1 000 k V特高压工程直升机吊装钢管塔技术的应用研究

乔　军，赵凤海，吴　刚

（河北电力工程监理有限公司，石家庄 050000）

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1 000 k V特高压工程直升机吊装钢管塔技术的应用研究

乔军，赵凤海，吴刚

（河北电力工程监理有限公司，石家庄 050000）

通过介绍国内外电力行业直升机吊装组塔应用情况，从直升机选型、塔腿、塔身、上下横担等关键部位吊装过程，介绍了锡盟-山东1 000 k V特高压交流输电线路工程直升机吊装组塔技术，分析直升机吊装组塔在该项目应用情况，由应用效果可知，该项技术有利于引领并提升特高压输电线路施工机械化水平和建设能力，填补了我国电力特高压工程钢管塔组塔技术空白。

直升机；特高压工程；组塔技术；钢管塔

0　引言

目前铁塔组立方法主要包括抱杆组塔、流动式起重机、塔式起重机等多种施工方法［1］。由于特高压工程钢管型铁塔具有塔段重，框架结构几何尺寸大的特点，利用上述组塔方法组立完成铁塔耗时较长，急需引进新的施工技术来解决工程建设工期紧的突出问题。而直升机组塔能够大大缩短工期，此项技术在国外上世纪50年代就开始探索应用，1975年美国69基π型杆被暴风损坏，当时动用埃里克森直升机，只用2个星期就完成了旧塔拆除、新塔吊装、架设新导线的全部工作［2］。美国华盛顿州的一条230 k V线路改建时，曾在8 h的工作时间内，拆运走62基铁塔，大大加快了施工速度［3］。

我国于20世纪80年代开始应用直升机完成架空输电线路施工，然而由于相关技术不够成熟等原因，经过十年尝试后一度停滞，随着空地作业技术不断成熟，近年来直升机在电力行业的应用又陆续开始研究实施［4-7］，主要在电力巡线、展放导引绳等技术方面应用较多，目前积累的经验也相对丰富［8-9］，但受制造水平、飞行员技术、专业吊挂机具设备等因素制约，直升机组塔吊装施工市场一直存在局限，近年来国家电网公司在特高压交、直流示范工程中进行了直升机组塔施工的探索和试验工作［10-11］，但对于直升机吊装组塔整个过程论述较少，下文以锡盟-山东工程直升机组塔工作为依托，介绍整个组塔施工过程，为后续直升机在特高压工程中实践应用，提供一定得技术支持。

1　直升机与铁塔参数

与传统特高压采用抱杆或吊车进行分解组塔不同，该项目进行直升机吊装组塔试点，据前期调查研究，国际上现有直升机型仅有俄罗斯Mi-26T和美国S-64F直升机可满足特高压铁塔吊装质量要求。经反复论证、比选，最终选定能够对直升机和吊件进行微调控制的S-64F机型，该机号称“空中吊车”，吊挂系统具有抗旋转装置，如图1所示。采用直升机吊装特高压铁塔，在世界上尚属首次，因此该项目是一件极具挑战性的创新工作。

图1　S-64F机型尺寸

1.1直升机参数

依据本作业地点海拔高程、作业期内气温条件、安全裕度等综合原因，确定本吊装项目该机型外载荷工具钩以下单吊质量上限为9.4 t，其相应的性能参数如下：该机就位精度25.4 mm、有抗旋转器。机身全长27.90 m，高7.72 m，主翼直径22.7 m。空载机身质量约9 980 kg，最大巡航速度192 km/h。飞行乘组标准为2个双重控制，后视观察站1个。消耗燃油550加仑/h（平均2 082 L）。

1.2杆塔参数

直升机吊装铁塔作业项目位于河北遵化市，计划组立北京送变电公司标段双回路钢管塔3基。铁塔基本参数如表1所示。

表1　直升机吊装铁塔基本参数

2　铁塔吊装组立流程

铁塔吊装前首先需要进行吊装准备，包括直升机入关组装、场地平整和工器具加工验收，该工程使用的工器具分为专用和常规工具两类。专用工具由通航公司研发，包括导轨（塔腿导轨、塔身导轨、横担导轨）、地脚螺栓保护套、定位销、卡锁、主柱吊具、法兰精调装置、可调硬支撑等7种工器具。常规工具包括但不限于吊绳、挂环等。前期准备就绪后，根据图纸进行铁塔地面分段人工组装，地面组装的杆件，必须找平垫实，尺寸检查无误后方可紧固螺栓，杆件吊装前进行验收，然后进行起吊作业，在吊件空中就位后，进行人工对螺栓逐段紧固安装，每一塔段吊装完成后，应及时对塔体作垂直度跟踪检查，螺栓紧固达标，确保符合规定，方可进行下段组装，最后进行整塔验收，完成直升机吊装组塔施工，作业流程如图2所示。

图2　直升机组塔施工作业流程

3　铁塔吊装组立方法

该项目主要采取人工地面整段组装完成后，由直升机分段吊装与人工辅助配合的施工模式，逐段完成各段和横担的吊装、就位任务，现以3S061号塔为例介绍其关键部位组立方法，其结构如图3所示，其中1号至26号为杆塔吊装节点序号。

3.1关键部位吊装过程

3.1.1塔腿26号+24号吊装

塔腿设计质量为29.88 t，超过直升机最大荷载，将其分解后，1/4塔腿段预估吊装质量为7.47 t，附加物质量0.2 t，合计约7.67 t。采用分解吊装加人工组合的方式，来完成塔腿整段的组装工作，其吊装示意如图4所示。

图3　3S061杆塔结构（单位：m）

图4　塔腿吊装示意

吊运安装步骤：

a.直升机飞抵料场吊件上方，下降至工作钩接近地面，施工人员对吊件进行吊挂，其中塔腿段在料场组装时，顶部安装导轨与定位销，附着在法兰盘下筋板上预设的安装孔内。

b.指挥直升机上升，携吊件飞至施工点，在塔腿基础上安装塔腿导轨和地脚螺栓保护套，地脚导轨每腿3个，1个安装塔腿对角线内侧，其余2个与其成90°布置，在地脚螺栓上做与法兰盘对应的记号，地脚螺栓的保护通过在螺栓上预装螺栓保护帽的方式，该螺栓保护帽兼有导向功能。

c.直升机携挂吊件至塔位上空悬停，由地面指挥直升机下降至吊件接近基础面时，施工人员将绑扎在吊件上的临时拉线解开，拉至与地面已准备好的拉线进行连接。

d.施工人员采用推拉方式转动塔腿主柱，令地脚法兰盘眼孔对准地脚螺栓，由飞行方地面负责人通知直升机下降，吊段借助基础上设置的外挡导轨，下落穿入地脚螺栓。

e.塔腿就位稳妥后，迅速将拉线固定好。

f.直升机脱开工作钩，返回料场。

3.1.2塔腿上方最重段23号塔身吊装

该段质量为9.16 t，段高6.5 m，此段是全塔最大质量段之一，对直升机吊重考验最大，吊装时不安装休息平台，可安装脚钉、爬梯等附属设施。在此基础上增加导轨0.4 t、吊点绳及X拉线等0.5 t，合计0.9 t，预估起吊质量为9.40 t。塔身段导轨布置在铁塔的4个角上，每付导轨分为两部分：导轨和限位装置。塔身段导轨的作用是引导上下塔段进行对接，实现初步定位。导轨斜面部分和垂直线的角度为23°该段采取整段吊装方式。吊点绳选4根，ϕ22 mm钢丝绳，长度定为5.0 m，吊装示意如图5所示。其他塔身6号、8号及10-17号吊装与23号塔身吊装类似采用地面组装，直升机整体吊装方法。

图5　塔腿上方最重段吊装示意

3.1.3下横担吊装

分解横担4号段，内侧段②与9号组合吊装，塔身下横担9号质量为6.83 t，段高4.3 m，加两内侧段②后质量约8.4 t，在此基础上，增加导轨0.4 t、吊点绳0.4 t，预估起吊质量为9.2 t。吊装时，除走道、扶手外，其它9号构件包括爬梯、脚钉等附属设施均一起直升机吊装。起吊时吊点绳用ϕ22mm，长1.5 m，吊点绳挂点在9号段主柱。9段主材上方安装导轨，对角线法兰盘上安装4个自动式卡锁，并在塔身上部平面打交叉拉线。

外侧下横担吊装：4号外侧段部分单独起吊，2个吊装段均由直升机吊装。该吊装段质量约为2.20 t，在此基础上，增加导轨0.4 t、吊点绳0.2 t，预估起吊质量为2.80 t。直升机在吊装过程中，缓缓下降，使横担上主材先就位，然后以此为中心点，缓缓放下塔段，使下主材以旋转方式与塔身横向对接，完成就位。在此过程中如出现一侧挂钩入位而另一侧迟迟未能入位时，为确保在5 min内完成就位此时需人工辅助挂钩入位。中横担7号与3号吊装方法与下横担类似。

3.1.4上横担外侧吊装

a.横担2号外侧段与1号地线支架组合，分2次吊装。每个吊段质量约为1.85t。在此基础上，增加导轨0.4 t、吊点绳0.2 t，预估起吊质量为2.45 t。

b.横担对接就位导轨形式，采取用挂钩式导轨吊装1号+2号段。

c.2号外侧段与1号吊点绳长塔段内侧吊点绳长1.5 m，塔段外侧吊点绳长1.0 m。此段直升机将使用四方架进行吊装。

3.2直升机吊装作业特点分析

本次吊装项目具有“两多、一难、一少”的突出特点，既“技术难点多、协调单位多、施工难度大、可参考经验少”。与传统特高压线路铁塔组立方式有较大区别，主要表现在：

多作业面模式：不同于以往线路工程单基铁塔组立时只有一处作业面，直升机吊装铁塔（特别是3S062、3S064两基流水作业）有地面组料场、吊装塔位等多个施工作业面。

施工工艺复杂：由于直升机吊装铁塔采取分塔段整体吊装方式，为减少塔段形变，确保塔段顺利对接，需在部分塔段安装导轨、定位销、拉线等附件，且安装精度要求高。同时在每塔段就位后都要对各点根开仔细测量，尺寸校正，整体施工环节较多，工艺较为复杂。

组织管理水平要求高：直升机吊装铁塔作业涉及多个专业领域，多个参建单位，通信方式多样并涉及语言翻译，要求人员心理素质过硬，作业带来的噪音、风压、沙尘等不利因素给登塔人员带来较大心理压力。需项目参建各单位统一组织模式，协同配合，提升人机配合作业心理素质。

4　结论

以锡盟-山东工程直升机吊装组塔的成功实施为例，从机型引进、技术方案、机具研发、空域协调等多个角度阐述了重型直升机吊装组立特高压钢管铁塔技术，可得出如下结论。

a.该工程针对直升机吊装组塔方式，研发应用了7种专用工器具，设计根据直升机吊装能力对现有塔型进行节点优化，在原有普通塔型上加装吊点、防扭部分，这对后续工程类似铁塔设计和相关器具最优配备提供可靠的参考性。

b.该项目制定了人员配置、初步青苗试验占地、航油保障等专项方案，在满足作业需求的同时，确保精简最优化，依据本次组立情况，可为规模化开展吊装、运输作业提供经济合理化建议。

c.直升机吊装组立三基同塔双回铁塔共计用时6.65 h，较一般组塔施工技术，大大缩减了时间，直升机组塔施工技术的引进，将为解决工程建设工期压力紧的问题提供新的突破口。

d.由于直升机参与基建施工横跨电力与航空两大领域，且该工程为世界首次特高压直升机吊装组塔，其顺利实施，将为后续国内电网施工建设提供宝贵参考依据。

［1］ DL/T 5289-2013，1 000 k V架空输电线路铁塔组立施工工艺导则［S］.

［2］ 岑阿毛.飞机在国外输电线路中的使用［J］.电力建设，1984，（3）：77-85.

［3］ 盛大凯，黄克信.关于应用直升机进行输电线路施工的思考［J］.电力建设.2008，29（08）：44-49.

［4］ 李国兴.我国直升机电力作业的现状与发展［J］.电力设备，2006，7（3）：41-45.

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［7］ 孙竹森，李震宇.特高压交流试验示范工程现场建设管理机制研究［J］.电网技术，2008，32（13）：5-9.

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［11］ 刘伟东，段文远，沈 建，等.高海拔环境直升机吊装组塔作业技术研究［J］.飞行设计，2013，33（6）：64-67.

本文责任编辑：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

乔 军（1987—），男，工程师，主要从事输电线路和电力工程自动化方面研究工作。