9. Возведение мачтово-башенных сооружений энергетики и связи
9.1 Общие сведения о мачтово-башенных сооружениях
Мачты и башни находят широкое применение при сооружении объектов связи (радиовещание и телевидение), а также объектов, связанных с сохранением чистоты воздушной среды (вытяжные трубы) .
Конструкция мачтовых сооружений. Мачты состоят из ствола и оттяжек. Оттяжки изготавливают из стальных канатов, изоляторов (если они требуются) и натяжных устройств, находящихся у анкерных фундаментов, к которым крепят оттяжки. В мачтах большой высоты, несущих большую нагрузку, применяют оттяжки из двух или трех канатов, идущих параллельно друг другу.
Стволы мачт бывают решетчатые и сплошностенчатые. Последние имеют трубчатое сечение диаметром 1220—4000 мм и изготавливаются из вальцованных стальных листов, соединяемых электросваркой. Трубы диаметром 1220 мм — прокатные. Решетчатые мачты имеют сечение в виде равностороннего треугольника с размером стороны 800, 1350, 2200, 2500 и 2800 мм или квадрата со стороной размером 2200, 2400 и 2500 мм.
Мачты выпускают в виде пространственных секций длиной 4,5; 6; 6,75; 7,5 и 9 м. Длину секции определяют в зависимости от требований технологии ее изготовления и транспортирования. Внутри каждой секции на заводе должны быть закреплены лестницы, площадки и прочие конструкции, предусмотренные проектом.
Конструкции башенных сооружений. Башенные сооружения являются пространственными решетчатыми конструкциями, имеющие форму призмы или усеченной пирамиды большей частью с несколькими переломами поясов по высоте.
Соединения элементов на монтаже осуществляют либо на болтах при фланцевых стыках поясов, либо на монтажной сварке. В последнем случае элементы из труб оснащают на заводе фиксаторами, дающими возможность закрепить устанавливаемый элемент с помощью болтов в проектном положении с требуемой точностью. Во многих башнях и мачтах раскосы должны устанавливаться с предварительным натяжением, осуществляемым либо с помощью стяжных муфт (фаркопфов), входящих в состав раскосов, либо различными механическими устройствами, применяемыми во время монтажа. Верхняя часть телевизионных башен — антенная этажерка — поставляется с заводов-изготовителей пространственными габаритными секциями аналогично секциям мачт.
9.2 Методы монтажа башенно-мачтовых сооружений
Монтаж мачтовых и башенных сооружений производится одним из следующих способов:
1. Монтаж в проектном положении способом наращивания с последовательной установкой элементов снизу вверх и окончательным их закреплением. Монтаж первоначально ведут монтажными механизмами, находящимися на земле, а затем механизмами, передвигающимися вверх по конструкциям сооружения, по мере хода монтажа.
Монтаж мачт в проектном положении ведется способом наращивания с помощью специально для этого предназначенных самоподъемных или «ползучих» кранов — СПК, ПКР и ПКТ. На каждой секции мачты предусмотрены опорные устройства (столики) для закрепления монтажного крана. Первоначально, с помощью гусеничного крана устанавливают две секции мачты и закрепляют их временными расчалками для обеспечения устойчивости. К их опорным устройствам прикрепляют самоподъемный кран, которым поднимают с земли и устанавливают в проектное положение следующую секцию мачты. Кран передвигается на вновь установленную секцию и производит подъем следующей секции. Операции по подъему секций и перестановке на нее крана повторяются многократно, до окончания монтажа мачты.
Некоторые самоподъемные краны (СПК.-5У, УСПК-8; УСПК-15) имеют высоту, позволяющую с одной стоянки вести последовательно монтаж двух секций мачты, что в 2 раза уменьшает число перестановок крана.
Лебедки крана располагают на земле на безопасном расстоянии от центра, монтируемого высотного сооружения. Грузовой полиспаст крана при работе должен быть вертикальным. При подъеме секций применяют оттяжку из тонкого стального или пенькового каната, предохраняющую секцию от раскачивания и кручения.
Башни в проектное положение методом наращивания монтируют с помощью самоподьемных или переставляющихся вверх механизмов различной конструкции. В качестве примера рассматрим монтаж типовой телевизионной башни Н=180 м универсальным подвесным краном УПК-2,5.
Монтаж башни универсальным подвесным краном показан на рис. 40. Первоначально кран устанавливают в середине башни, на земле и монтируют первые ярусы. По мере хода монтажа кран переставляют вверх, закрепляя подвесками за пояса смонтированной части башни, перестанавливают кран вверх с помощью обоймы, скользящей по стволу крана и удерживающей кран в вертикальном положении. Подвески крана к поясам башни крепят с помощью сережек заранее приваренных узлов к поясам башни. Лебедки крана устанавливают на земле на расстоянии 60 м от основания башни (на 1/3 высоты башни). С одной стоянки крана монтируют 4 яруса башни, т. е. проходят 32 м по высоте.
Монтаж пирамидальной части башни ведут отдельными элементами с укрупнением их на земле по мере уменьшения их массы. Призматическую часть башни монтируют пространственными секциями со снятой решеткой одной плоскости. Подъем элементов производится с оттяжкой, предохраняющей их от раскачивания.
Рисунок 24. Монтаж башни в проектное положение универсальным подвесным краном
а -монтаж пирамидальной части башни; б —монтаж призматической части башни; 1 — монтируемая башня;2 — подвесной кран; 3 — склад металлоконструкции; 4 — крановые лебедки; 5 — оттяжки
Монтажные подмости, состоящие из лестниц, люлек и переходных мостиков, устанавливают на башне по схеме, показанной на рис. 25. Лестницы крепят к элементам поясов башни и поднимают вместе с ними. По ходу работ их снимают и передают вниз для крепления к следующим элементам. Люльки и переходные мостики переставляют вверх по ходу работ. Число элементов подмостей предусматривается в условиях обстройки четырех панелей башни.
Рабочих к месту монтажа поднимают по постоянным лестницам, которые монтируют одновременно с основными элементами башни, или временным лифтом.
Рисунок 25. Монтажные подмости на башне
1 — люлька; 2 —лестница; 3—переходной мостик
Монтаж методом наращивания с помощью переставного портала. Переставные или самоподъемные порталы применяют в случаях, когда конструкции башен позволяют укрупнять их в неизменяемые пространственные секции значительной массы, соединение которых в проектном положении нетрудоемкое. Наиболее удобно применять портал постоянного пролета при монтаже сооружений призматической формы постоянной ширины.
Рисунок 26. Монтаж башни переставным порталом
1 - портал на последней стоянке; 2 - укрупняемые секции башни;3 - расчалка портала; 4 – столики под портал; 5 - полиспасты подъема груза, 6 - полиспасты и лебедки расчалок
Рассмотрим пример монтажа башенной опоры для радиорелейной линии (рис. 26). Призматическая часть опоры сечением 7,55х7,55 мм состоит из секции высотой 8 м с ромбической решеткой. Все элементы пространственной секции укрупняют на земле у основания башни в специальном кондукторе, обеспечивающем правильность геометрических размеров и удобство сборочных и сварочных работ. Поднимают и устанавливают секции в проектное положение порталом, укрепленным на опорные столики верхней из смонтированных секций. При подъеме секций портал наклонен в сторону поднимаемого груза, при достижении грузом требуемой высоты портал наклоняют в противоположную сторону и секцию устанавливают на место. Соединяют секции болтами через фланцы, приваренные к поясам. Затем с помощью двух полиспастов портал поднимают на вновь смонтированную секцию, и цикл повторяется.
Наклон портала изменяют с помощью расчалок, направленных на землю к полиспастам и лебедкам, установленным на расстоянии примерно полуторной высоты башни. Такое расположение оборудования требует свободной монтажной территории. При тесной монтажной площадке может быть применен портал с боковыми полурамами, позволяющими расчалки для наклона портала направлять почти вертикально вниз и лебедки полиспастов устанавливать ближе к башне в пределах безопасной зоны. Грузы поднимают, используя оттяжки, предохраняющие поднимаемую секцию от соприкосновения со смонтированными конструкциями.
2. Сборка сооружения на земле в горизонтальном положении с последующим подъемом в вертикальное проектное положение с помощью кранов, вспомогательных мачт, падающих стрел, шевров, порталов и других приспособлений.
Башню или мачту собирают на земле с помощью гусеничного или автомобильного крана. Поднимают ее путем вращения вокруг временного шарнира, закрепленного в фундаменте, рассчитанного на нагрузку в шарнире, возникающую при подъеме (рис. 27).
Если фундамент не может воспринять горизонтальной составляющей усилия в шарнире, то шарнир не крепят к фундаменту и удерживают от сдвига при помощи тяг с фаркопфами, идущих к тормозным якорям.
Тяговое усилие подъема создают лебедками, и усиленное полиспастами передается на верх падающей стрелы, который в свою очередь соединен тягами с поднимаемой конструкцией. Падающая стрела является рычагом, позволяющим производить вращение всей системы. Тяговое усилие может создаваться также тракторами.
При подъеме башен высотой 100 м, массой 50 т и более применяют парные полиспасты, общее усилие которых превышает 100 т.
Подъемные тяги к падающей стреле крепят через съемный оголовок или вкладыши, свободно отделяющиеся от падающей стрелы в процессе подъема, а к башне — с помощью раздваивающейся тяги, передающей подъемное усилие на несколько узлов башни.
Падающая стрела имеет боковые расчалки, расположенные в плоскости, перпендикулярной к плоскости подъема. Расчалки должны быть прикреплены к якорям в точках, находящихся на одной линии с шарнирами вращения башни. В случае применения шевра вместо падающей стрелы боковые расчалки не требуются. Башню также снабжают боковыми расчалками, расположенными по тому же правилу, что и боковые расчалки падающей стрелы. При невозможности закрепления боковых расчалок, как указано выше, расчалки должны быть оснащены лебедками для регулирования их длин в процессе подъема.
Рисунок
27. Монтаж башни методом сборки
на земле и подъемом целиком с помощью
падающей стрелы
1 – последовательные положения башни при подъеме, 2 – подъемные тяги, 3 – подъемный и тормозной палиспасты, 4 – тормозной трос, 5 – падающая стрела, 6 – расчалки падающей стрелы, 7 – лебедки, 8 – отводные блоки, 9 – трос, 10 – оголовок падающей стрелы, 11 – металлические звенья, 12 – балансирная балка, 13 – металлическое звено
При поперечных размерах базы башни более 1/7 высоты боковые расчалки башни могут не ставиться.
При подъеме мачт с помощью падающей стрелы применяют независимые тяги, каждая из которых соединяет поднимаемую конструкцию с оголовком падающей стрелы. Натяжение тяг перед подъемом регулируют с помощью стяжных муфт (фаркопфов). Независимые тяги в процессе подъема не отделяются от оголовка падающей стрелы, а окончание подъема производится с помощью второго тягового полиспаста.
Постоянные оттяжки мачты прикрепляют к ее стволу до подъема всей мачты. Подтаскивание нижних концов оттяжек к анкерным фундаментам и натяжение их на проектную величину монтажного усилия после подъема мачты в вертикальное положение производится так же, как при монтаже мачт методом наращивания.
3. Метод подращивания сооружения, заключающегося в том, что на земле собирают верхнюю часть сооружения, с помощью специального оборудования ее поднимают на высоту панели, под ним монтируют следующие элементы, которые поднимают опять и так далее до окончания сборки всего сооружения.
Монтаж мачт методом подращивания с помощью специального оборудования, состоящего из:
а) портала, устанавливаемого на земле над фундаментом мачты;
б) подъемного устройства (полиспастов) грузоподъемностью, несколько превышающей суммарную массу всей мачты, включая канаты оттяжек и вертикальные составляющие усилий натяжения расчалок;
в) комплектов временных и постоянных расчалок, обеспечивающих устойчивость мачты во время производства работ, оборудования для натяжения постоянных оттяжек.
Рисунок 28. Схема монтажа подращиванием трубчатой мачты
а —фасад; б —план; в — портал с подъемным устройством; 1 — ствол монтируемой мачты: 2 — временные подъемные расчалки с отводными роликами лебедками; 3 — временные «стояночные» расчалки; 4 — расчалки портала; 5 — захватная часть подъемного устройства в нижнем и верхнем положении; 6 — полиспасты подъемного устройства; 7 —лебедки подъемных полиспастов; 8 — склад секций мачты
Монтаж ведется в следующей последовательности. Монтируется портал с подъемным устройством и двумя верхними секциями мачты, опирающимися через специальную опору на фундамент. Верхняя секция мачты расчаливается временными расчалками, идущими на лебедки. Производится подъем смонтированной части мачты на высоту секции. Подставляется на опору очередная секция мачты, на которую опираются ранее смонтированные секции и состыковываются с ней. Опускается захватная часть подъемного устройства в нижнее положение, закрепляется к нижней, подставленной секции и производится подъем смонтированной части мачты. Этот цикл повторяется до окончания монтажа. В процессе монтажа устанавливаются соответствующие ярусы временных расчалок, обеспечивающих вертикальность мачты. На периоды остановки монтажа устанавливаются дополнительные ярусы временных «стояночных» расчалок для обеспечения устойчивости и прочности мачты в случае возникновения ураганного ветра. По окончании подращивания мачты на всю ее высоту производятся установка ствола мачты на постоянную опору, установка и натяжение постоянных канатных оттяжек.
При производстве выдвижения мачты особое внимание необходимо обратить на:
а) вертикальность ствола мачты, контролируемую наблюдением с помощью двух теодолитов, поставленных во взаимно перпендикулярных плоскостях;
б) равные усилия натяжения временных «подъемных» расчалок, величина усилий измеряется динамометрами.
Вопросы для самоконтроля:
Что такое мачтовые и башенные сооружения, их назначение?
Как осуществляется монтаж башенных сооружений методом наращивания?
Как осуществляется монтаж мачтово-башенных сооружений методом подращивания?
Какие механизмы применяются при монтаже башенных сооружений методом наращивания?