江蘇省送變電有限公司 陳 彬

江蘇鳳城至梅里500kV線路長江大跨越工程是江蘇境內(nèi)第六條跨江高等級電力通道。工程建成后將能消納風(fēng)電、光伏、特高壓直流等新能源電能，為長三角“碳達(dá)峰”“碳中和”提供支撐，提升蘇南受電能力，對于服務(wù)蘇南負(fù)荷中心需求、助力長三角一體化戰(zhàn)略具有重要意義。工程采用“耐—直—直—耐”跨越方式，線路全長4055m，跨越檔檔距為2550m?？缭剿?85m，建成后為世界最高輸電鐵塔?？缭剿捎娩摴?內(nèi)配環(huán)狀鋼骨構(gòu)件+高強(qiáng)自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)，單基跨越塔重量近6500t，填充混凝土約2300m3，灌注高度200m，為同類型工程之最。

大跨越鐵塔施工過程中人員豎直上下的效率及安全性，是直接影響工程建設(shè)進(jìn)度的關(guān)鍵因素，大跨越鐵塔施工垂直機(jī)械化運(yùn)輸體系已經(jīng)成為工程施工過程中的重要技術(shù)之一。本工程首次在大跨越工程組塔及架線施工過程中應(yīng)用斜線式施工升降機(jī)施工技術(shù)，安全可靠，施工效率高，有效解決了大跨越鐵塔工程施工過程中人員垂直上下運(yùn)輸?shù)碾y題。

1 斜線式施工升降機(jī)在大跨越工程鐵塔上應(yīng)用技術(shù)難點(diǎn)

一是輸電線路大跨越鐵塔不同于一般的建筑物，鐵塔四條主管朝向鐵塔中心有一定的傾斜度，一般民用建筑上使用的升降機(jī)是沿軌道垂直上下運(yùn)行的，如果升降機(jī)要在輸電線路大跨越鐵塔上運(yùn)行，需要研究設(shè)計(jì)一種與鐵塔主管傾斜度近似平行的運(yùn)行軌道。

二是傳統(tǒng)民用建筑的升降機(jī)吊籠是垂直安裝在運(yùn)行軌道上運(yùn)行的，由于大跨越鐵塔主管有一定的傾斜度，因此需要設(shè)計(jì)出一種傾斜式吊籠，不僅要保證吊籠能夠在傾斜軌道上運(yùn)行，而且還要保證吊籠轎廂是沿垂直方向軌跡上行駛。

三是大跨越鐵塔為鋼管結(jié)構(gòu)，主管從上到下的管徑不一致，但斜線式施工升降機(jī)的運(yùn)行軌道必須與鐵塔主管保持近似平行，因此需要設(shè)計(jì)一種附墻架，附墻架能夠滿足主管從上到下管徑不一致而使升降運(yùn)行軌道與主管保持近似平行。

四是輸電線路大跨越工程主要位于長江岸邊及海島上，環(huán)境惡劣，尤其是在臺風(fēng)季節(jié)期間，受大風(fēng)大雨影響比較嚴(yán)重。在惡劣環(huán)境下若使用常規(guī)的電纜線方式對升降機(jī)供電，電纜線容易被大風(fēng)吹刮，存在很大的安全隱患，需要設(shè)計(jì)一種無電纜線的斜線式施工升降機(jī)供電方式，避免惡劣環(huán)境的影響，同時滿足現(xiàn)場使用需求。

五是在大跨越鐵塔組立的過程中可以使用組塔用的雙平臂抱桿進(jìn)行斜線式施工升降機(jī)的安裝工作，升降機(jī)一直要工作至導(dǎo)地線架設(shè)完成后才能拆除，此時雙平臂抱桿已拆除完畢無法進(jìn)行升降機(jī)拆除作業(yè)，需要設(shè)計(jì)一種斜線式施工升降機(jī)拆除系統(tǒng)。

2 技術(shù)原理

2.1 斜線式施工升降機(jī)布置方案

斜線式施工升降機(jī)導(dǎo)軌架沿著特大型輸電線路大跨越線路跨越塔一根主管從下往上布置，呈一定傾斜角，導(dǎo)軌架通過附墻架與主管上預(yù)留的連接耳板采用銷釘連接，導(dǎo)軌架中心與主管中心線保持平行，傾斜角度與主管傾斜角近似相等。斜線式施工升降機(jī)具體布置方案如圖1所示。

圖1 升降機(jī)布置示意圖

2.2 工作原理

斜線式施工升降機(jī)系統(tǒng)傾斜布置安裝在跨越塔單腿主管上，通過調(diào)節(jié)底座使升降機(jī)導(dǎo)軌架與鐵塔主管平行。升降機(jī)導(dǎo)軌架通過連接附墻與主管連接，吊籠通過滾輪安裝在導(dǎo)軌架上，通過電機(jī)驅(qū)動使吊籠在導(dǎo)軌架上上下運(yùn)行。具體工作原理包括：一是采用齒輪齒條傳動方式，傳動系統(tǒng)與吊籠采用銷軸連接。二是傳動立柱與地面法向呈一定傾角，與吊籠銷軸鉸接，上部采用調(diào)節(jié)桿形式與吊籠頂部連接，整個吊籠箱體可實(shí)現(xiàn)角度調(diào)整（0～10°），滿足不同角度的主支腿工況。三是附墻架采用萬向節(jié)式調(diào)節(jié)桿，可實(shí)現(xiàn)上下左右調(diào)節(jié)；附墻連接底座焊接于跨越塔單腿主管上。四是采用變頻控制，電機(jī)采用S1連續(xù)工作制，滿足輸電線路300m以上高塔連續(xù)運(yùn)行使用。五是采用滑觸線無電纜線供電方式，底籠電控接過渡電纜至滑觸線，滑觸線安裝在導(dǎo)軌架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，集電器隨吊籠上下運(yùn)動在滑觸線內(nèi)在滑動。六是通過電機(jī)驅(qū)動齒輪與導(dǎo)軌架上的齒條嚙合，驅(qū)動吊籠上下運(yùn)行。

3 施工升降機(jī)安裝

升降機(jī)安裝包括底籠安裝、導(dǎo)軌架安裝、附墻連接件安裝、吊籠安裝、傳動系統(tǒng)安裝、供電系統(tǒng)安裝、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)加高、系統(tǒng)調(diào)試等環(huán)節(jié)。

3.1 底籠設(shè)置

底籠主要包括底架和防護(hù)圍欄兩部分。一是底架由底架主架和大、小H型架連接而成，四周與地面防護(hù)圍欄相聯(lián)接，中央?yún)^(qū)域?yàn)閷?dǎo)軌架連接底座。主要是承受由導(dǎo)軌架傳遞的軸向載荷。安裝時，底架通過地腳螺栓與升降機(jī)的基礎(chǔ)錨固在一起。二是防護(hù)圍欄由角鋼、鋼板等焊接而成，將升降機(jī)主機(jī)部分包圍起來，形成一個封閉區(qū)域，使升降機(jī)工作時人員不得進(jìn)入該區(qū)域。防護(hù)圍欄上安裝有底籠門并且設(shè)置機(jī)械電氣聯(lián)鎖裝置，只有當(dāng)?shù)趸\在地面靜止時，底籠門才能打開，如底籠門未關(guān)，吊籠將不能啟動，形成有效的安全防護(hù)措施，保證施工升降機(jī)安全運(yùn)行。

3.2 導(dǎo)軌架設(shè)置

導(dǎo)軌架是升降機(jī)的運(yùn)行軌道，分為導(dǎo)軌架基礎(chǔ)座和導(dǎo)軌架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。由于輸電線路大跨越鐵塔不同于常規(guī)建筑物，升降機(jī)附著在大跨越鐵塔一根主管上，主管呈一定的傾斜角度，創(chuàng)新設(shè)計(jì)出一種可調(diào)角度的導(dǎo)軌架基礎(chǔ)座通過鉸接形式來滿足鐵塔主管傾斜度要求。導(dǎo)軌架基礎(chǔ)座由非標(biāo)基礎(chǔ)節(jié)和調(diào)節(jié)桿組成，調(diào)節(jié)螺桿使調(diào)節(jié)桿長度滿足傾斜角度要求[1]。基礎(chǔ)座通過鉸接形式與底架連接。

導(dǎo)軌架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)由長度為1508mm、截面尺寸為 650mm×450mm的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)通過M24高強(qiáng)度螺栓連接組成，螺栓擰緊力不小于700N·m。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)由鋼管、角鋼等焊接而成，其上裝有齒條，通過三個內(nèi)六角螺釘緊固，齒條可拆換。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)四根主弦桿下端焊有錐套，齒條下端設(shè)有定位銷，以便標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝時準(zhǔn)確定位。導(dǎo)軌架通過附墻架與鐵塔主管聯(lián)接。在安全方面，導(dǎo)軌架的頂部和底部均裝有限位裝置，當(dāng)它們與吊籠上的限位開關(guān)相碰時，會使吊籠自動停車或減速，一旦常用的上、下限位開關(guān)發(fā)生故障，三相極限開關(guān)就會切斷總電源使吊籠停車。

3.3 附墻架設(shè)置

附墻架是導(dǎo)軌架與鐵塔主管之間的聯(lián)接部件。由于鐵塔主管由上至下管徑不一致，導(dǎo)致升降機(jī)導(dǎo)軌架與主管之間的間距在不斷變化，為此創(chuàng)新設(shè)計(jì)出一種可調(diào)節(jié)長度的附墻架結(jié)構(gòu)。附墻架的一端用螺栓安裝在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的框架角鋼上，另一端用銷釘安裝在鐵塔主管的耳板上，中間采用螺紋可調(diào)拉桿連接。該結(jié)構(gòu)有效解決了導(dǎo)軌架與主管之間間距不一致的問題，占用的安裝空間小，與鐵塔主管上的其他構(gòu)件互不影響，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全可靠。

3.4 吊籠設(shè)置

吊籠是升降機(jī)用于人員上下的籠狀裝置，是用型鋼、沖孔鋁板及鋼板等焊接而成的全封閉式結(jié)構(gòu)，上下底面均為花紋鋼板，在吊籠內(nèi)部安裝有操作臺，用以控制升降機(jī)的上下運(yùn)動。

為了保證吊籠載人后在斜線式導(dǎo)軌架上運(yùn)行，該裝置設(shè)計(jì)了一種可調(diào)角度的吊籠結(jié)構(gòu)。在吊籠本體和吊籠立柱的上部設(shè)置調(diào)整桿，通過調(diào)節(jié)拉桿長度來匹配吊籠與導(dǎo)軌架的傾斜角度。同時，在吊籠與傳動立柱之間還設(shè)有吊鏈保護(hù)，以保障吊籠在調(diào)節(jié)拉桿失效時，吊籠不傾倒。另外，吊籠立柱上設(shè)有安全鉤以防止吊籠脫離導(dǎo)軌架。

在吊籠上分別設(shè)置單開門和翻板門，且裝有電器連鎖裝置，當(dāng)任何一扇門開啟時吊籠均停止工作，確保吊籠內(nèi)人員的安全。在吊籠頂部設(shè)置由安全欄桿圍住的檢修操作平臺，由吊籠內(nèi)部爬梯通過頂部天窗可到達(dá)檢修平臺，天窗上裝有電氣聯(lián)鎖裝置，打開天窗蓋時，吊籠停止工作，只有天窗蓋關(guān)閉時，吊籠才可工作。為了便于高空供電系統(tǒng)滑觸線安裝，在吊籠頂部專門設(shè)計(jì)了滑觸線安拆平臺，便于高空安裝作業(yè)。

3.5 傳動系統(tǒng)設(shè)置

傳動系統(tǒng)是施工升降機(jī)的重要傳力構(gòu)件，由起重用盤式制動電動機(jī)，斜齒傘齒減速器及傳動齒輪等組成，通過自身輸出小齒輪與導(dǎo)軌架上的齒條嚙合，驅(qū)動吊籠上下運(yùn)行。齒輪減速器（減速比1：16.6），傳動效率高達(dá)95%，電機(jī)采用S1連續(xù)工作制，速度在0～60 m/min，滿足輸電線路300m以上大跨越鐵塔連續(xù)運(yùn)行使用。該系統(tǒng)上安裝了超載限制器，當(dāng)載重量超過設(shè)計(jì)值時，電動機(jī)無法啟動。整個傳動系統(tǒng)通過銷軸與吊籠立柱鉸接相連。

3.6 供電系統(tǒng)設(shè)置

供電系統(tǒng)是施工升降機(jī)電力輸送的裝置，采用變頻控制。供電系統(tǒng)采用無電纜滑觸線形式，滑觸線外殼采用優(yōu)質(zhì)絕緣材料，不受風(fēng)雨等惡劣天氣影響，安全可靠，經(jīng)濟(jì)適用；滑觸線可隨升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的高度加高，與傳統(tǒng)電纜線相比使用壽命長，連接更牢固?；|線為35 m2，底籠電控箱與滑觸線通過電纜線連接，滑觸線安裝在導(dǎo)軌架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，集電器隨吊籠上下運(yùn)動在滑觸線內(nèi)在滑動。單根滑觸線長度3m。

3.7 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)加高

隨著鐵塔組立高度的不斷提升，升降機(jī)的起升高度也需要不斷提高。在地面將升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組裝好，利用組塔施工期間的起重設(shè)備吊裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，與事先安裝在塔身主管上的附墻連接，至所需高度后，安裝導(dǎo)軌架限位碰塊。安裝過程中應(yīng)按時檢查其垂直度，并及時進(jìn)行調(diào)整。然后進(jìn)行滑觸線安裝，通電后進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試完成后方可進(jìn)行正常施工運(yùn)行。

3.8 系統(tǒng)調(diào)試

安裝完成后，對升降機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行整體聯(lián)機(jī)聯(lián)調(diào)。調(diào)試內(nèi)容包括：一是檢查導(dǎo)軌架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的垂直度是否符合要求；二是檢查導(dǎo)向滑輪的間隙、背輪與齒條的間隙、齒輪與齒條的嚙合間隙是否符合要求；三是檢查上下限位開關(guān)是否靈敏可靠；四是檢查滑觸線集電器運(yùn)行通暢性；五是調(diào)整吊籠與驅(qū)動裝置的對稱度；六是調(diào)整齒輪齒條的黏合間隙和平面度；七是調(diào)整吊籠和驅(qū)動裝置的耳板位置。

4 施工升降機(jī)型式試驗(yàn)

施工升降機(jī)型式試驗(yàn)項(xiàng)目主要有：載荷檢驗(yàn)、墜落試驗(yàn)、安全裝置檢驗(yàn)，型式試驗(yàn)如圖2所示。

一是載荷檢驗(yàn)。載荷試驗(yàn)分為空載試驗(yàn)、額定載荷試驗(yàn)、超載試驗(yàn)?？蛰d試驗(yàn)規(guī)定要求為：全程不少于三次循環(huán)，安全裝置應(yīng)靈活可靠，起、制動正常，無瞬時滑移現(xiàn)象，運(yùn)行平穩(wěn)，無異常響聲。額定載荷試驗(yàn)規(guī)定要求為：在運(yùn)行試驗(yàn)中，吊籠內(nèi)裝額定載荷，外偏、內(nèi)偏按樣機(jī)接電持續(xù)率全程各連續(xù)運(yùn)行30min，每個循環(huán)升降過程不少于一次制動。運(yùn)行平穩(wěn)，無振顫、沖擊現(xiàn)象，起、制動正常。超載試驗(yàn)規(guī)定要求為：125%額載均布，全程不少于三個循環(huán)運(yùn)行試驗(yàn)，應(yīng)運(yùn)行平穩(wěn)，起、制動正常，無異常響聲。

二是墜落試驗(yàn)。吊籠以額定速度上升3～10m，按墜落試驗(yàn)按鈕，吊籠可靠制停。制停距離0.20～1.60m。其電氣聯(lián)鎖開關(guān)應(yīng)動作，升降機(jī)結(jié)構(gòu)無任何損壞。

三是安全裝置檢驗(yàn)。安全裝置檢驗(yàn)項(xiàng)目主要有：防護(hù)圍欄及圍欄門聯(lián)鎖保護(hù)、吊籠頂部防護(hù)、吊籠頂部天窗安全保護(hù)裝置、吊籠門聯(lián)鎖保護(hù)裝置、吊籠安全鉤、超載保護(hù)、上下限位開關(guān)、極限開關(guān)、防沖頂開關(guān)、機(jī)械防沖頂措施等。

圖2 施工升降機(jī)型式試驗(yàn)

5 升降機(jī)拆除

當(dāng)施工作業(yè)結(jié)束后需要進(jìn)行施工升降機(jī)拆除，拆卸的方式和順序基本上與安裝的方式和順序相反。施工結(jié)束，現(xiàn)場組塔的大型起重設(shè)備已經(jīng)拆除完畢，無法利用其進(jìn)行升降機(jī)拆除作業(yè)。該升降機(jī)系統(tǒng)設(shè)置有自拆除的吊桿裝置，由吊桿底架、微型電動葫蘆及吊臂結(jié)構(gòu)組成，使用時吊桿安裝在吊籠頂上的吊桿插孔座中，采用電動方式控制被吊物的起升和下降。

將加節(jié)按鈕盒接線接至吊籠內(nèi)電控箱的相應(yīng)接線端上，并將電控箱內(nèi)的轉(zhuǎn)換開關(guān)處至“檢修”位置，再將加節(jié)按鈕盒置于吊籠頂部，完成了在吊籠頂部操縱吊籠上下運(yùn)行的準(zhǔn)備。在吊籠頂部裝上吊桿，完成接線工作。自上而下同步與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拆除附墻架、滑觸線和固定鐵件。

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)剩余高度不超過40m，利用汽車吊拆除標(biāo)準(zhǔn)節(jié)及其附件。導(dǎo)軌架應(yīng)保留3～4節(jié)最后拆除。然后使用汽車吊依次吊離傳動系統(tǒng)、吊籠、底架圍欄、底架、剩余標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，完成升降機(jī)拆除工作。

6 社會效益和經(jīng)濟(jì)效益分析

斜線式施工升降機(jī)作為大跨越組塔及架線施工過程中的人員運(yùn)輸?shù)氖┕ぱb備，現(xiàn)場安裝及操作方便，極大地降低了工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)約時間，提高了施工作業(yè)工效，有力地推進(jìn)了全過程機(jī)械化施工，減少高空移動風(fēng)險，保證人身安全。采用輸電線路大跨越塔斜線式施工升降機(jī)進(jìn)行大跨越工程組塔及架線施工過程中的人員垂直運(yùn)輸可以作為一種標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)用化的作業(yè)方法加以推廣應(yīng)用，具有較高的應(yīng)用價值。

采用斜線式施工升降機(jī)進(jìn)行人員上下鐵塔垂直運(yùn)輸作業(yè)，極大地減少了施工作業(yè)工期，施工升降機(jī)安裝高度按照330m考慮，節(jié)約工人上下登塔約1.5h /趟（往返），每天約3h，立塔架線按210天有效工期計(jì)算，節(jié)省出630h作業(yè)時間，節(jié)省工期近2個月。

7 工程應(yīng)用

江蘇鳳城至梅里500kV線路長江大跨越工程北岸跨越點(diǎn)，位于靖江市新橋鎮(zhèn)孝化村財(cái)神圩附近，南岸跨越點(diǎn)位于江陰市利港鎮(zhèn)黃丹村同興圩附近，采用“耐—直—直—耐”跨越方式，耐張段長度為4.055km，檔距分布為755m、2550m、750m，共新建6基鐵塔，跨越塔2基，錨塔4基，按同壓雙回路架設(shè)。工程跨越塔全高385m，斜線式施工升降機(jī)安裝于跨越塔B腿主管，傾斜角7.4°，工作高度332m。

南陽—荊門—長沙1000kV特高壓交流輸變電工程螺山長江大跨越左岸位于洪湖市螺山鎮(zhèn)東側(cè)，右岸位于湖南省臨湘市江南鎮(zhèn)西側(cè)，主跨檔檔距2415m，兩岸采用相同的雙回路直線跨越塔?？缭剿殡p回路三層橫擔(dān)垂直排列鼓型塔，全高371m。斜線式施工升降機(jī)安裝于跨越塔B腿主管，工作高度291.5m。

8 結(jié)語

斜線式施工升降機(jī)成功應(yīng)用于江蘇鳳城至梅里500kV長江大跨越工程及南陽—荊門—長沙1000kV特高壓交流輸變電工程螺山長江大跨越工程，證明了該系統(tǒng)的可行性，解決了人員垂直運(yùn)輸?shù)氖┕るy題，不僅節(jié)約了時間，還降低了作業(yè)人員的體力消耗，減少高空移動風(fēng)險，安全性高，安裝及操作簡單，工作效率高，為后續(xù)同類型大跨越工程施工提供了很好的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。