110 kV輸電線路機械化施工方案的深化應用

張愛虎，蘇小青，李 峰

0 引言

為了貫徹國家電網公司“機械化施工優先”的理念，推行“標準化設計、機械化施工、流水式作業”建設模式，強化工程建設管理、設計、施工、裝備等專業協作，按照“實事求是、因地制宜，當用則用，用則用好”的原則，國網江西省電力公司建設部組織開展線路機械化施工設計競賽，組織全省建設管理、設計、施工等相關部門現場觀摩學習機械化施工，組織編寫適應江西電網機械化施工建設的《國網江西省電力公司基礎通用設計（2016版）》施工圖集，以促進線路機械化施工在江西電網建設中落地。

本文以撫州桐源～河西110 kV線路工程機械化施工為例進行分析總結，推進機械化施工方案在江西電網建設中的深化應用。

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）。線路長度為15.95 km，其中雙回路部分1.37 km，單回路部分14.58 km。導線全線采用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，沿途經過溫泉鎮和展坪鄉。所經區域地形比例河網泥沼占44%、平地占2%、丘陵占54%。沿線有S208省道、X872縣道、057鄉道、村村通路及農業生產便道等。

2 臨時道路修建

全過程機械化施工的一個顯著特點就是施工機械到達塔位，減少人工投入，相應就要增加施工臨時道路的投入，綜合考慮工程本體工作量與運輸通道工程量的關系，在綜合費用不增加的情況下，應使線路路徑貼近現有道路，減少運輸通道的投入，同時也減少了開挖施工臨時道路多帶來的環境破壞問題，圖1為本工程部分線路路徑情況，在路徑選取時，采用無人機、衛星圖片等先進的勘測技術優化線路路徑，盡量利用現有道路，減少臨時道路的修建。（其中紅色線為待建臨時道路，綠色線為現有道路）。

圖1 8-15號塔位附近道路

工程設計階段需要對臨時道路提出修建方案，在平面圖上標出現有道路及待建臨時道路，以便機械化施工方案策劃。

3 物料運輸

輸電線路工程運輸機械應考慮道路通行條件及地形條件，結合道路運輸機械的特點，選擇適宜運輸的機械裝備。通行條件較好的首選輕型卡車，山區通行條件較好的首選履帶式運輸車，通行條件較差以索道運輸為主，河網地段可采用濕地旱船或水陸兩用運輸車等。

物料運輸的難以程度直接影響到工程的投資及施工進度，不同的地形條件采用不同的運輸方案，下面根據《電力建設工程預算定額（第四冊送電線路2014版）》要求，比較人力運輸與汽車運輸的差別。以工地運輸距離500 m，運輸塔材重10 t計算，人力運輸（定額YX1-20，塔材119.01元/t·km）費用為595.05元。汽車運輸（定額YX1-103，塔材45.59元/t裝卸；定額YX1-104，塔材1.44元/t·km運輸；）費用為463.1元。通過比較分析采用汽車運輸比人工運輸節約投資28.5%。

采用機械化物料運輸即節約了投資又提高了施工效率，本工程絕大部分線路沿線現有道路的路寬、路基承載力能夠滿足機械通行要求。對于道路條件較差部分，需對原有道路進行加寬、加固處理，修建臨時便道，全線采用機械運輸。

4 基礎機械化施工

4.1 基礎型式的選擇

為了促進線路機械化施工在江西電網建設中落地，針對我省有代表性的地形、地質情況，結合線路機械化施工的特點，組織編寫適應江西電網機械化施工建設的基礎施工圖集，主要推薦采用直柱柔性基礎、掏挖基礎和挖孔基礎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型式，通過對基礎作用力的匯總整理，規劃出基礎作用力，設計基礎施工圖，分析基礎作用力與基礎混凝土量及材料本體造價量的關系，如圖3、4、5、6所示。

圖2 基礎型式圖

圖3 直線塔基礎作用力與混凝土量關系

圖4 直線塔基礎作用力與材料本體造價關系

圖5 轉角塔基礎作用力與混凝土量關系

圖6 轉角塔基礎作用力與材料本體造價關系

為了適應機械化施工要求，通過對3種基礎型式對比分析，得出如下結論：

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

2）掏挖基礎與挖孔基礎在相同地質條件下，基礎作用力分級較小（380 kN以下）的直線塔，基礎混凝土量及本體造價都非常接近，但是，挖孔基礎擴底直徑較小，更有利于機械化施工，因此，在丘陵、山地及無地下水的平地地區，基礎作用力較小的塔位優先采用挖孔基礎。

3）掏挖基礎與挖孔基礎在相同地質條件下，基礎作用力分級在（380～800 kN）的鐵塔，基礎混凝土量及本體造價都非常接近，因此，在丘陵、山地及無地下水的平地地區的塔位，根據施工條件可采用挖孔基礎或掏挖基礎。

4）掏挖基礎與挖孔基礎在相同地質條件下，基礎作用力分級較大（800～1 200 kN）的轉角塔，挖孔基礎隨著深度的增加，基礎結構由剛性向柔性發展，基礎鋼材量明顯增加，同時要求對樁允許裂紋的限制，基礎混凝土量增加較大，而掏挖基礎埋深相對較淺，下壓力可通過擴大底直徑來滿足受力要求，通過計算結果分析，掏挖基礎本體造價明顯小于挖孔基礎。因此，在丘陵、山地及無地下水的平地地區，基礎作用力較大的塔位優先采用掏挖基礎。

4.2 基礎開挖機械裝配配置

通過對《國家電網公司輸電線路機械化施工手冊及典型工程案例》分析，結合我省地形地質特點，基礎開挖首選旋挖鉆機，見圖7。

旋挖鉆機是以回轉斗、短螺旋鉆頭或其他作用裝置進行干、濕鉆進，并采用旋挖逐次取土、反復循環作業而成孔為基本功能的鉆機。旋挖鉆機能自動定位、垂直旋孔、成孔質量好，具有成孔速度快、工作效率高、塵土泥漿污染少等特點。旋挖鉆機適用于黏性土、粉土、砂土、淤泥質土、人工回填土及含有部分卵石、碎石等地層。旋挖鉆機有輪胎式旋挖鉆機及履帶式旋挖鉆機，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，整機重小于30 t。

挖孔基礎及掏挖基礎開挖應根據道路交通條件、地形、地質條件合理選擇不同型式的旋挖鉆機。

4.3 基礎機械化施工優越性分析

結合江西電網的實際情況，分析傳統人力施工與機械化施工特點，基礎機械化施工具有明顯的優越性：

1）機械化施工有利于提高施工人員的安全，掏挖基礎及挖孔基礎挖孔時采用旋挖鉆機等機械化設備避免了施工人員深入地下開挖，勞動安全得到了有效保障。

2）傳統人力施工開挖基礎孔時，為了確保施工安全需要增加基礎護壁，基礎護壁混凝土量一般占基礎混凝土總量的10%～15%，如果采用機械化施工，則可以減少基礎護壁的工程量，節約投資。

3）傳統人力施工設備簡易，人員作業強度大、效率低，采用機械化施工，工藝質量、作業效率有效提高。

5 桿塔組立機械化施工

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。最大構件單重不超過2 t。根據地質及現場條件，結合選用桿塔的重量及高度范圍，本工程組立桿塔可采用機械化吊車組塔和傳統的懸浮抱桿組塔2種技術方案。

吊車組塔具有施工周期短、人員勞動強度低的特點；大大減少了人員高空作業量，作業安全性得到大幅提升，降低人員成本；鐵塔組立質量好，由于塔鐵件的組裝工作基本在地面完成，鐵塔的螺栓緊固強度高，構件變形情況小。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，結合本工程特點，全線采用吊車吊裝組塔,見圖8。

圖7 履帶式旋挖鉆機

圖8 吊車吊裝組塔

6 架線機械化施工

隨著社會的發展和人們生活水平的提高，針對線路工程施工的環保意識也越來越高，以往人工放線需要砍伐施工通道，對植被及農作物破壞較為嚴重，為了實現架線機械化，本工程采用八旋翼飛行器展放導引繩放線技術，見圖9。

圖9 八旋翼飛行器展放導引繩

架線過程，主要采用帶張力架線施工為主，采用一牽一帶張力放線，放線過程采用中型牽張設備一套。放線前每基鐵塔需懸掛五輪放線滑車，放線滑車規格根據導線型號確定。

初級導引繩采用八旋翼飛行器展放。在展放過程中，利用八旋翼飛行器牽引初級導引繩逐基通過放線段塔頂，塔上人員通過專用工具將初級導引繩置入塔頂的朝天滑車輪槽中，逐次完成每基塔的操作。后續各級引繩及導地線通過逐級牽引及分相移位全過程帶張力展放。張力展放區段的重要跨越均按要求做好相關的安全措施。

本工程地處丘陵地段，地勢開闊，牽引場和張力場選擇綜合考慮地形因素、放線效率及導線損傷等因素，按牽張機性能、地形條件、通訊聯絡設備有效距離等，根據地形和道路情況，選定牽、張場如表1。

表1 放線區段劃分表

導線展放采用“一牽一”張力架線工藝，結合導地線型號特點，本工程牽張設備采用：張力放線采用30 kN張力機、40 kN牽引機，采用“一牽一”張力展放導線，用30 kN張力機、40 kN牽引機，采用“一牽一”張力展放地線。

7 接地機械化施工

目前國內線路鐵塔接地線敷設施工大部分仍然采用傳統的人工開挖方式，本工程考慮采用小型鏈式開溝機開挖接地溝槽，避免人工開挖，提高了工作效率，小型鏈式開溝機能適應各種復雜路況，尤其是田間作業，機車身寬度為2.5 m，施工作業時可利用村間小路行至塔位附近，然后可占用塔基臨時道路進行開挖施工作業。

8 施工機械化率評價

為進一步全面深入推進機械化施工，公司將實施架空輸電線路施工機械化率評價，實現線路機械化應用程度量化統計與分析，促進工程管理與技術創新，進一步提升工程建設安全、質量、效率、效益水平。

根據撫州桐源～河西110 kV線路工程每基塔位機械使用信息統計，機械化率匯總如表2所示。

表2 本工程機械化率匯總表

施工機械化率是對建設管理、設計、施工與裝備等綜合成效的定量評價，體現了物料運輸、基礎施工、組塔、架線、接地敷設等線路主要施工過程的機械化程度。為了確保江西電網建設機械化程度的提高，建立全過程責任機制，開展機械化率評價工作是必要的。

9 結束語

通過對撫州桐源～河西110 kV線路工程機械化施工的分析總結，采用全過程機械化設計和施工，可有效解決施工人員緊缺，人工成本持續上漲問題，能有效提升施工安全、質量、效率。在江西電網35～110 kV線路建設過程中，因地制宜的采用體積小，質量輕，功能齊全，靈活組合，便于轉場的專用機械裝備，確保機械化線路施工目標的整體實現，支撐堅強智能電網的建設。

[1]丁廣鑫.國家電網公司.輸電線路全過程機械化施工技術[M].北京：中國電力出版社，2015年.

[2]丁廣鑫.國家電網公司輸電線路全過程機械化施工技術[M].北京：中國電力出版社，2015年.

[3]中國電力企業聯合會.電力建設工程預算定額[M].北京：中國電力出版社，2014年.