探究基于三維數(shù)字化技術(shù)的高壓架空輸電線路施工方法

[關(guān)鍵詞]三維數(shù)字化；高壓架空；輸電線路施工；施工方法

引言

高壓架空輸電線路被廣泛用于電力系統(tǒng)，具有輸送電壓等級(jí)高、線路損耗低等優(yōu)勢(shì)，能夠高質(zhì)量完成電力安全輸送目標(biāo)。但結(jié)合實(shí)際情況而言，高壓架空輸電線路在施工推進(jìn)環(huán)節(jié)易受大跨度施工距離的影響，容易導(dǎo)致建設(shè)任務(wù)頻頻受阻，甚至引發(fā)諸多問(wèn)題，包括增加壓接管最大彎曲量、彎曲度與設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)等。為突破施工規(guī)范性不足的問(wèn)題，持續(xù)提高施工精度，以三維數(shù)字化技術(shù)為依托，完善施工操作邏輯尤為重要。

一、高壓架空輸電線路施工難點(diǎn)

作為電網(wǎng)工程建設(shè)重要一環(huán)，架空輸電線路施工在維持電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定度方面有著舉足輕重的地位。然而，施工實(shí)況極易受主客觀因素的影響，從而使得整體的工程項(xiàng)目施工規(guī)范性出現(xiàn)波動(dòng)。在此時(shí)，三維數(shù)字化技術(shù)的使用優(yōu)勢(shì)就愈發(fā)明顯?；趦r(jià)值分析視角，高壓架空輸電線路可高質(zhì)量支撐長(zhǎng)距離電力傳輸需要，并持續(xù)提高電網(wǎng)輸電穩(wěn)定度。結(jié)合施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，主要存在的施工難題有以下幾點(diǎn)。

（一）客觀環(huán)境因素（地形、氣候）適應(yīng)難

我國(guó)地域面積廣闊，山地、平原等地形都有涉及，不同地形對(duì)施工工法及施工策略的選擇也有著不同的標(biāo)準(zhǔn)。如若起重機(jī)等施工特種設(shè)備與現(xiàn)實(shí)地形條件不符，勢(shì)必會(huì)加大整體的安裝精度與現(xiàn)實(shí)存在偏差的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而制約最終的作業(yè)成品質(zhì)量。氣候等客觀條件也會(huì)對(duì)施工推進(jìn)進(jìn)度以及施工實(shí)踐安全造成影響。如果在施工期間遭遇暴雨、強(qiáng)風(fēng)等惡劣天氣時(shí)，施工人員并未嚴(yán)格依據(jù)氣候特征實(shí)現(xiàn)作業(yè)工法調(diào)整，勢(shì)必也會(huì)在一定程度上加大整體施工活動(dòng)的不安全性。

（二）主觀施工因素控制難

一方面，主要表現(xiàn)為桿塔安裝精度控制難。作為保障整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要“依托”，施工人員在落實(shí)桿塔設(shè)計(jì)期間，要著重對(duì)施工作業(yè)區(qū)域的氣候條件因素，如風(fēng)速、地震頻率等進(jìn)行考量，從而具象化實(shí)現(xiàn)高度及橫梁設(shè)計(jì)，嚴(yán)防設(shè)計(jì)不當(dāng)加大風(fēng)力或其他外力作用的負(fù)面影響，出現(xiàn)不可逆的桿塔移位或傾倒等問(wèn)題。另一方面，主要表現(xiàn)為導(dǎo)地線張力控制困難。導(dǎo)地線過(guò)度張力或過(guò)度松弛，都會(huì)增加結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或者功率損失等不良問(wèn)題出現(xiàn)的可能。在具體實(shí)現(xiàn)導(dǎo)地線張力控制期間，為實(shí)現(xiàn)更高控制效率，需擇優(yōu)對(duì)張力測(cè)量設(shè)備進(jìn)行選取，以成熟且精密度較高的張力計(jì)為依托，快速得出動(dòng)態(tài)化張力數(shù)據(jù)結(jié)論，為后續(xù)更有效地實(shí)現(xiàn)內(nèi)容操作調(diào)整提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。

二、三維數(shù)字化技術(shù)在高壓架空輸電線路施工中的應(yīng)用路徑

在電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大、電壓等級(jí)持續(xù)提高的今天，高壓架空輸電線路施工質(zhì)量要求愈發(fā)嚴(yán)苛，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)無(wú)法高質(zhì)量對(duì)接現(xiàn)有施工訴求，如何更好地規(guī)避施工操作損失已然成為行業(yè)關(guān)注重點(diǎn)。三維數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)使問(wèn)題迎來(lái)破冰點(diǎn)，具體而言，通過(guò)立體化分析可以幫助施工人員快速了解架空輸電線路全貌，并通過(guò)各類施工數(shù)據(jù)、施工信息的統(tǒng)籌整合，高質(zhì)量解決傳統(tǒng)施工方法存在的各項(xiàng)問(wèn)題，真正達(dá)到需要的施工精度和施工效率，進(jìn)而切實(shí)提高目標(biāo)。

基于全生命周期施工推進(jìn)視角，將三維數(shù)字化技術(shù)有效應(yīng)用在高壓架空輸電線路施工中，可助力具象化基礎(chǔ)模型順利建立，并幫助施工作業(yè)人員更為立體地對(duì)輸電線路弦垂進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)選擇合適的張力場(chǎng)，可以完成指定式張力放線，更好地進(jìn)行輸電線路緊線、畫(huà)印施工。具體的技術(shù)應(yīng)用邏輯如下。

（一）基礎(chǔ)模型構(gòu)建

施工環(huán)節(jié)，架空線路常采用如ACSR鋼芯鋁絞線等加強(qiáng)型性能導(dǎo)線。對(duì)地線而言，則常采用鍍鋁鋼絲。但無(wú)論是哪種施工導(dǎo)地線，其橫截面都由多個(gè)圓形組成，復(fù)雜性較高。如后續(xù)施工導(dǎo)地線接入過(guò)多，會(huì)使施工待處理量增加。在三維數(shù)字化技術(shù)的介入下，施工人員可順利在三維場(chǎng)景之中建立具象化線纜模型。在此時(shí)，作業(yè)人員不需要額外對(duì)于線纜剖面構(gòu)造進(jìn)行考量，僅通過(guò)觀察直觀線纜外徑，便可總結(jié)出線纜端點(diǎn)以及線垂。圖1為導(dǎo)地線橫截面具象化模型結(jié)構(gòu)示例簡(jiǎn)圖。

圖1模型順利生成后，便可充分借助懸鏈線公式，實(shí)現(xiàn)具象化計(jì)算，為后續(xù)更有效地排除外部因素提供便利，達(dá)到快速獲取導(dǎo)線幾何特征的目標(biāo)。具體公式如下：

y=a cosh（x/a）

式中，x，y主要表示模型之中某一特定結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，在三維立體空間之中的橫坐標(biāo)以及縱坐標(biāo)數(shù)值；a參數(shù)則表示構(gòu)造曲線頂點(diǎn)至橫軸之間的中心距離；雙曲余弦函數(shù)統(tǒng)一用cosh來(lái)表示。其余如絕緣子串、桿塔等核心基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)，也可依據(jù)以上邏輯實(shí)現(xiàn)具象化特征分析。

（二）弧垂調(diào)整、施工區(qū)段張力場(chǎng)選擇

完成基礎(chǔ)模型構(gòu)建后，便可有序推進(jìn)施工作業(yè)落實(shí)。如在推進(jìn)緊線段調(diào)整期間，為保障應(yīng)力狀態(tài)調(diào)整與現(xiàn)實(shí)需求適配，達(dá)到最大程度激發(fā)三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)目標(biāo)，需對(duì)弧垂觀測(cè)點(diǎn)布置位置進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，確保其能夠更好地?fù)?dān)負(fù)起俯瞰全圖的重任。同時(shí)，在具體推進(jìn)緊線施工期間，還要及時(shí)對(duì)緊線延長(zhǎng)段進(jìn)行測(cè)量，并時(shí)刻對(duì)電纜垂弧是否處于可允許區(qū)間進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)細(xì)節(jié)化控制實(shí)現(xiàn)有機(jī)補(bǔ)償目標(biāo)，確保最終所呈現(xiàn)的弦垂能夠高質(zhì)量對(duì)接初期設(shè)計(jì)需要。

在施工斷面張力場(chǎng)選取階段，考慮到致使架線區(qū)段出現(xiàn)高差的原因相對(duì)較多，如布線品質(zhì)、加線條件及加線難度等，都會(huì)在一定程度上制約著成品輸出。因此在具體操作部署期間，要對(duì)多維度影響因素進(jìn)行統(tǒng)籌考量，并時(shí)刻以技術(shù)實(shí)用性、技術(shù)有效性能發(fā)揮為操作主線，明確具象化施工方式，以此為后續(xù)施工的順利推進(jìn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，避免出現(xiàn)不良的施工高差等問(wèn)題。

（三）緊線施工

在張力放線順利完成之后，便要有序落實(shí)緊線施工操作，為此需要嚴(yán)格以牽張區(qū)為核心，有針對(duì)性地實(shí)現(xiàn)緊線操縱塔位置選取，確保其能夠被有效布置在抗張力塔架之上。針對(duì)多規(guī)格耐張截面拉索工作，則要充分踐行具體問(wèn)題具體分析原則，因地制宜地實(shí)現(xiàn)分段式拉索工法設(shè)置。施工推進(jìn)流程升級(jí)優(yōu)化也需得到關(guān)注。在具體實(shí)踐環(huán)節(jié)要嚴(yán)格保障在引線上升階段，確保耐張裝配電線時(shí)刻處于相連狀態(tài)，且并不存在未拆下的錨線夾具。緊線操作充分以動(dòng)力絞車為“介”，實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)化線路調(diào)整，以規(guī)避操作矛盾等不良問(wèn)題的出現(xiàn)。耐張塔樓上畫(huà)印處理方式與施工使用劃線方式高度一致，不會(huì)受內(nèi)容輸出差距的影響而導(dǎo)致整體施工推進(jìn)進(jìn)度嚴(yán)重受阻。

三、實(shí)例分析一三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用效能總結(jié)

為更直觀地對(duì)技術(shù)應(yīng)用效能進(jìn)行總結(jié)，計(jì)劃充分借助實(shí)例分析法，以實(shí)際案例為依托，進(jìn)行具體結(jié)果分析。

（一）工程概況

為更好地打破能源、產(chǎn)業(yè)布局不平衡局面，某電網(wǎng)工程計(jì)劃積極推進(jìn)高壓架空輸電線路建設(shè)施工，具體的工程參數(shù)如表1所示。

由于當(dāng)?shù)毓こ痰刭|(zhì)條件十分復(fù)雜，多維巖石和泥造組成，如若采用傳統(tǒng)的施工推進(jìn)方法實(shí)施具強(qiáng)化線路施工，極易受客觀復(fù)雜條件的影響，使得整體的施工難度相對(duì)較大。因此，在統(tǒng)籌分析現(xiàn)實(shí)的施工需求后，計(jì)劃在施工推進(jìn)環(huán)節(jié)，積極應(yīng)用三維數(shù)字化技術(shù)，并以此為依托，通過(guò)技術(shù)賦能的手段，完成具象化技術(shù)結(jié)構(gòu)建模，確保能夠通過(guò)相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)內(nèi)容展示，健全完善線路施工邏輯設(shè)計(jì)，達(dá)到理想化線路弧垂調(diào)整、放線、緊線處理目標(biāo)。

（二）施工效果總結(jié)

為進(jìn)一步驗(yàn)證技術(shù)有效性，該工程計(jì)劃積極展開(kāi)施工成果質(zhì)量驗(yàn)收，隨機(jī)在架線施工環(huán)節(jié)抽取幾個(gè)細(xì)節(jié)工作項(xiàng)目，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果以及實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析手段，得出具象化結(jié)論。本案例工程所得出的具體質(zhì)量驗(yàn)收結(jié)論，如表2所示。

從表2的結(jié)果輸出數(shù)據(jù)來(lái)看，三個(gè)隨機(jī)抽取的質(zhì)量驗(yàn)收項(xiàng)目，其實(shí)測(cè)結(jié)果均位于可接受區(qū)間范圍。由此可得出結(jié)論，三維數(shù)字化技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠持續(xù)提高施工操作規(guī)范性，這對(duì)于切實(shí)保障工程細(xì)節(jié)項(xiàng)目施工指標(biāo)達(dá)標(biāo)方面有現(xiàn)實(shí)意義，值得同類工程廣泛借鑒與參考。

四、技術(shù)質(zhì)量控制策略

為保障三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)能夠得到最大程度發(fā)揮，電網(wǎng)工程需加強(qiáng)對(duì)技術(shù)質(zhì)量控制策略部署的重視，通過(guò)勘察調(diào)研以及質(zhì)量管理系統(tǒng)的大力應(yīng)用，為技術(shù)效能發(fā)揮“鏟平”道路。

一方面，勘察調(diào)研這一工作需要考慮到，如若進(jìn)入施工推進(jìn)環(huán)節(jié)，忽視設(shè)計(jì)調(diào)研極易使得整體的施工走向出現(xiàn)偏差，加大隱蔽性問(wèn)題出現(xiàn)頻次。因此，為確保三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用期間最大程度發(fā)揮自身效能，相關(guān)人員需加強(qiáng)對(duì)初期勘察調(diào)研等工作的關(guān)注，積極利用地理信息系統(tǒng)（GeographicInformation System，GIS）和遙感技術(shù)（Remote Sensing，RS）實(shí)現(xiàn)指定式勘察調(diào)研，進(jìn)而保障工程現(xiàn)場(chǎng)的任何問(wèn)題都能夠被快速定位并及時(shí)識(shí)別、盡快解決。在此階段，檢測(cè)也必不可少。為持續(xù)強(qiáng)化設(shè)計(jì)檢測(cè)效能，確保其可時(shí)刻保持較為優(yōu)質(zhì)的精準(zhǔn)度，需要在檢測(cè)落實(shí)期間，加強(qiáng)對(duì)新方法應(yīng)用的重視，對(duì)各個(gè)推進(jìn)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)化因素進(jìn)行統(tǒng)籌考量，以此保障最終所選取的檢測(cè)模式能夠更有效適應(yīng)工作靈活變動(dòng)性特征。一旦存在任何不合理之處，相關(guān)人員應(yīng)立即反應(yīng)并進(jìn)行針對(duì)式改正，從而為后續(xù)更有效地輸出架空輸電線路作業(yè)成品助力。

另一方面，針對(duì)質(zhì)量管理系統(tǒng)加強(qiáng)應(yīng)用而言，為保障系統(tǒng)應(yīng)用效能得到最大程度發(fā)揮，相關(guān)施工人員在具體施工期間要加強(qiáng)對(duì)集成化程度較高的質(zhì)量管理系統(tǒng)應(yīng)用，以先進(jìn)的數(shù)字分析法介入，實(shí)時(shí)對(duì)施工數(shù)據(jù)進(jìn)行捕獲，確保關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)適宜性更強(qiáng)，避免受到不精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的消極影響，加大潛在型質(zhì)量問(wèn)題“爆發(fā)”的可能。除此之外，還要正確認(rèn)識(shí)傳感器及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，對(duì)核心結(jié)構(gòu)進(jìn)行無(wú)死角、不間斷監(jiān)測(cè)，進(jìn)而保障施工推進(jìn)環(huán)節(jié)內(nèi)容輸出數(shù)據(jù)時(shí)刻處于理想狀態(tài)，從根本上減少施工流程失誤等問(wèn)題出現(xiàn)的可能。

結(jié)語(yǔ)

結(jié)合高壓架空輸電線路施工實(shí)況來(lái)看，工程推進(jìn)環(huán)節(jié)極易受復(fù)雜地形及惡劣氣候等作業(yè)條件的影響，進(jìn)而不斷提高施工難度。本文提出的對(duì)應(yīng)式施工操作措施可通過(guò)三維數(shù)字化技術(shù)的加強(qiáng)應(yīng)用，以三維模型為依托，快速實(shí)現(xiàn)施工方向調(diào)整；并通過(guò)資源的有效整合，持續(xù)提高施工成品效果，這對(duì)于有序推進(jìn)建設(shè)施工項(xiàng)目技術(shù)進(jìn)步有現(xiàn)實(shí)意義，值得借鑒與參考。