pole & tower erection
简介
输电线路施工中对杆塔构件进行组合和起立的工序。根据杆塔型式、地形和施工条件等的不同，杆塔组立分为整立杆塔和分解组塔两类。混凝土杆常用整体组立，铁塔一般多采用分解组装。
整立杆塔 将杆塔的全部或大部分构件， 在地面组装后，利用起重机械或抱杆等机具，把整基杆塔竖立到预定的位置。常用的整体组立方法有倒落式抱杆整立杆塔， 座腿抱杆、移动起重机或直升飞机整立铁塔等。
倒落式抱杆整立杆塔 将作为整立工具的人字形抱杆跨于杆塔的内侧(或外侧)，牵引抱杆，使抱杆绕着地面的某一定点转动，带动杆塔起立;当杆塔起立至一定角度后，抱杆失效并倒落;随即，杆塔依靠直接牵引而竖立至预定位置，如图1所示。杆塔起立后，随即进行各部位尺寸及位置的调正， 然后进行固定。
整立施工设备主要包括：①固定钢绳系统。其作用是将牵引动力通过抱杆更有效地传递并作用于杆塔，常用的钢绳固定方式有单点固定、两点固定及多点固定三种。②动力及牵引系统。为减小所需动力，牵引常用复滑车组。动力有人力或机动绞磨、手摇或机动绞车、卷扬机、拖拉机等。③人字抱杆。由抱杆本体、抱杆帽、抱杆脚及自动脱落环等部件组成，常用的抱杆有木质、角钢或铝合金角材及钢管抱杆等多种。④制动系统。由滑车组、制动器及地锚等组成，主要用来控制杆根位置或平衡铁塔的水平推力。⑤拉线及绞链。拉线的作用是确保杆塔在整立过程中侧向及牵引方向的稳定， 绞链的作用是固定塔脚并使杆塔绕它转动。
图1 倒落式抱杆整立门型杆塔1—抱杆;2—自动脱落环;3—固定钢绳;4—支垫;5—总牵引钢绳;6—牵引复滑车组;7—动滑车;8—制动钢绳;9—定滑车;10—导向滑车;11—牵引地锚; 12—侧面临时拉线;13—后侧拉线; 14—后侧控制动力
倒落式抱杆整立插腿式铁塔 插腿式铁塔即主角钢插入式基础的铁塔，因其部分塔腿已插入基础内，所以铁塔腿部四根主材与八根斜材是分开的， 而且主材下端距地面约有1 m左右，这给插腿式铁塔整立带来特殊问题。若采用整立地脚螺栓式铁塔的方法整立插腿式铁塔的话，则必须针对插腿式铁塔的特殊问题，设计一个综合系统装置， 该装置安装后既能使铁塔腿部形成整体结构，又具有整体立塔铰链的作用，并使铁塔顺利就位。中国已研究制造了“插腿式铁塔整体立旋转支撑系统装置”，该装置由三部分组成，其各部分的主要作用为：①铰接支撑系统。通过铰接腿(见图2)与制动侧的塔主材及斜材连接组成两个独立的结构， 并与铰链底座旋转系统铰接在一起， 立塔过程中支撑全塔重量。②铰链底座旋转系统。铰链底座简称铰接座(见图3)，与铰接支撑系统铰接。通过该系统与制动地锚之间设置的制动绳索具以及在横线路方向设置的调整工具的调整、制动，以控制铁塔根部位置，保持铁塔稳定和方便就位。③补强支撑系统。由补强腿 (见图4)、水平补强铁和上下支撑补强铁组成，与铰接腿一起使铁塔腿部构成牢固的整体结构。在“插腿式铁塔整体立旋转支撑系统装置”的设计、制造和安装时，采取相应的技术措施， 使其插腿式铁塔在整立过程中不碰插腿，顺利就位。另外，即将就位前拆除牵引侧补强腿及所连构件，先就位牵引侧;拆除铰接支撑系统和铰接底座旋转系统等，就位制动侧。
图2 铰接腿结构图1—主角钢;2—接头角钢; 3—斜材连板
座腿抱杆整立铁塔 倒落式抱杆整立杆塔的推广与发展，适用于整立宽基铁塔。其特点是抱杆直接坐落在被整立铁塔的顶面两个腿上，有效地降低了抱杆的高度。抱杆与塔腿之间采用铰接。为防止塔脚构件变形，需采取相应的补强措施。在铁塔整立过程中，由于抱杆、固定钢绳、铁塔三者之间的相对位置，在抱杆失效前是固定不变的，故有利于安全操作，也简化了施工设计。
图3 铰接座结构图1—主轴;2—轴架;3—加筋板;4—拉板; 5—拉环;6—座板
移动起重机整立杆塔 利用专用的或经过改装的起重机械整立杆塔，具有操作简单可靠、整立过程短等特点。操作方法分为单机作业和双机联合作业两类。
(1)单机作业。先在杆塔基础附近进行杆塔组装(包括装好绝缘子串及放线滑车)，然后利用起重机的吊臂将塔吊离地面，通过调整拉线控制铁塔正确就位。也可利用铰链，使塔腿绕其旋转的方式来整立铁塔，其优点是操作较平稳，且起吊重量较小。
(2)双机联合作业。先用起重机将杆塔旋转起立至与地面夹角30°～ 35°，余下的工作，则由另一台起重机通过直接牵引来完成。其最大优点是不需用专用机械，对第一台起重机也不必进行大量的改制工作。
直升飞机整立杆塔 由于受地形、设备等诸多条件的限制，中国自1987年开始，在少数输电线路的个别地段，采用S—61、BV—234型直升飞机分别整立2.6 t及8.5 t以下的铁塔。其方法是：将铁塔在组装场集中组装后，用直升飞机将整塔直接吊运到塔位进行安装。国外采用直升飞机整立杆塔的基本方法是：在整个线路走廊附近设立几个中间站，在中间站把铁塔组装好后，用直升飞机把整塔连同拉线和绝缘子等，吊往各个塔位，地面作业人员只需将塔腿的底脚和拉线分别固定在相应的基础上，即完成立塔工作。
图4 补强腿结构图1—主角钢; 2—接头垫板;3—斜材连板
分解组塔 将整基铁塔分解成段、片或各个单肢，然后利用抱杆或起重机械等机具，按分段、分片或单肢起吊等方式，自下而上逐段完成整基铁塔的组装工作。主要有外拉线抱杆、内拉线抱杆、摇臂抱杆等方法。
分解组塔一般可不受地形及线路方向等条件的限制，起吊设备也较简易，且适用于各类塔型。分解组塔的缺点是高空作业多，速度慢。为克服分解组塔的不足，近年来，中国推广应用了倒装组塔、移动起重机或直升飞机分解组塔等新工艺。
外拉线抱杆分解组塔 根据抱杆根部固定方式分为外拉线塔身附着抱杆组塔和外拉线内悬浮抱杆组塔。
外拉线塔身附着抱杆抱杆组塔是中国60～70年代110～220 kV输电线路常用的组塔方法，其方法是利用抱杆作为起吊工具，其头部通过一组(通常为四根)锚固于地面的外拉线进行固定与调正，其根部利用钢绳绑固于铁塔主材上。随着塔的组装增高，抱杆也随之升高。这样，使用一套8～12 m长的抱杆，即能组装整基铁塔。塔件起吊可采用单抱杆、双抱杆、四根抱杆等三种方式。单抱杆起吊方式多用于组装窄身杆塔。抱杆通常座在铁塔主材的内侧，称为内附塔上抱杆，可分片或单肢起吊;分段吊装时，抱杆须座在铁塔主材的外侧，则称之为外附塔上抱杆。双抱杆起吊方式(抱杆呈对角布置)适用于根开不超过9 m的较高铁塔或门型塔。四根抱杆起吊方式主要用于大根开、每段主材质量超过1 t的铁塔。
外拉线内悬浮抱杆分解组塔是将抱杆根部用悬浮方法固定，即用四根下拉线(亦称承托钢丝绳)分别固定于铁塔的四根主材上。吊装110～220 kV铁塔时可使用12 m长的抱杆，每次起吊质量不超过1000 kg;吊装500 kV铁塔时，须使用25 m长的抱杆，每次起吊质量不超过1500 kg。
内拉线抱杆分解组塔 是中国于20世纪60年代在外拉线抱杆分解组塔基础上发展的组塔方法。其特点是：①将固定抱杆头部的一组外拉线改为内拉线(即锚固在已经组装好的铁塔顶部主材上);②抱杆根部用一组下拉线(即承托钢绳)进行悬浮式固定，起吊塔件时抱杆基本处于垂直位置;③起吊滑车朝天安装于抱杆顶端，以改善抱杆受力及增加抱杆有效高度。内拉线抱杆组塔适用于分片或单肢起吊，其方法分单吊法和双吊法两种。单吊法是将每段铁塔分为两片，分两次起吊与安装。双吊法是采用一个动力、两套牵引系统，同时起吊、安装两片构件，如图5所示。双吊法不但速度快，且由于两侧对称作业，组装时更平稳可靠。
摇臂抱杆组塔 摇臂抱杆是一种无拉线抱杆， 它是在主抱杆的上部对称布置能上下运动(起落)的吊臂(亦称摇臂)，当一副吊臂起吊塔构件时， 另三副吊臂通过滑车组将吊钩钩在塔脚上， 以保持抱杆的整体平衡。抱杆身部自下而上每隔8～10 m装设一道腰环， 以增加抱杆的稳定性， 并可保证抱杆提升时不致倾倒。通常抱杆采用坐地式， 座于铁塔基础中心处的球铰底座上， 它随铁塔的组装升高采用倒装法接长。坐地式摇臂抱杆的现场布置如图6所示。摇臂抱杆底部亦可采用承托钢丝绳进行悬浮固定。还可在抱杆顶部加装外拉线或内拉线，以提高抱杆的稳定性和承载能力。摇臂抱杆适用于各种地形条件下220～500 kV输电线路自立铁塔、大根开铁塔及高塔的组装。抱杆起吊能力一般为20～25 kN。
图5 双吊法的现场布置1—双轮朝天滑车;2、5—起吊钢绳;3—内拉线抱杆;4—上拉线;6—起吊构件;7—腰滑车;8—朝地滑车;9—调整大绳;10—牵引绳;11—平衡滑车;12—至牵引设备;13—上腰环;14—下拉线;15—下腰环;16—地滑车
特为500 kV输电线路大跨越高塔而设计制造的大型和特大型悬浮式摇臂抱杆，其最大起吊能力为50～100 kN。有的在抱杆底部设置旋转机构， 同时安装转动腰环，使其抱杆变为悬浮式旋转摇臂抱杆，能水平旋转90°，可全方位吊装，大大提高抱杆的抗扭性能和吊装的灵活性。还有的制成特大型悬浮式双摇臂抱杆，其最大起吊能力为100 kN。中国曾用大型和特大型悬浮式摇臂抱杆分解组装161 m和180 m的大跨越高塔。
移动起重机分解组塔 起重机具有起吊重量大、机动灵活、操作安全可靠等特点。常用的移动起重机有汽车式或履带式吊车、塔式吊车等。作业方式分为混合组装和全机械组装两类。
(1)混合组装。将吊车置于塔位中心或两侧， 采用分片或单肢吊装的方法， 分解组装塔腿部和塔身部。余下的部分则采用内拉线抱杆、悬浮式摇臂抱杆或倒装组塔等方法， 继续组装。
(2)全机械组装。一般采用大型吊车， 以分片吊装方法完成整塔的组装。中国曾用内附着式塔吊分解组装过235.75 m的特高塔，塔吊自身设有爬升装置，并可在轨道上行进，塔吊与铁塔间设置了12个固定附着点，以保证整机刚度和稳定，并根据起吊需要，塔吊可接长升高到250 m， 最后利用自身液压顶升装置进行塔吊的拆除工作。
图6 摇臂抱杆现场布置图1—主抱杆;2—吊臂;3—起吊滑车组;4—保险绳;5—调幅滑车组;6—起吊构件;7—控制大绳;8—腰环; 9—双钩紧线器;10—腰环控制绳; 11—巳组好塔身; 12—球铰底座
倒装组塔 利用外装支架或铁塔塔腿作为支承，将铁塔自上而下地逐段吊装组立。中国是从1973年开始采用倒装组塔方法的，起初仅用于安装宽身高塔，后又推广到安装窄身拉线塔。近年来，倒装组塔已用于安装220～500 kV各型铁塔和高塔。常用的方法有全倒装和混合倒装两种。
(1)全倒装。利用工具式倒装支架作支承，对铁塔自上而下地反复进行组装、提升、倒装，主要用于组装窄身塔。
(2)混合倒装。先组装塔腿部，然后以此为支承，整立塔头部;继续以塔腿部为支承，反复组装、提升、倒装塔身部; 最后进行两大段的合拢工作， 如图7所示。宽身塔较多采用混合倒装。
直升飞机分解组塔 在杆塔设计时， 就应根据直升飞机的起吊重量和特点， 确定杆塔的分段及节点构造。吊装时各分段之间，应便于连接、组装。用直升飞机分解组塔，具有快速、优质、作业条件好等特点，故得到了北美和西欧不少国家的重视与推广。中国自1987年开始在少数送电线路的个别地段， 采用S-61型直升飞机分解组装全重5.6 t以下的铁塔，全塔分两段或三段吊装，通过特制的导轨，使吊装的上段与已装的下段实现就位对接，安装速度较高。参见彩图插页第4页12图。
图7 倒装组塔的工作顺序(混合倒装)(a)组装塔腿部; (b)整立塔头部;(c)提升、倒装之一;(d)提升、倒装之二;(e)对接合拢
国外现状 各国的杆塔组立方法，与各自的机械化程度及使用的机械设备有关，美国和加拿大机械化程度较高，西欧、日本次之。大型汽车起重机不仅用于搬运塔材，也越来越多地用于组立杆塔，同时已有不少国家推广采用直升机组立铁塔。美国一般采用履带式吊车、大型汽车起重机整立铁塔，对高大型塔，则用分解组装。日本过去一直沿用分解组塔(采用顶升式抱杆分解组塔)，但近年来，也在扩大机械化施工水平，如采用大型起吊机械组立铁塔。西欧通常采用机动吊杆组塔，大型起吊机械则主要用于交通方便地区。苏联使用钢筋混凝土杆较多，杆塔组立也以发展机械化整立为主。