110 kV输电线路机械化施工方案的深化应用

张爱虎，苏小青，李 峰

0 引言

为了贯彻国家电网公司“机械化施工优先”的理念，推行“标准化设计、机械化施工、流水式作业”建设模式，强化工程建设管理、设计、施工、装备等专业协作，按照“实事求是、因地制宜，当用则用，用则用好”的原则，国网江西省电力公司建设部组织开展线路机械化施工设计竞赛，组织全省建设管理、设计、施工等相关部门现场观摩学习机械化施工，组织编写适应江西电网机械化施工建设的《国网江西省电力公司基础通用设计（2016版）》施工图集，以促进线路机械化施工在江西电网建设中落地。

本文以抚州桐源～河西110 kV线路工程机械化施工为例进行分析总结，推进机械化施工方案在江西电网建设中的深化应用。

1 工程概述

本工程线路起于桐源220 kV变电站（桐源变），止于河西110 kV变电站（河西变）。线路长度为15.95 km，其中双回路部分1.37 km，单回路部分14.58 km。导线全线采用JL/G1A-300/40钢芯铝绞线，地线1根采用OPGW-90型光缆，另1根采用JLB20A-80铝包钢绞线，新建杆塔共62基。

该线路位于抚州市临川境内，沿途经过温泉镇和展坪乡。所经区域地形比例河网泥沼占44%、平地占2%、丘陵占54%。沿线有S208省道、X872县道、057乡道、村村通路及农业生产便道等。

2 临时道路修建

全过程机械化施工的一个显著特点就是施工机械到达塔位，减少人工投入，相应就要增加施工临时道路的投入，综合考虑工程本体工作量与运输通道工程量的关系，在综合费用不增加的情况下，应使线路路径贴近现有道路，减少运输通道的投入，同时也减少了开挖施工临时道路多带来的环境破坏问题，图1为本工程部分线路路径情况，在路径选取时，采用无人机、卫星图片等先进的勘测技术优化线路路径，尽量利用现有道路，减少临时道路的修建。（其中红色线为待建临时道路，绿色线为现有道路）。

图1 8-15号塔位附近道路

工程设计阶段需要对临时道路提出修建方案，在平面图上标出现有道路及待建临时道路，以便机械化施工方案策划。

3 物料运输

输电线路工程运输机械应考虑道路通行条件及地形条件，结合道路运输机械的特点，选择适宜运输的机械装备。通行条件较好的首选轻型卡车，山区通行条件较好的首选履带式运输车，通行条件较差以索道运输为主，河网地段可采用湿地旱船或水陆两用运输车等。

物料运输的难以程度直接影响到工程的投资及施工进度，不同的地形条件采用不同的运输方案，下面根据《电力建设工程预算定额（第四册送电线路2014版）》要求，比较人力运输与汽车运输的差别。以工地运输距离500 m，运输塔材重10 t计算，人力运输（定额YX1-20，塔材119.01元/t·km）费用为595.05元。汽车运输（定额YX1-103，塔材45.59元/t装卸；定额YX1-104，塔材1.44元/t·km运输；）费用为463.1元。通过比较分析采用汽车运输比人工运输节约投资28.5%。

采用机械化物料运输即节约了投资又提高了施工效率，本工程绝大部分线路沿线现有道路的路宽、路基承载力能够满足机械通行要求。对于道路条件较差部分，需对原有道路进行加宽、加固处理，修建临时便道，全线采用机械运输。

4 基础机械化施工

4.1 基础型式的选择

为了促进线路机械化施工在江西电网建设中落地，针对我省有代表性的地形、地质情况，结合线路机械化施工的特点，组织编写适应江西电网机械化施工建设的基础施工图集，主要推荐采用直柱柔性基础、掏挖基础和挖孔基础3种型式，如图2所示。

基于我省110 kV线路工程常用的铁塔模块和主要基础型式，通过对基础作用力的汇总整理，规划出基础作用力，设计基础施工图，分析基础作用力与基础混凝土量及材料本体造价量的关系，如图3、4、5、6所示。

图2 基础型式图

图3 直线塔基础作用力与混凝土量关系

图4 直线塔基础作用力与材料本体造价关系

图5 转角塔基础作用力与混凝土量关系

图6 转角塔基础作用力与材料本体造价关系

为了适应机械化施工要求，通过对3种基础型式对比分析，得出如下结论：

1）直柱柔性基础主要适用于水田等弱地质地区塔位，基础混凝土量及本体投资明显高于掏挖基础和挖孔基础。

2）掏挖基础与挖孔基础在相同地质条件下，基础作用力分级较小（380 kN以下）的直线塔，基础混凝土量及本体造价都非常接近，但是，挖孔基础扩底直径较小，更有利于机械化施工，因此，在丘陵、山地及无地下水的平地地区，基础作用力较小的塔位优先采用挖孔基础。

3）掏挖基础与挖孔基础在相同地质条件下，基础作用力分级在（380～800 kN）的铁塔，基础混凝土量及本体造价都非常接近，因此，在丘陵、山地及无地下水的平地地区的塔位，根据施工条件可采用挖孔基础或掏挖基础。

4）掏挖基础与挖孔基础在相同地质条件下，基础作用力分级较大（800～1 200 kN）的转角塔，挖孔基础随着深度的增加，基础结构由刚性向柔性发展，基础钢材量明显增加，同时要求对桩允许裂纹的限制，基础混凝土量增加较大，而掏挖基础埋深相对较浅，下压力可通过扩大底直径来满足受力要求，通过计算结果分析，掏挖基础本体造价明显小于挖孔基础。因此，在丘陵、山地及无地下水的平地地区，基础作用力较大的塔位优先采用掏挖基础。

4.2 基础开挖机械装配配置

通过对《国家电网公司输电线路机械化施工手册及典型工程案例》分析，结合我省地形地质特点，基础开挖首选旋挖钻机，见图7。

旋挖钻机是以回转斗、短螺旋钻头或其他作用装置进行干、湿钻进，并采用旋挖逐次取土、反复循环作业而成孔为基本功能的钻机。旋挖钻机能自动定位、垂直旋孔、成孔质量好，具有成孔速度快、工作效率高、尘土泥浆污染少等特点。旋挖钻机适用于黏性土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石等地层。旋挖钻机有轮胎式旋挖钻机及履带式旋挖钻机，适用于道路坡度小于30°，钻孔直径范围600～2 000 mm，最大钻孔深度土层25 m，扭矩范围80～200 kN·m，整机重小于30 t。

挖孔基础及掏挖基础开挖应根据道路交通条件、地形、地质条件合理选择不同型式的旋挖钻机。

4.3 基础机械化施工优越性分析

结合江西电网的实际情况，分析传统人力施工与机械化施工特点，基础机械化施工具有明显的优越性：

1）机械化施工有利于提高施工人员的安全，掏挖基础及挖孔基础挖孔时采用旋挖钻机等机械化设备避免了施工人员深入地下开挖，劳动安全得到了有效保障。

2）传统人力施工开挖基础孔时，为了确保施工安全需要增加基础护壁，基础护壁混凝土量一般占基础混凝土总量的10%～15%，如果采用机械化施工，则可以减少基础护壁的工程量，节约投资。

3）传统人力施工设备简易，人员作业强度大、效率低，采用机械化施工，工艺质量、作业效率有效提高。

5 杆塔组立机械化施工

抚州桐源～河西110 kV线路工程全线杆塔呼高为15.0～30.0 m，杆塔重4.4～19.1 t。最大构件单重不超过2 t。根据地质及现场条件，结合选用杆塔的重量及高度范围，本工程组立杆塔可采用机械化吊车组塔和传统的悬浮抱杆组塔2种技术方案。

吊车组塔具有施工周期短、人员劳动强度低的特点；大大减少了人员高空作业量，作业安全性得到大幅提升，降低人员成本；铁塔组立质量好，由于塔铁件的组装工作基本在地面完成，铁塔的螺栓紧固强度高，构件变形情况小。采用吊车组塔，可以降低铁塔组立的难度和安全隐患，提高铁塔组立的施工效率，结合本工程特点，全线采用吊车吊装组塔,见图8。

图7 履带式旋挖钻机

图8 吊车吊装组塔

6 架线机械化施工

随着社会的发展和人们生活水平的提高，针对线路工程施工的环保意识也越来越高，以往人工放线需要砍伐施工通道，对植被及农作物破坏较为严重，为了实现架线机械化，本工程采用八旋翼飞行器展放导引绳放线技术，见图9。

图9 八旋翼飞行器展放导引绳

架线过程，主要采用带张力架线施工为主，采用一牵一带张力放线，放线过程采用中型牵张设备一套。放线前每基铁塔需悬挂五轮放线滑车，放线滑车规格根据导线型号确定。

初级导引绳采用八旋翼飞行器展放。在展放过程中，利用八旋翼飞行器牵引初级导引绳逐基通过放线段塔顶，塔上人员通过专用工具将初级导引绳置入塔顶的朝天滑车轮槽中，逐次完成每基塔的操作。后续各级引绳及导地线通过逐级牵引及分相移位全过程带张力展放。张力展放区段的重要跨越均按要求做好相关的安全措施。

本工程地处丘陵地段，地势开阔，牵引场和张力场选择综合考虑地形因素、放线效率及导线损伤等因素，按牵张机性能、地形条件、通讯联络设备有效距离等，根据地形和道路情况，选定牵、张场如表1。

表1 放线区段划分表

导线展放采用“一牵一”张力架线工艺，结合导地线型号特点，本工程牵张设备采用：张力放线采用30 kN张力机、40 kN牵引机，采用“一牵一”张力展放导线，用30 kN张力机、40 kN牵引机，采用“一牵一”张力展放地线。

7 接地机械化施工

目前国内线路铁塔接地线敷设施工大部分仍然采用传统的人工开挖方式，本工程考虑采用小型链式开沟机开挖接地沟槽，避免人工开挖，提高了工作效率，小型链式开沟机能适应各种复杂路况，尤其是田间作业，机车身宽度为2.5 m，施工作业时可利用村间小路行至塔位附近，然后可占用塔基临时道路进行开挖施工作业。

8 施工机械化率评价

为进一步全面深入推进机械化施工，公司将实施架空输电线路施工机械化率评价，实现线路机械化应用程度量化统计与分析，促进工程管理与技术创新，进一步提升工程建设安全、质量、效率、效益水平。

根据抚州桐源～河西110 kV线路工程每基塔位机械使用信息统计，机械化率汇总如表2所示。

表2 本工程机械化率汇总表

施工机械化率是对建设管理、设计、施工与装备等综合成效的定量评价，体现了物料运输、基础施工、组塔、架线、接地敷设等线路主要施工过程的机械化程度。为了确保江西电网建设机械化程度的提高，建立全过程责任机制，开展机械化率评价工作是必要的。

9 结束语

通过对抚州桐源～河西110 kV线路工程机械化施工的分析总结，采用全过程机械化设计和施工，可有效解决施工人员紧缺，人工成本持续上涨问题，能有效提升施工安全、质量、效率。在江西电网35～110 kV线路建设过程中，因地制宜的采用体积小，质量轻，功能齐全，灵活组合，便于转场的专用机械装备，确保机械化线路施工目标的整体实现，支撑坚强智能电网的建设。

[1]丁广鑫.国家电网公司.输电线路全过程机械化施工技术[M].北京：中国电力出版社，2015年.

[2]丁广鑫.国家电网公司输电线路全过程机械化施工技术[M].北京：中国电力出版社，2015年.

[3]中国电力企业联合会.电力建设工程预算定额[M].北京：中国电力出版社，2014年.