懸垂角，（°）；θ后為桿塔左側（張力側）架空線懸垂角，（°）；θ為導線在滑車上的圓心角 （即包絡角），（°）；α為滑車的水平轉(zhuǎn)角，即線路水平轉(zhuǎn)角，（°）。

直線塔垂直荷載

根據(jù)上述包絡角的計算公式，當包絡角大于30°時，需要懸掛雙滑車，然后驗證包絡角是否符合要求；根據(jù)垂直荷載的計算，選擇滑車懸掛配備的工器具的大小及型號。

2.3 地錨受力

根據(jù)設計地質(zhì)勘探報告，黃河跨越段地基土主要由粉質(zhì)黏土、黏土組成。地錨抗拔力計算地質(zhì)條件取值如下［4］：

土質(zhì)為粉質(zhì)黏土，可塑；

土的單位容重 γ=1.6×10-3kg/cm3；

計算抗拔角Φ1=20°。

地錨抗拔力計算，可根據(jù)：

式中：d為地錨寬，m；l為地錨長，m；t為地錨套在土中的斜向長度，m；K為抗拔安全系數(shù)，取值2.5。

根據(jù)上述地錨抗拔力計算，合理配置固定設備所需要的地錨大小。

3 工程應用

通過上述計算，黃大跨越架線施工主牽引機選擇德國ZECK 28 t牽引機；主張力機選擇德國ZECK 24 t張力機，輪徑1 600mm，通過1牽2展放方式進行施工。

導引繩及牽引繩的展放是選用Φ3.5mm迪尼瑪繩為初級導引繩，采用八旋翼飛行器分段展放，連通后一牽一展放Φ6mm迪尼瑪繩。導線滑車中的Φ6mm迪尼瑪繩首先采用一牽三方式牽引3根Φ6mm迪尼瑪繩，分線后再采取一牽一方式分別牽引Φ16mm迪尼瑪繩、Φ18mm防扭鋼絲繩、Φ25mm防扭鋼絲繩及Φ28mm防扭鋼絲繩。導引繩和牽引繩的規(guī)格選用及牽放均滿足對地距離及安全系數(shù)的規(guī)定。

導線滑車根據(jù)DL/T371—2010《架空輸電線路放線滑車》的要求，選用輪徑1 040mm的三輪尼龍掛膠滑車，允許使用荷載200 kN，每基鐵塔均懸掛雙滑車。

主牽引機、主張力機地錨選用15 t大號地錨，埋深2.8m，抗拔力15.5 t，且每臺牽引機、張力機左右分別配置雙地錨。

黃河跨越段單根導線設計緊線張力約93 kN，故采用大牽引機逐根緊線的方式，張力場導線端頭壓接牽引管（牽引管設計允許拉力12 t，使用前已進行拉力試驗），利用Φ28mm防扭鋼絲繩配合28 t牽引機逐根緊線。

黃河跨越段架線采用一牽二的展放方式，每相導線六分裂分3次展放，左右兩回線路獨立展放。兩基跨黃河鐵塔高度217m，設計弧垂6 8m，是弧垂和牽張力的控制檔。一牽二導線的牽引力達13.5 t，張力達到7 t。緊線采用大牽引機逐根緊線，緊線張力實際達到9.4 t，牽引力約10.5 t，通過計算所選擇的工器具型號均滿足要求。

鑒于導線震動、舞動及展放過程異常動態(tài)系數(shù)等的影響，鐵塔受拉力較大，危險性較高，采取鐵塔補強，牽引機、張力機地錨加強，導線臨錨設置兩套錨線系統(tǒng)等必要措施。

4 結語

以跨越段的控制檔距的最低弧垂為切入點算出導地線所受的張力，反推牽引力。通過牽張機出口角度計算牽張機出口的最大牽張力，確定牽張設備型號。根據(jù)牽張場的布置情況及公司現(xiàn)有設備數(shù)量確定牽張方式。通過緊線牽張力確定工器具的型號。根據(jù)垂直荷載及包絡角的計算確定滑車型號及懸掛個數(shù)。核查錨塔兩側地質(zhì)情況，計算牽張設備及導線臨錨的地錨型號大小等。

榆橫—濰坊工程線路工程山東段黃河跨越段3.417 km的雙回路六分裂特高強鋼芯高強鋁合金絞線，在7天內(nèi)安全、順利地完成全部導地線展放。證明根據(jù)本文的受力計算分析選擇的設備、工器具滿足施工要求。