輸電線路全過程機(jī)械化施工管理與控制

任志剛，鄭義斌，于春輝，宋偉杰，白 哲

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司，山東 濟(jì)南 250012）

0 引言

全過程機(jī)械化施工是輸電線路發(fā)展改革的方向，從根本上改變?nèi)肆橹鳌C(jī)械為輔的傳統(tǒng)方式，實(shí)現(xiàn)了線路工程建設(shè)向機(jī)械化方式的轉(zhuǎn)變，是實(shí)現(xiàn)三型兩網(wǎng)、世界一流電網(wǎng)戰(zhàn)略目標(biāo)的必然要求。開展輸電線路全過程機(jī)械化施工是提高輸電線路施工機(jī)械化率、全面降低施工成本和安全風(fēng)險(xiǎn)的重要?jiǎng)?chuàng)新舉措，有利于提升電網(wǎng)安全質(zhì)量、效率效益、工藝水平，有利于提升施工企業(yè)整體實(shí)力和輸電線路建設(shè)本質(zhì)安全，所以輸電線路機(jī)械化施工全過程管理與控制問題研究十分必要。

以濟(jì)南鵲山110 kV 輸電線路工程為例進(jìn)行研究，結(jié)合工程實(shí)際，組織各方進(jìn)行了全面試點(diǎn)工作策劃，該工程是濟(jì)南第一條國(guó)家電網(wǎng)公司全過程機(jī)械化施工的試點(diǎn)工程，線路全長(zhǎng)11.0 km，線路調(diào)整后，新建鐵塔總數(shù)為40 基，其中雙回路角鋼塔30 基，雙回路鋼管桿10 基。新建線路導(dǎo)線采用JL／G1A-300／40、2×JL／G1A-300／40 型鋼芯鋁絞線，地線采用2 根OPGW 光纖復(fù)合架空地線。

1 全過程機(jī)械化施工的可行性分析

1.1 機(jī)械化管理和控制措施

輸電線路施工的全過程機(jī)械化是輸變電工程總體建設(shè)中的重要一環(huán)，要從工程管理的建設(shè)、施工、設(shè)計(jì)等各方組織入手，采用創(chuàng)新工藝及創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，著眼施工工藝的可行性，在工程建設(shè)全壽命周期的各個(gè)階段統(tǒng)籌兼顧，為全過程機(jī)械化施工創(chuàng)造便利條件，全面提升輸電線路工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益［1］。

建設(shè)過程中，主要工序包括臨時(shí)道路修建、物料運(yùn)輸、基坑開挖、混凝土澆筑、鐵塔組立和架線施工［2］。將工序與作業(yè)層班組結(jié)合的方式將工程整體劃分為各個(gè)階段，通過優(yōu)化施工組織措施，確保輸電線路作業(yè)呈流水化施工，保證各施工班組可以同時(shí)在不同的施工區(qū)段上先后平行搭接施工，充分提高機(jī)械化生產(chǎn)率［3］。

1.2 工程機(jī)械裝備應(yīng)用

線路施工過程中使用履帶式運(yùn)輸車、挖掘機(jī)、反循環(huán)鉆機(jī)、吊車組立鐵塔、發(fā)電機(jī)及電焊機(jī)、牽張機(jī)設(shè)備、八旋翼輕型飛行器等機(jī)械進(jìn)行施工，通過在各分部工序中應(yīng)用工程機(jī)械裝備，不僅提高施工效率，降低施工成本，更好地指導(dǎo)工程施工管理，縮短施工工期，還在一定程度上保障了人員安全和周圍環(huán)境。

1.3 實(shí)例工程概況和實(shí)施條件分析

線路基礎(chǔ)在黃河北部平地地段，地層為粉土、礫卵碎石，具備機(jī)械成孔的條件，基礎(chǔ)型式全部采用灌注樁，地形及地貌狀況主要為平原，通行能力較好，施工機(jī)械可經(jīng)過原有的或經(jīng)簡(jiǎn)單修建簡(jiǎn)易便道即可通往多個(gè)塔位。通過協(xié)調(diào)統(tǒng)籌各工序中工程本體的實(shí)施條件，合理配置相應(yīng)機(jī)械和人力，全方位提高施工現(xiàn)場(chǎng)的施工效率和作業(yè)安全，更加適應(yīng)輸電線路電力建設(shè)的技術(shù)和安全發(fā)展趨勢(shì)。

2 全過程機(jī)械化施工管理應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

2.1 機(jī)械化施工流程

根據(jù)實(shí)際情況制定匹配的機(jī)械化施工方案，通過臨時(shí)道路修建的機(jī)械化、物料運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械化等方式來實(shí)現(xiàn)全過程機(jī)械化施工方案管理與控制［4］。

全過程機(jī)械化施工流程為：機(jī)械化施工總平面布置→臨時(shí)道路修筑及作業(yè)面整理→基礎(chǔ)鋼筋工廠化加工→旋挖機(jī)成孔→鋼筋籠樁孔位吊裝及對(duì)接→預(yù)拌混凝土用罐車運(yùn)至樁孔及灌注→基礎(chǔ)完工后作業(yè)面平整→組塔吊車進(jìn)場(chǎng)→吊車組立鐵塔→組塔后作業(yè)面清理→架線施工初導(dǎo)繩飛行器展放→各級(jí)引繩牽張機(jī)逐級(jí)牽引→張力放線→緊線及附件安裝→竣工驗(yàn)收［5］。

2.2 關(guān)鍵點(diǎn)安全作業(yè)管控措施

在機(jī)械化施工條件下明確施工現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵點(diǎn)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)提示、作業(yè)必備條件、作業(yè)過程安全管控措施。針對(duì)輸電線路工程風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高的組塔、架線等核心作業(yè)，劃出施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理中杜絕觸碰的隱患或停工紅線，作為施工管理的強(qiáng)制性措施［6］。

將施工過程中的關(guān)鍵點(diǎn)和安全管控措施納入施工作業(yè)票，在項(xiàng)目部及作業(yè)層班組成員中強(qiáng)化培訓(xùn)效果，進(jìn)一步提高培訓(xùn)實(shí)效。針對(duì)關(guān)鍵作業(yè)的安全警示視頻做到全覆蓋推廣，明確施工作業(yè)任務(wù)分工、安全必備條件、技術(shù)要點(diǎn)，推動(dòng)管控措施有效落實(shí)到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。

2.3 強(qiáng)化作業(yè)層班組控制措施

在滿足機(jī)械化施工方案管理的同時(shí)，施工過程中嚴(yán)格履行國(guó)家電網(wǎng)有限公司“深化基建隊(duì)伍改革、強(qiáng)化施工安全管理”12 項(xiàng)配套政策中的相關(guān)要求，組塔、架線重要工序只能采用勞務(wù)分包的方式，禁止采用專業(yè)分包或勞務(wù)分包自行施工的方式。

施工作業(yè)班組采取“施工單位作業(yè)層班組骨干+核心分包隊(duì)伍勞務(wù)作業(yè)人員”組建方式，且勞務(wù)分包開展工作的同時(shí)必須由作業(yè)層班組的骨干的指揮和監(jiān)護(hù)。作業(yè)班組骨干配置的最低標(biāo)準(zhǔn)及任職資格如表1 所示，從而推動(dòng)施工企業(yè)強(qiáng)化技能人才補(bǔ)充、培養(yǎng)和配置。

表1 三類骨干人員任職資格

工程管理中，一是以作業(yè)層班組為基本單元構(gòu)建施工組織管理體系，取消施工隊(duì)管理層級(jí)，由施工項(xiàng)目部對(duì)作業(yè)層班組進(jìn)行直管；二是以骨干人員為核心組建作業(yè)層班組，同時(shí)將具備承擔(dān)線路工程施工作業(yè)層班組骨干人員在公司統(tǒng)一平臺(tái)進(jìn)行報(bào)備；三是以標(biāo)準(zhǔn)化為抓手抓實(shí)作業(yè)層班組管理。將作業(yè)層班組打造成專注專項(xiàng)作業(yè)的正規(guī)化、專業(yè)化團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)有效管控，提高安全質(zhì)量管理水平。

3 典型施工方法特點(diǎn)

3.1 機(jī)械化率高

機(jī)械化率能夠體現(xiàn)輸電線路全過程施工中機(jī)械化裝備應(yīng)用和覆蓋情況。因此本工程機(jī)械化率的計(jì)算是把工序細(xì)分為物料小運(yùn)、基礎(chǔ)施工、組塔施工、架線施工、接地敷設(shè)等5 個(gè)主工序及11 個(gè)子工序，并且對(duì)每基塔的機(jī)械化裝備應(yīng)用進(jìn)行加權(quán)評(píng)分，通過各工序機(jī)械化率的權(quán)重加權(quán)計(jì)算，如表2 所示，得出整條線路施工機(jī)械化率，從而配套機(jī)械協(xié)調(diào)作業(yè)達(dá)到經(jīng)濟(jì)目標(biāo)［7］。

表2 各類工序機(jī)械化率權(quán)重系數(shù)

3.2 實(shí)現(xiàn)降本增效

通過機(jī)械化施工方法，降低人員投入和工作強(qiáng)度，各工序間銜接緊密，減少轉(zhuǎn)序時(shí)間，縮短施工工期，確保滿足工程減少的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，降低安全隱患風(fēng)險(xiǎn)，有力地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，全面提升了工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和效益目標(biāo)［8］。本文所提工程基礎(chǔ)施工采用機(jī)械化的方法能夠取消混凝土護(hù)壁等要求，減少混凝土和鋼筋的使用，顯著地提高了物料運(yùn)輸、基礎(chǔ)施工等工程建設(shè)效率，與傳統(tǒng)的施工方式相比，施工各單位工程工期得到有效減少，工期對(duì)比如表3 所示。

表3 工程工期對(duì)比情況 d

以基礎(chǔ)施工為例，用裝載機(jī)、挖掘機(jī)平整施工基面，基孔采用回旋鉆機(jī)開挖成孔，可大幅提高旋挖轉(zhuǎn)機(jī)工作效率，同時(shí)小型車載式鉆機(jī)移動(dòng)靈活，成孔速度快，樁間移動(dòng)和場(chǎng)地移動(dòng)方便，便于轉(zhuǎn)場(chǎng)，更適應(yīng)線路施工的特點(diǎn)?；A(chǔ)鋼筋按工程所需進(jìn)行工廠化加工，并完成統(tǒng)一配送，以提高鋼筋加工效率，使鐵塔基礎(chǔ)施工工期由原來的11 天縮短為4 天。同時(shí)，機(jī)械化施工工藝減少了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的污染，降低了農(nóng)田損壞，減少施工干擾，降低青苗賠償處理恢復(fù)成本。

3.3 安全質(zhì)量雙增長(zhǎng)

在基礎(chǔ)施工過程中，如果采用人工開挖，作業(yè)人員需要進(jìn)行深基坑作業(yè)，孔樁護(hù)壁的質(zhì)量若無法保證，將會(huì)造成上部土體或者巖塊的脫落，威脅作業(yè)人員安全。若采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工，可以避免上述問題，降低輸電線路的安全成本，提高安全效益。同時(shí)，常規(guī)的人工開挖成孔不規(guī)則，精度低，尺寸、垂直度偏差較大，成孔過程中需要嚴(yán)格控制。本工程采用回旋鉆機(jī)成孔的基礎(chǔ)定位準(zhǔn)確，成孔尺寸、垂直度精度高［9］。

在組塔方面，以呼高30 m 鐵塔為例，10 個(gè)工人一天完成一基鐵塔地面組裝。其中，吊車組立工序是在地面組裝完畢后由吊車進(jìn)行組裝，吊車組裝時(shí)，施工占地保持在基礎(chǔ)占地范圍內(nèi)，不再增加抱桿拉線等青苗損壞。同時(shí)螺栓復(fù)緊工序是用電動(dòng)扳手進(jìn)行全塔的螺栓復(fù)緊，電動(dòng)扳手緊固功效高，不僅降低了高空作業(yè)的工作頻次，而且全面提高了鐵塔螺栓緊固的一次成功率。

單基塔施工三級(jí)安全風(fēng)險(xiǎn)由3 個(gè)減少至2 個(gè)，單基平均組立時(shí)間減少48%，使得組塔工程登高作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)減小。從而保證了施工過程中安全和質(zhì)量的雙向增長(zhǎng)。

3.4 施工管理信息化應(yīng)用

全面進(jìn)行機(jī)械化施工過程中，要合理運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全管控平臺(tái)，能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)情況，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)以及惡劣天氣情況通過滾動(dòng)播報(bào)的方式進(jìn)行在線展示，從而第一時(shí)間將通知展示給系統(tǒng)使用者。視頻與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)關(guān)聯(lián)后，可通過現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管控平臺(tái)查看已關(guān)聯(lián)視頻，并通過GIS 圖查看視頻。

同時(shí)，針對(duì)全過程機(jī)械化施工中使用的施工工器具采用二維碼對(duì)其進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，以信息化管理水平提升為基礎(chǔ)，以提高工器具管理和安全管理水平為目標(biāo)，有效排除傳統(tǒng)管理中存在的問題和管理盲點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了施工工器具生命周期和使用狀態(tài)的全程跟蹤。保證施工工器具管理規(guī)范、有序，有效解決施工器具及安全管控難的問題。

4 機(jī)械化施工發(fā)展建議及經(jīng)濟(jì)效益

4.1 機(jī)械化施工發(fā)展建議

設(shè)計(jì)單位應(yīng)綜合考慮機(jī)械化施工條件，在最終的定位選擇塔位時(shí)應(yīng)綜合考慮各方面因素，包括進(jìn)場(chǎng)道路修建，線下及施工場(chǎng)地種植的青苗補(bǔ)償費(fèi)用及青苗賠償處理的難易程度，同時(shí)按照基礎(chǔ)力大小、現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，來滿足機(jī)械化施工機(jī)械設(shè)備行走坡度，施工基面的要求。

配合機(jī)械化組立桿塔，在鐵塔結(jié)構(gòu)圖中結(jié)合實(shí)際增加施工用孔。并對(duì)預(yù)留的施工孔明確荷載限制及用途。鐵塔型式應(yīng)選擇在合理位置分段，確保每個(gè)組裝部分的獨(dú)立結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定系統(tǒng)，各節(jié)之間的重量盡可能平均。當(dāng)采用吊車組塔時(shí)，對(duì)鐵塔本體的結(jié)構(gòu)和吊點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)驗(yàn)算，滿足荷載要求的情況下在相應(yīng)位置設(shè)置連接裝置。

增加線路施工機(jī)械化率評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，對(duì)輸電線路施工中的裝備存量和裝備先進(jìn)性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)過程是由施工項(xiàng)目部每基塔位對(duì)這兩個(gè)方面分別進(jìn)行評(píng)價(jià)，由監(jiān)理項(xiàng)目部和業(yè)主項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)督和抽檢，通過增加械化率評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，從而滿足全過程機(jī)械化率提升優(yōu)化的要求。

4.2 機(jī)械化施工產(chǎn)生的效益

節(jié)約施工成本。本工程減少青苗賠償費(fèi)用，降低民事問題引起的施工阻攔，節(jié)約開支30 余萬元，同時(shí)通過機(jī)械化施工提高了工程建設(shè)一次成功率，避免了二次施工，有效節(jié)約了施工成本。

危險(xiǎn)性小，安全系數(shù)高，風(fēng)險(xiǎn)小。由人力、卷揚(yáng)機(jī)展導(dǎo)引繩變?yōu)闊o人機(jī)展放。鐵塔日組裝效率由一天幾噸提高到一天幾十噸，減小了因組塔、架線環(huán)境或人為失敗導(dǎo)致的人員和事故的出現(xiàn)概率。

提高工程建設(shè)效率，縮短施工工期。顯著提高物料運(yùn)輸?shù)裙こ探ㄔO(shè)效率，與傳統(tǒng)人力為主施工方式相比，各單位工程工期成功縮短。一條常規(guī)220 kV工程的施工期由1～2 年縮短為6～9 個(gè)月。

5 結(jié)語

描述全過程機(jī)械化施工管理與控制覆蓋線路建設(shè)的全過程，以濟(jì)南鵲山110 kV 輸電線路工程為例進(jìn)行分析，能夠有效減少人力成本、提高工程施工效率，同時(shí)提升施工安全性，減小對(duì)環(huán)境的不利影響，綜合效益明顯。在外部條件一致的情況下，與傳統(tǒng)施工方法相比較，全過程機(jī)械化施工管理與控制能夠節(jié)約施工工期25%，施工費(fèi)用可降低30%左右。

施工環(huán)節(jié)采用適應(yīng)機(jī)械化施工的對(duì)應(yīng)施工方案不僅可以增強(qiáng)技術(shù)裝備的創(chuàng)新性，還實(shí)現(xiàn)較新的施工技術(shù)、裝備配置和工程管理，按照機(jī)械化試點(diǎn)工作統(tǒng)一部署要求，以濟(jì)南鵲山110 kV 輸電線路工程試點(diǎn)建設(shè)為契機(jī)，注重將機(jī)械化施工理念與設(shè)計(jì)結(jié)合，踐行機(jī)械化施工管理體系，積極應(yīng)用機(jī)械化施工標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)新成果，從而全面提高施工效率和工程安全。