Транспортные и такелажные работы на линиях электропередачи - Такелажные работы при сооружении опор ВЛ

Металлические опоры представляют собой тяжелые, крупноразмерные и длинномерные конструкции, состоящие из многих (иногда нескольких тысяч) собираемых деталей, общей массой от нескольких тонн и до 200-300 т каждая, высотой от поверхности земли в установленном виде от 10-20 и до 200 м и более. Сборка и подъем (установка) собранных опор требует выполнения сложных такелажных работ, использования как обычных, так и специальных грузоподъемных машин и комплектования многих такелажных приспособлений.
Наиболее распространенные металлические решетчатые широкобазные опоры ВЛ 110-500 кВ устанавливают чаще всего на фундаменты, состоящие из четырех железобетонных подножников, каждый из которых монтируют в отдельном котловане с помощью грузоподъемного крана, как это показано на рис. 21. Опору обычно собирают на земле около фундамента в горизонтальном положении, если для этого имеется свободная площадка. Затем опору поднимают в вертикальное положение, используя различные способы в зависимости от имеющихся механизмов. При отсутствии мощных грузоподъемных кранов с большой высотой подъема крюка, т.е. когда нельзя непосредственно поднять опору с земли за верхнюю ее часть и опустить ее (в вертикальном положении) на фундамент, опору поднимают поворотом вокруг оси шарниров, укрепляемых к «ногам» (пятам) опоры и к подножникам (рис. 28). Схемы подъема и необходимый такелаж для типовых опор указаны в технологических картах и ППР. Для подъема нетиповых опор карты может не оказаться, и тогда рассчитывают усилия по схеме подъема и по ним подбирают механизмы и такелаж.

Рис. 28. Графическое определение усилий в начальный момент подъема опоры (А) и в момент выхода стрелы из работы (б):
1 — опора; 2 — канаты от опоры к стреле (вожжи); 3 — монтажная А-образная стрела; 4 — шарнир, прикрепленный к первому подножнику (второй шарнир и второй подножник расположены сзади и не видны); 5 — третий подножник (четвертый не виден)

Для определения усилий удобно вычертить схему в определенном масштабе, пользуясь миллиметровой бумагой аналогично описанному выше построению для расчета стропов. Направление силы тяжести опоры R, приложенной к центру тяжести опоры, продолжают вверх до пересечения с направлением «вожжей», т.е. канатов, соединяющих опору с оголовником монтажной стрелы. Из найденной точки пересечения откладывают силу тяжести соответственно массе опоры 10,96 т или силе около 108 кН вниз в определенном масштабе, например 1 см = = 10 кН. Такой масштаб упростит дальнейшее определение усилий в элементах такелажа.
Соединяют точку пересечения Б с точкой А, в которой находится первый шарнир, скрепляющий ногу опоры с первым подножником (второй подножник расположен сзади и на изображенной проекции не виден). Вычерчивают параллелограмм сил, в котором сила тяжести (108 кН) будет диагональю, а усилие в вожжах в начале подъема (его значение 91 кН определяют по масштабу) и опорная реакция в точке А (62 кН) образуют стороны. Найденную реакцию (62 кН) откладывают в том же направлении от точки А, строят еще один параллелограмм сил и находят вертикальную (29 кН) и горизонтальную (52 кН) составляющие опорной реакции, что необходимо для решения вопроса временного укрепления подножников во избежание их смещения при подъеме опоры.
Для определения усилий в тяговом тросе строят новый параллелограмм, вершиной которого будет верх монтажной стрелы, сторонами - найденное ранее усилие в вожжах (91 кН) и искомое усилие в тяговом тросе (60 кН), а диагональю - сжимающее усилие в стреле. Так же можно определить возникающие усилия в любой момент подъема опоры, при любом ее положении, а определив наибольшие усилия, выбрать по ним такелаж и механизмы. В приведенной схеме наибольшие усилия возникают: в тяговом тросе, вожжах и падающей А-образной стреле - в начальный момент подъема (рис. 28, а); на подножниках — при подъеме опоры на 35-45° (рис. 28, б); в тормозном тросе — при подходе опоры к вертикали.
Схемы подъема более высоких и тяжелых опор могут быть значительно сложнее приведенной выше. Например, при больших тяговых усилиях, когда мощность имеющихся машин недостаточна, в схему вводят полиспасты; для установки тяжелых стрел - подстрелки; при определении усилий учитывают массу монтажной стрелы, а также дополнительные нагрузки от ветра, могущего возникнуть во время подъема. Еще сложнее схемы подъема описываемым способом поворота У-образных опор, имеющих лишь одну точку опирания на фундамент и несколько оттяжек, и опор с гибкими траверсами.
Подбор такелажных средств значительно упрощается при использовании мощных грузоподъемных кранов, однако стоимость работ при этом снижается не всегда, что нужно учитывать при составлении вариантов ППР.
Самоходный кран «Либхер» (Германия) имеет максимальную грузоподъемность 320 т. При высоте подъема крюка 109,6 м и вылете стрелы 21 м его грузоподъемность составляет 37 т. Данные такого крана позволяют отказаться от монтажных стрел при установке опор высотой до 100 м. Имеется опыт монтажа таким краном переходных опор через р. Иртыш, при этом появилась возможность монтажа на стесненной площадке и отказа от сложных якорей, громоздкой падающей стрелы и такелажа. Срок монтажа перехода сократился почти втрое, а себестоимость не увеличилась несмотря на высокую стоимость аренды крана.
Кран смонтирован на восьмиосном автомобильном ходу, имеет скорость передвижения в транспортном положении 60 км/ч, может работать в башенном, стреловом либо комбинированном вариантах. Использование на монтаже высоких опор обычных строительных башенных кранов обходится дороже. В стесненных условиях (застроенная местность, горы), где нельзя собрать опору в горизонтальном положении на монтажной площадке, иногда монтируют опоры способом вертикального наращивания, применяя самоподъемный кран или монтажные стрелы, но при этом увеличивается объем верхолазных работ и требуется много монтажных приспособлений, лестниц, такелажа.
Накоплен большой отечественный опыт конструирования, изготовления и применения экспериментальных образцов специальных кранов - установщиков металлических опор. Одна из таких конструкций описана ниже, другие приведены в [1,5].
Грузоподъемность и высота подъема крюка автомобильных и гусеничных самоходных кранов установок, обычно используемых в электросетевом строительстве, недостаточны для непосредственной («на взвес») установки металлических опор ВЛ 220—1500 кВ. Поэтому наиболее частым способом подъема таких опор является поворот вокруг шарниров с применением падающей стрелы, комплекта такелажа и многих механизмов, хотя такой способ малопроизводителен и требует больших трудозатрат. Для повышения технологичности и эффективности работ по подъему опор конструкторские и строительные организации разработали, изготовили и успешно применили ряд образцов новых механизмов.
Специальное грузоподъемное устройство (рис. 29) было разработано сотрудниками треста Сибэлектросетьстрой и Новосибирского филиала Оргэнергостроя. Анализ результатов испытания этого устройства на строительстве ВЛ 1150 кВ показал, что оно позволяет резко сократить число механизмов, требуемых при работе по обычной технологии, и улучшает технико-экономические показатели строительства. Так, при установке каждой промежуточной опоры типа ПОГ-1150-1 стоимость работ снижается на 0,6 тыс. руб., трудозатраты уменьшаются в 5,5 раз, экономится около тонны дизельного топлива. Состав бригады уменьшается с 15 до 6 чел., в то же время сменная производительность бригады повышается почти втрое (табл. 19).


Рис. 29. Схема грузоподъемного устройства, испытанного на установке опор ВЛ 1150 кВ Экибастуз-Барнаул:

1 — генератор трехфазного тока; 2 — шарнир; 3 — платформа; 4 — телескопическая стрела; 5 — каретка стрелы; 6 — гусеничная тележка; 7 — выносные

опоры; 8 — гидравлические аутригеры

Устройство представляет собой прицепной электрический кран повышенной проходимости с гусеничной тележкой и трактором-тягачом Т-130МГ. Жесткая рама шарнирно соединена с крановой стрелой. Решетчатая телескопическая стрела, состоящая из трех секций (18; 18 и 20 м) в сложенном транспортном положении укладывается на транспортную платформу.

Таблица 19. Показатели использования специального грузоподъемного устройства

Электрические лебедки и другие механизмы, обеспечивающие работу грузоподъемного устройства, питаются энергией от трактора-тягача, где установлен электрогенератор трехфазного тока мощностью 65 кВт, приводимый от переднего вала отбора мощности трактора. Для повышения устойчивости предусмотрены выносные опоры, а также аутригеры, позволяющие отцепить тягач [7].
Техническая характеристика кранового специального устройства:
Предельная высота подъема крюка, м           47
Наибольший вылет стрелы, м   15
Наибольшая грузоподъемность (при вылете стрелы 5 м), т... 30
Скорость подъема груза, м/мин            3
Транспортная скорость, м/ч       5
Преодолеваемый уклон пути, град      15
Среднее давление на грунт, МПа        0,08
Габариты в транспортном положении (длина х ширина х высота), м    29x4x4
Установленная суммарная мощность электродвигателей, кВт 90 Конструктивная масса вместе с базовой машиной, т          45
Железобетонные опоры обычно закрепляют непосредственно в грунте, их фундаментами служат нижние части стоек опор, опускаемые в просверленные в грунте котлованы. Образуемые пазухи между стойкой и стенками котлована засыпают песчано-гравийной смесью при тщательном трамбовании. Для повышения прочности закрепления иногда устанавливают дополнительные элементы (подземные ригели и др.).
Сравнительно легкие (до 3 т) железобетонные опоры прямоугольного сечения (изготовляемые методом вибрирования) преимущественно устанавливают серийно выпускаемыми отечественной промышленностью бурильно-крановыми машинами на гусеничном или автомобильном ходу, выполняющими весь цикл работ по установке опор. Применяют также краны общего назначения и отдельно - бурильные машины, однако на BЛ 0,4-35 кВ более рационально использовать универсальные бурильно-крановые машины.
На ВЛ 110-500 кВ (иногда и на линиях 35 и 750 кВ) устанавливают железобетонные опоры, имеющие стойки цилиндрического сечения (центрифугированные), масса таких опор в собранном виде, т. е. вместе с металлическими траверсами, тросостойками составляет от 5 до 11 т, а длина стоек 22-26 м. Бурильно-крановые машины для таких опор пока отсутствуют; для их установки применяют две машины: бурильную, образующую цилиндрический котлован, и кран - установщик опор, а при его отсутствии - серийный кран общего назначения. Многие годы широко использовали краны - установщики железобетонных опор грузоподъемностью 7 т, затем 8 т (КВЛ-8). В настоящее время разработаны конструкции и изготовлены образцы новых кранов грузоподъемностью 12 т, которые монтируют на тракторе с удлиненными или уширенными гусеницами, что обеспечивает удовлетворительную проходимость по трассе. Собранную опору в двух точках стропят к опущенной стреле крана, поворотом стрелы поднимают в вертикальное положение и в таком положении опускают в котлован без дополнительных приспособлений  и применения ручного труда (рис. 30). Сложнее работа с краном общего назначения, когда комель опоры направляют в котлован ручными растяжками (рис. 30, б).

Рис. 30. Установка железобетонной опоры в пробуренный котлован краном — установщиком опор (а) и краном общего назначения (б):
1 — грузоподъемный кран; 2 — полуавтоматический строп; 3 — растяжки

При длительной работе кранов КВЛ-8А на строительстве ВЛ были выявлены некоторые их конструктивные недостатки. Так, электромагнитные муфты, с помощью которых работает двухбарабанная лебедка, часто выходят из строя из-за вибрации и тряски. Недостаточно тщательные изготовление и тарировка пружин муфт-тормозов, установленных на каждом барабане лебедки, приводят к недопустимым отказам в их работе. Кроме того, хотя большинство типов железобетонных опор имеет проектную массу менее 8 т, т.е. в пределах грузоподъемности крана (8 т), фактически кран часто работает с перегрузкой, так как многие опоры имеют массу более 8 т, что объясняется допуском на их изготовление (10%) и частым превышением этого допуска. Превышение грузоподъемности при монтаже опор сокращает срок службы стрел крана, их приходится периодически ремонтировать, а иногда и заменять новыми.
Для повышения надежности выпускаемого Оргэнергостроем крана разработана модернизованная его конструкция КВЛ-8М в двух модификациях:
кран КВЛ-8М.1 на базе гусеничного трактора Т-130МБ (болотоходного) предназначен для установки опор на слабых грунтах;
кран КВЛ-8М.2 на базе трактора Т-130МБГ.1 с узкими (500 мм) гусеницами предназначен для работы в удовлетворительных грунтовых условиях.
Оба крана имеют грузоподъемность 8 т и могут устанавливать железобетонные опоры со стойками длиной до 26,4 м (с расстоянием от комля до центра тяжести до 12 м) при глубине погружения опоры в котлован до 3,5 м. Масса кранов-установщиков соответственно 27,1 и 26,3 т в снаряженном состоянии; среднее давление на грунт 0,54 и 0,96 МПа. Хронометраж процесса монтажа конических опор со стойками длиной 26,4 м и массой 7,47 т показал для крана КВЛ-8М.1 среднюю продолжительность установки одной опоры 35 мин без учета затрат времени на переезд крана от одного пикета к другому.