110 kV輸電線路機(jī)械化施工方案的深化應(yīng)用

張愛(ài)虎，蘇小青，李 峰

0 引言

為了貫徹國(guó)家電網(wǎng)公司“機(jī)械化施工優(yōu)先”的理念，推行“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、機(jī)械化施工、流水式作業(yè)”建設(shè)模式，強(qiáng)化工程建設(shè)管理、設(shè)計(jì)、施工、裝備等專業(yè)協(xié)作，按照“實(shí)事求是、因地制宜，當(dāng)用則用，用則用好”的原則，國(guó)網(wǎng)江西省電力公司建設(shè)部組織開(kāi)展線路機(jī)械化施工設(shè)計(jì)競(jìng)賽，組織全省建設(shè)管理、設(shè)計(jì)、施工等相關(guān)部門(mén)現(xiàn)場(chǎng)觀摩學(xué)習(xí)機(jī)械化施工，組織編寫(xiě)適應(yīng)江西電網(wǎng)機(jī)械化施工建設(shè)的《國(guó)網(wǎng)江西省電力公司基礎(chǔ)通用設(shè)計(jì)（2016版）》施工圖集，以促進(jìn)線路機(jī)械化施工在江西電網(wǎng)建設(shè)中落地。

本文以撫州桐源～河西110 kV線路工程機(jī)械化施工為例進(jìn)行分析總結(jié)，推進(jìn)機(jī)械化施工方案在江西電網(wǎng)建設(shè)中的深化應(yīng)用。

1 工程概述

本工程線路起于桐源220 kV變電站（桐源變），止于河西110 kV變電站（河西變）。線路長(zhǎng)度為15.95 km，其中雙回路部分1.37 km，單回路部分14.58 km。導(dǎo)線全線采用JL/G1A-300/40鋼芯鋁絞線，地線1根采用OPGW-90型光纜，另1根采用JLB20A-80鋁包鋼絞線，新建桿塔共62基。

該線路位于撫州市臨川境內(nèi)，沿途經(jīng)過(guò)溫泉鎮(zhèn)和展坪鄉(xiāng)。所經(jīng)區(qū)域地形比例河網(wǎng)泥沼占44%、平地占2%、丘陵占54%。沿線有S208省道、X872縣道、057鄉(xiāng)道、村村通路及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)便道等。

2 臨時(shí)道路修建

全過(guò)程機(jī)械化施工的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是施工機(jī)械到達(dá)塔位，減少人工投入，相應(yīng)就要增加施工臨時(shí)道路的投入，綜合考慮工程本體工作量與運(yùn)輸通道工程量的關(guān)系，在綜合費(fèi)用不增加的情況下，應(yīng)使線路路徑貼近現(xiàn)有道路，減少運(yùn)輸通道的投入，同時(shí)也減少了開(kāi)挖施工臨時(shí)道路多帶來(lái)的環(huán)境破壞問(wèn)題，圖1為本工程部分線路路徑情況，在路徑選取時(shí)，采用無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星圖片等先進(jìn)的勘測(cè)技術(shù)優(yōu)化線路路徑，盡量利用現(xiàn)有道路，減少臨時(shí)道路的修建。（其中紅色線為待建臨時(shí)道路，綠色線為現(xiàn)有道路）。

圖1 8-15號(hào)塔位附近道路

工程設(shè)計(jì)階段需要對(duì)臨時(shí)道路提出修建方案，在平面圖上標(biāo)出現(xiàn)有道路及待建臨時(shí)道路，以便機(jī)械化施工方案策劃。

3 物料運(yùn)輸

輸電線路工程運(yùn)輸機(jī)械應(yīng)考慮道路通行條件及地形條件，結(jié)合道路運(yùn)輸機(jī)械的特點(diǎn)，選擇適宜運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械裝備。通行條件較好的首選輕型卡車，山區(qū)通行條件較好的首選履帶式運(yùn)輸車，通行條件較差以索道運(yùn)輸為主，河網(wǎng)地段可采用濕地旱船或水陸兩用運(yùn)輸車等。

物料運(yùn)輸?shù)碾y以程度直接影響到工程的投資及施工進(jìn)度，不同的地形條件采用不同的運(yùn)輸方案，下面根據(jù)《電力建設(shè)工程預(yù)算定額（第四冊(cè)送電線路2014版）》要求，比較人力運(yùn)輸與汽車運(yùn)輸?shù)牟顒e。以工地運(yùn)輸距離500 m，運(yùn)輸塔材重10 t計(jì)算，人力運(yùn)輸（定額YX1-20，塔材119.01元/t·km）費(fèi)用為595.05元。汽車運(yùn)輸（定額YX1-103，塔材45.59元/t裝卸；定額YX1-104，塔材1.44元/t·km運(yùn)輸；）費(fèi)用為463.1元。通過(guò)比較分析采用汽車運(yùn)輸比人工運(yùn)輸節(jié)約投資28.5%。

采用機(jī)械化物料運(yùn)輸即節(jié)約了投資又提高了施工效率，本工程絕大部分線路沿線現(xiàn)有道路的路寬、路基承載力能夠滿足機(jī)械通行要求。對(duì)于道路條件較差部分，需對(duì)原有道路進(jìn)行加寬、加固處理，修建臨時(shí)便道，全線采用機(jī)械運(yùn)輸。

4 基礎(chǔ)機(jī)械化施工

4.1 基礎(chǔ)型式的選擇

為了促進(jìn)線路機(jī)械化施工在江西電網(wǎng)建設(shè)中落地，針對(duì)我省有代表性的地形、地質(zhì)情況，結(jié)合線路機(jī)械化施工的特點(diǎn)，組織編寫(xiě)適應(yīng)江西電網(wǎng)機(jī)械化施工建設(shè)的基礎(chǔ)施工圖集，主要推薦采用直柱柔性基礎(chǔ)、掏挖基礎(chǔ)和挖孔基礎(chǔ)3種型式，如圖2所示。

基于我省110 kV線路工程常用的鐵塔模塊和主要基礎(chǔ)型式，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)作用力的匯總整理，規(guī)劃出基礎(chǔ)作用力，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)施工圖，分析基礎(chǔ)作用力與基礎(chǔ)混凝土量及材料本體造價(jià)量的關(guān)系，如圖3、4、5、6所示。

圖2 基礎(chǔ)型式圖

圖3 直線塔基礎(chǔ)作用力與混凝土量關(guān)系

圖4 直線塔基礎(chǔ)作用力與材料本體造價(jià)關(guān)系

圖5 轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)作用力與混凝土量關(guān)系

圖6 轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)作用力與材料本體造價(jià)關(guān)系

為了適應(yīng)機(jī)械化施工要求，通過(guò)對(duì)3種基礎(chǔ)型式對(duì)比分析，得出如下結(jié)論：

1）直柱柔性基礎(chǔ)主要適用于水田等弱地質(zhì)地區(qū)塔位，基礎(chǔ)混凝土量及本體投資明顯高于掏挖基礎(chǔ)和挖孔基礎(chǔ)。

2）掏挖基礎(chǔ)與挖孔基礎(chǔ)在相同地質(zhì)條件下，基礎(chǔ)作用力分級(jí)較?。?80 kN以下）的直線塔，基礎(chǔ)混凝土量及本體造價(jià)都非常接近，但是，挖孔基礎(chǔ)擴(kuò)底直徑較小，更有利于機(jī)械化施工，因此，在丘陵、山地及無(wú)地下水的平地地區(qū)，基礎(chǔ)作用力較小的塔位優(yōu)先采用挖孔基礎(chǔ)。

3）掏挖基礎(chǔ)與挖孔基礎(chǔ)在相同地質(zhì)條件下，基礎(chǔ)作用力分級(jí)在（380～800 kN）的鐵塔，基礎(chǔ)混凝土量及本體造價(jià)都非常接近，因此，在丘陵、山地及無(wú)地下水的平地地區(qū)的塔位，根據(jù)施工條件可采用挖孔基礎(chǔ)或掏挖基礎(chǔ)。

4）掏挖基礎(chǔ)與挖孔基礎(chǔ)在相同地質(zhì)條件下，基礎(chǔ)作用力分級(jí)較大（800～1 200 kN）的轉(zhuǎn)角塔，挖孔基礎(chǔ)隨著深度的增加，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)由剛性向柔性發(fā)展，基礎(chǔ)鋼材量明顯增加，同時(shí)要求對(duì)樁允許裂紋的限制，基礎(chǔ)混凝土量增加較大，而掏挖基礎(chǔ)埋深相對(duì)較淺，下壓力可通過(guò)擴(kuò)大底直徑來(lái)滿足受力要求，通過(guò)計(jì)算結(jié)果分析，掏挖基礎(chǔ)本體造價(jià)明顯小于挖孔基礎(chǔ)。因此，在丘陵、山地及無(wú)地下水的平地地區(qū)，基礎(chǔ)作用力較大的塔位優(yōu)先采用掏挖基礎(chǔ)。

4.2 基礎(chǔ)開(kāi)挖機(jī)械裝配配置

通過(guò)對(duì)《國(guó)家電網(wǎng)公司輸電線路機(jī)械化施工手冊(cè)及典型工程案例》分析，結(jié)合我省地形地質(zhì)特點(diǎn)，基礎(chǔ)開(kāi)挖首選旋挖鉆機(jī)，見(jiàn)圖7。

旋挖鉆機(jī)是以回轉(zhuǎn)斗、短螺旋鉆頭或其他作用裝置進(jìn)行干、濕鉆進(jìn)，并采用旋挖逐次取土、反復(fù)循環(huán)作業(yè)而成孔為基本功能的鉆機(jī)。旋挖鉆機(jī)能自動(dòng)定位、垂直旋孔、成孔質(zhì)量好，具有成孔速度快、工作效率高、塵土泥漿污染少等特點(diǎn)。旋挖鉆機(jī)適用于黏性土、粉土、砂土、淤泥質(zhì)土、人工回填土及含有部分卵石、碎石等地層。旋挖鉆機(jī)有輪胎式旋挖鉆機(jī)及履帶式旋挖鉆機(jī)，適用于道路坡度小于30°，鉆孔直徑范圍600～2 000 mm，最大鉆孔深度土層25 m，扭矩范圍80～200 kN·m，整機(jī)重小于30 t。

挖孔基礎(chǔ)及掏挖基礎(chǔ)開(kāi)挖應(yīng)根據(jù)道路交通條件、地形、地質(zhì)條件合理選擇不同型式的旋挖鉆機(jī)。

4.3 基礎(chǔ)機(jī)械化施工優(yōu)越性分析

結(jié)合江西電網(wǎng)的實(shí)際情況，分析傳統(tǒng)人力施工與機(jī)械化施工特點(diǎn)，基礎(chǔ)機(jī)械化施工具有明顯的優(yōu)越性：

1）機(jī)械化施工有利于提高施工人員的安全，掏挖基礎(chǔ)及挖孔基礎(chǔ)挖孔時(shí)采用旋挖鉆機(jī)等機(jī)械化設(shè)備避免了施工人員深入地下開(kāi)挖，勞動(dòng)安全得到了有效保障。

2）傳統(tǒng)人力施工開(kāi)挖基礎(chǔ)孔時(shí)，為了確保施工安全需要增加基礎(chǔ)護(hù)壁，基礎(chǔ)護(hù)壁混凝土量一般占基礎(chǔ)混凝土總量的10%～15%，如果采用機(jī)械化施工，則可以減少基礎(chǔ)護(hù)壁的工程量，節(jié)約投資。

3）傳統(tǒng)人力施工設(shè)備簡(jiǎn)易，人員作業(yè)強(qiáng)度大、效率低，采用機(jī)械化施工，工藝質(zhì)量、作業(yè)效率有效提高。

5 桿塔組立機(jī)械化施工

撫州桐源～河西110 kV線路工程全線桿塔呼高為15.0～30.0 m，桿塔重4.4～19.1 t。最大構(gòu)件單重不超過(guò)2 t。根據(jù)地質(zhì)及現(xiàn)場(chǎng)條件，結(jié)合選用桿塔的重量及高度范圍，本工程組立桿塔可采用機(jī)械化吊車組塔和傳統(tǒng)的懸浮抱桿組塔2種技術(shù)方案。

吊車組塔具有施工周期短、人員勞動(dòng)強(qiáng)度低的特點(diǎn)；大大減少了人員高空作業(yè)量，作業(yè)安全性得到大幅提升，降低人員成本；鐵塔組立質(zhì)量好，由于塔鐵件的組裝工作基本在地面完成，鐵塔的螺栓緊固強(qiáng)度高，構(gòu)件變形情況小。采用吊車組塔，可以降低鐵塔組立的難度和安全隱患，提高鐵塔組立的施工效率，結(jié)合本工程特點(diǎn)，全線采用吊車吊裝組塔,見(jiàn)圖8。

圖7 履帶式旋挖鉆機(jī)

圖8 吊車吊裝組塔

6 架線機(jī)械化施工

隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，針對(duì)線路工程施工的環(huán)保意識(shí)也越來(lái)越高，以往人工放線需要砍伐施工通道，對(duì)植被及農(nóng)作物破壞較為嚴(yán)重，為了實(shí)現(xiàn)架線機(jī)械化，本工程采用八旋翼飛行器展放導(dǎo)引繩放線技術(shù)，見(jiàn)圖9。

圖9 八旋翼飛行器展放導(dǎo)引繩

架線過(guò)程，主要采用帶張力架線施工為主，采用一牽一帶張力放線，放線過(guò)程采用中型牽張?jiān)O(shè)備一套。放線前每基鐵塔需懸掛五輪放線滑車，放線滑車規(guī)格根據(jù)導(dǎo)線型號(hào)確定。

初級(jí)導(dǎo)引繩采用八旋翼飛行器展放。在展放過(guò)程中，利用八旋翼飛行器牽引初級(jí)導(dǎo)引繩逐基通過(guò)放線段塔頂，塔上人員通過(guò)專用工具將初級(jí)導(dǎo)引繩置入塔頂?shù)某旎囕啿壑?，逐次完成每基塔的操作。后續(xù)各級(jí)引繩及導(dǎo)地線通過(guò)逐級(jí)牽引及分相移位全過(guò)程帶張力展放。張力展放區(qū)段的重要跨越均按要求做好相關(guān)的安全措施。

本工程地處丘陵地段，地勢(shì)開(kāi)闊，牽引場(chǎng)和張力場(chǎng)選擇綜合考慮地形因素、放線效率及導(dǎo)線損傷等因素，按牽張機(jī)性能、地形條件、通訊聯(lián)絡(luò)設(shè)備有效距離等，根據(jù)地形和道路情況，選定牽、張場(chǎng)如表1。

表1 放線區(qū)段劃分表

導(dǎo)線展放采用“一牽一”張力架線工藝，結(jié)合導(dǎo)地線型號(hào)特點(diǎn)，本工程牽張?jiān)O(shè)備采用：張力放線采用30 kN張力機(jī)、40 kN牽引機(jī)，采用“一牽一”張力展放導(dǎo)線，用30 kN張力機(jī)、40 kN牽引機(jī)，采用“一牽一”張力展放地線。

7 接地機(jī)械化施工

目前國(guó)內(nèi)線路鐵塔接地線敷設(shè)施工大部分仍然采用傳統(tǒng)的人工開(kāi)挖方式，本工程考慮采用小型鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)開(kāi)挖接地溝槽，避免人工開(kāi)挖，提高了工作效率，小型鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)能適應(yīng)各種復(fù)雜路況，尤其是田間作業(yè)，機(jī)車身寬度為2.5 m，施工作業(yè)時(shí)可利用村間小路行至塔位附近，然后可占用塔基臨時(shí)道路進(jìn)行開(kāi)挖施工作業(yè)。

8 施工機(jī)械化率評(píng)價(jià)

為進(jìn)一步全面深入推進(jìn)機(jī)械化施工，公司將實(shí)施架空輸電線路施工機(jī)械化率評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)線路機(jī)械化應(yīng)用程度量化統(tǒng)計(jì)與分析，促進(jìn)工程管理與技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)一步提升工程建設(shè)安全、質(zhì)量、效率、效益水平。

根據(jù)撫州桐源～河西110 kV線路工程每基塔位機(jī)械使用信息統(tǒng)計(jì)，機(jī)械化率匯總?cè)绫?所示。

表2 本工程機(jī)械化率匯總表

施工機(jī)械化率是對(duì)建設(shè)管理、設(shè)計(jì)、施工與裝備等綜合成效的定量評(píng)價(jià)，體現(xiàn)了物料運(yùn)輸、基礎(chǔ)施工、組塔、架線、接地敷設(shè)等線路主要施工過(guò)程的機(jī)械化程度。為了確保江西電網(wǎng)建設(shè)機(jī)械化程度的提高，建立全過(guò)程責(zé)任機(jī)制，開(kāi)展機(jī)械化率評(píng)價(jià)工作是必要的。

9 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)撫州桐源～河西110 kV線路工程機(jī)械化施工的分析總結(jié)，采用全過(guò)程機(jī)械化設(shè)計(jì)和施工，可有效解決施工人員緊缺，人工成本持續(xù)上漲問(wèn)題，能有效提升施工安全、質(zhì)量、效率。在江西電網(wǎng)35～110 kV線路建設(shè)過(guò)程中，因地制宜的采用體積小，質(zhì)量輕，功能齊全，靈活組合，便于轉(zhuǎn)場(chǎng)的專用機(jī)械裝備，確保機(jī)械化線路施工目標(biāo)的整體實(shí)現(xiàn)，支撐堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)。

[1]丁廣鑫.國(guó)家電網(wǎng)公司.輸電線路全過(guò)程機(jī)械化施工技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2015年.

[2]丁廣鑫.國(guó)家電網(wǎng)公司輸電線路全過(guò)程機(jī)械化施工技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2015年.

[3]中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì).電力建設(shè)工程預(yù)算定額[M].北京：中國(guó)電力出版社，2014年.