白鹤滩—江苏特高压直流输电工程无人区段施工运输方案

2022-11-01李育兵曹立伟

电力勘测设计 2022年10期

周唯，李育兵，曹立伟，郭锐

(中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，四川成都 610021)

0 引言

白鹤滩—江苏±800 kV特高压直流输电工程(以下简称“白江线”)线路起于四川省凉山州的布拖换流站，止于江苏省苏州市的常熟换流站，直流线路总长度约2080 km，途经四川、重庆、湖北、安徽、江苏共5省(直辖市)，全线按单回双极架设。

四川段线路翻越了凉山州美姑县井叶特西乡—雷波县大谷堆—马边县永红乡段大山区，该段路径方案为了减少对地方规划和自然环境的影响，尽量压缩输电线路的走廊通道，采取了平行已建城沐I、II回500 kV线路东侧的线路走廊方案。该段山区线路仅有X163县道和零星机耕道可以利用，其中雷波县大谷堆—马边县永红乡段途经15 km无人区，且全线均为重覆冰区段，植被茂密，地形高差起伏大，工程材料及施工器具运输异常困难。

为保证白江线的顺利建设，针对该段无人区的恶劣环境，本文提出了人力运输、道路改造配合中型索道运输和重型索道运输等三种施工运输方案，并开展技术经济性分析。其中，人力运输方案是通过雇用工人和骡马托运，具备灵活多变、便于组织和安全风险低等优点，但运输时间长，运输费用较高，对大型材料运输困难；道路改造配合中型索道运输方案，是根据工程现场情况，将已有道路拓宽加固以便车辆运输，再结合2吨级循环式中型索道运输工程材料，运输效率高、安全风险较低，运载能力刚好能满足特高压直流线路大件材料的要求，缺点是需提前进场架设索道；重型索道运输方案，全部工程材料均采取4吨级循环式重型索道进行运输，运载能力强，单次运输效率高，但安全风险高，重型索道分段架设长度和架设高度均有限制。

通过对运输总量、施工周期、运输效率、建设安全性和可实施性等方面的详细比选，结合运输费用的经济性比较，提出了合理可行的施工运输方案，为后续推进建设工期和保障施工安全做好了前期准备。

1 无人区段概况

白江线无人区段位于凉山州雷波县谷堆乡大谷堆村—乐山市马边县永红乡大院子村，包含N550-N601塔位区段，涉及杆塔49基，其中转角塔28基(占比57%)，直线塔21基。基础方量共7988 m3(平均单基方量为163 m3)，铁塔总重量7234 t (平均铁塔重量为148 t，铁塔单件重量在2 t以下)，绝缘子及金具总重量1960 t。

N550-N601塔位无人区段全景地形影像如图1所示，线路海拔高度为1310～2985 m，地势起伏较大，线路最高点塔位至最低点塔位高差达1675 m。该段立体气候明显，冬季长而寒冷，夏季短而湿热多雨，四季分明。全年雨日多达240 d左右，年降水量1800～2000 mm，雷雨大风天气多出现在4～9月，最大风力达8级以上。

图1 N550-N601塔位无人区段全景地形影像

N550-N601塔位区段无人区，气候环境恶劣，地形及地质条件复杂，冬季覆冰期长达 3个半月(第一年11月中旬至第二年2月)，年有效施工时间仅8个半月。

邻近的城沐I、II回500 kV线路于2013年7月13日正式投运，其施工运输主要采用了修筑施工便道和架设索道的方式。永红乡大院子村侧原有施工便道由于距今已有7年时间没有维护修整，在雨水和冰雪消融的影响下，多处塌方和损坏，仅作为人工运维便道，无法直接作为白江线的运输道路使用。

2 人力运输方案

结合已建500 kV城沐线的施工经验，N550-N601塔位区段线路远离公路且沿线无可以利用的车辆运输道路，同时地形高差大，施工运输条件极端恶劣。人力运输方案利用原城沐线施工便道。考虑从两端步行进入，采用人力和骡马的运输方式进行工程建设材料和施工器具的运输。

根据架空输电线路工程常规人力运输的计算经验，人力运距计算式如下：

式中：Yj为平均运距，km；Lj为各段线路材料量，t；Rj为各段线路材料的人力运输直线距离，km；K人力运输道路弯曲系数[1]。

各段线路材料量预算中以各段线路长度为代表；弯曲系数指受地形、地势和地面障碍物等影响，运输路径中发生弯曲，包括上坡、下坡、盘山道路以及一处卸料向数基杆塔分运等，是运输实际距离与直线距离之比[2]。

弯曲系数不等同于地形增加系数，地形增加系数是指线路沿线地形地貌非平地发生变化，引起施工难度增加而调整的系数。一般位于平地、河网地形工程的人力运输路径，大多数是从公路或者河流向线路横向运输，运输路径常为平地和相对便于运输的地形，平地的人力运输弯曲系数是根据运输路径情况取值相对较小[3]。

无人区段地形的海拔起伏大(图2)，运输难度大。对于地势陡峭、坡度较大的塔位，涉及到大件、重件(如塔脚板、地脚螺栓、主材)的运输，为保证运输可行性和安全性，需绕行更远，弯曲系数更大。通过现场勘察发现，在材料运输通道区域内，广泛分布了沟壑、冲沟、断崖等特殊地形，严重影响运输路径长度，因此，无人区段的人力运输弯曲系数取值1.3～1.5[4]。

图2 无人区段海拔变化趋势图

通过卫星航片地形图的整体规划，再结合逐基塔位现场实地勘测和统计，无人区段人力运输距离约为4.38～5.06 km，人力运距汇总统计情况见表1所列。无人区段人力运输距离取小值4.38 km，按照《电力建设工程预算定额》(2018版)[5]定额计算运输费用约为10264万元。

表1 N550-N601段人力运输实测表

续表

由于该段无人区每年近3个半月的冰冻天气，实际施工时间只有8个半月，人力运输方案全靠人力和骡马托运，运输效率极低，需要近6个月才能完成常规物料的运输，无法运输1.7 t的塔脚板和1.2 t的大件塔材，如图3所示。因此，该方案不能满足施工材料运输和建设工期的要求，且增加工程投资较多。

图3 无人区段施工原人力运输便道

3 道路改造配合中型索道的运输方案

为便于施工材料运输，经现场踏勘，拟对无人区两端的局部机耕道进行加固拓宽改造。凉山州雷波县大谷堆一侧改造进山车辆运输道路1.0 km；马边县永红乡大院村一侧改造车辆运输道路4.1 km，如图4所示。

图4 无人区段改造车辆运输道路示意图

施工运输便道的改造及修筑要求：路基宽4.5 m，路面宽3.5 m，左右路肩宽各0.5 m。道路等级为等外级；路面类型为泥结碎石路面；交通等级为轻型交通。道路改造包括对既有道路的拓宽、加固、弯道拓宽、铺筑泥结碎石面层等。参考当地农村道路修筑的普遍计费情况，该区段道路改造的修筑费用估算为111.7万元。

道路改造后，从改造道路终点向无人区段的49基塔位，采用标准的2吨级中型索道，开展后续的施工物资运输，2吨级中型索道架设方案如图5所示。道路改造后索道架设总长度为 41.266 km，中型索道具体架设明细详见表3 所列。

表32吨级中型索道索道架设方案明细表

根据工程施工经验，索道运输时间取决于最长索道的运输量。无人区最长索道段需运输塔位4基，包含基础混凝土717 m3、铁塔钢材618 t、施工材料物资约2410 t。按照最远塔位运输效率10t/d(运距2.68 km)，最近塔位运输效率45 t/d(运距1.81 km)，平均运输效率能达到30 t/d，完成无人全部运输塔位约需要80 d(约3个月)，架设索道架设约2个月时间。在不考虑索道维护及绳索更换的情况下，完成基础及塔材物资的运输需要约7个月。通过提前安排物资调运，细化施工工序安排，道路改造配合中型索道的运输方案能保证施工工期和安全要求[6]。

按照《电力建设工程预算定额》(2018版)进行测算，2吨级中型索道架设及运输费用估算为3601万。综合前述道路改造111.7万元，道路改造配合中型索道的运输方案，合计预估费用为3712.7万元。比人力运输方案的费用减少了约6551万元。

图52吨级中型索道架设方案示意图

4 重型索道运输方案

由于特高压直流输电线路的工程材料量巨大，为了提高运输效率，考虑架设现有最大运载能力的4吨级循环式索道进行材料运输。4吨级索道提高了运输荷载能力，首先加大了运输能力，降低了山区塔材运输安全风险；其次在铁塔组立阶段，满足平臂抱杆组立的塔位，可以采用4吨级索道运输平臂抱杆部件，避免了悬浮抱杆组塔措施，极大程度地减少组塔施工风险[7-8]。

通过对无人区地形情况和施工运输工程量规划，共需架设5条4吨级重型索道，索道架设总计长度为26.904 km。每条4吨级重型索道需要分段架设，为保证运输安全，单段架设长度不能超过1 km[9]。重型索道架设明细详见表4所列。

表44吨级重型索道索道架设方案明细表

按照《电力建设工程预算定额》(2018版)进行测算，4吨级重型索道架设及运输费用估算为6366万。比道路改造配合中型索道的运输方案的3712.7万元费用增加了约2653.3万元，比人力运输方案的费用减少了约3897.7万元。4吨级重型索道运输费用较高的主要原因是重型索道自身设备单价较高，同时重型索道承载支架更多，造成架设费用更高[10]。

最长的重型索道区段需运输塔位10基，包含基础混凝土1207 m3、铁塔钢材1331 t、施工材料物资约4400 t。按照最远塔位运输效率 5 t/d(运距8.243 km)，最近塔位运输效率 25 t/d(运距4.43 km)，平均运输效率为15 t/d，完成全部基础及塔材运输塔位约需要293 d(约10个月)，架设索道架设约2个月时间[11]。由于现场地形高差较大，限制了重型索道架设的区域，使得重型索道架设条数受限，在不考虑冬歇期及大雨等恶劣天气影响和道维护及绳索更换的情况下，完成基础及塔材物资的运输至少需要12个月，不能满足冬季覆冰前完成施工材料运输的工期要求。