输电线路工程全过程机械化施工的应用

·1149·20159戴如章（江苏省送变电公司）本文通过对输电线路工程全过程机械化施工现状及施工可行性的分析，明晰了输电线路工程全过程机械化实施应用的意义，并就具体试点应用工作做了详细的流程分析，为今后推行全过程机械化施工奠定了基础并积累了经验。随着特高压输变电工程建设，国家电网公司在特高压工程设计、管理、技术等方面已处于世界领先地位，但输变电工程施工长期以来，由于受到研究力量、费用投入等制约，以及传统意识的影响，施工单位施工技术、装备发展速度较慢，与建设世界一流电网的要求差距较大。目前，输电线路工程施工仍然停留在人力为主，机械为辅的状态，施工机械化程度低，传统施工方式难以为继。线路基础70%以上采用掏挖式基础，一般采用人工掏挖施工，施工设备简易，人员作业强度大、效率低、危险性高。随着经济社会快速发展，一线施工人员将更加紧缺，人工成本将持续攀升，劳动密集型的施工方式不可持续。同时输电线路施工创新乏力制约了电网建设能力进一步提升，简单地依靠“人海战术”来加强施工建设能力的做法，将进一步地加大施工过程中的安全和质量等方面的风险。现今中国机械装备研发能力为输电线路工程施工创新和能力提升创造了较好的条件。经过多年发展，中国在重大施工机械领域，已具备较强的研发、制造能力，拥有众多核心技术，在国际市场已处于领先地位，以徐工集团、三一重工、中联重科等为代表的国内一流装备制造企业，具备按照输电线路工程建设特点，定制研发先进适用施工装备的能力。为此着眼于输电线路施工全过程，加强设计创新、技术装备创新，实现一流施工技术、一流装备配置、一流工程管理，实现施工由劳动密集型向装备密集型转变，具有重要意义。（1）有利于支撑特高压等重点工程，满足电网大规模建设需求，确保安全优质高效完成电网建设任务。（2）有利于推动建设“施工管理型、专业技术型”施工企业，加快培育施工装备科技创新人才，全面掌握施工技术研发、持续创新等核心竞争力。（3）有效解决施工人力紧缺、人工成本上涨问题，减轻施工人员劳动强度。（4）符合国际化发展趋势，提高机械化率，体现以人为本，促进施工企业核心竞争力提升。输电线路全过程机械化施工以提高机械化率，减少人员投入和体力劳动，优化作业流程，提高施工管理水平，促进作业过程中安全和质量提升为核心。江苏省送变电公司以220kV万盛－芦北线路工程为依托，全面开展全过程机械化施工在河网泥沼地形条件下试点工作。4.1试点工程输电线路全过程机械化施工流程全过程机械化施工总平面布置→临时道路修筑及作业面整理→基础钢筋工厂化加工→预拌混凝土制备→旋挖机成孔→钢筋笼桩孔位吊装及对接→预拌砼用罐车运至桩孔及灌注→基础完工后作业面平整→组塔汽车吊进场→吊车组立铁塔→组塔后作业面清理→架线施工初导绳飞行器展放→各级引绳带张力逐级牵引→张力放线→紧线及附件安装→竣工验收。4.2输电线路全过程机械化施工作业应用内容按220kV万盛－芦北线路为例，施工流程各作业应用如下：（1）全过程机械化施工总平面布置。施工总平面布置严格按照国网公司所要求的文明施工标准化图册布置，同时满足全机械化施工作业的要求。施工现场材料、工器具堆放合理、整齐、作业流程清晰，交通流向明确，尽量少占农田。（2）临时道路修筑及作业面整理。在输电线路施工中，若临近塔位道路不具备大型施工装备进场要求或无道路需要修建简易道路时，因是临时性使用，用后需恢复原貌，因此首先使用挖掘机和推土机实现道路的拓宽、填平及初平整，期间配以装载机满足土石料的运输；若临时道路需大型机械进场施工，可将平整后的简易道路使用刮平机进行道路的平整，之后使用各型压路机实现道路的硬化，然后铺设厚度10mm以上的钢板，以满足大型机械进场施工的需求。（3）基础钢筋工厂化加工。对工程使用的钢筋全面采用基础钢筋工厂化（集中）加工、配送。工程使用的钢筋，除φ8圆钢以外其余均采用9m定长钢筋，钢筋加工采取冷拉调直、直切、弯曲、镦粗直螺纹钢筋接头四种工艺加工。（4）预拌混凝土制备。预拌混凝土搅拌采用集中搅拌工艺，集中搅拌机械化、自动化程度高，生产率也很高，能保证混凝土的质量和节省水泥，同时减少施工作业面的噪音污染并减少“三废”排放。（5）旋挖机成孔。本工程灌注桩基础采用旋挖机成孔，应用全国首台输电线路专用旋挖钻机。旋挖钻机采用分体式设计方案，整机可拆分为单件重量不大于5t的独立部件，可以便利于山地道路运输，各部分结构设计合理，易于组装及维修保养。旋挖机械应用了可视化自动垂直及回位系统，操作人员可以通过操作屏幕实时观测垂直度和钻孔中心位置，在控制桩基础的垂直度偏差、中心偏移偏差方面具备更高的精度要求。在旋挖机械的使用中，钻孔带出的泥土以固态形式采挖出地面，方便及时清运与利用，与传统灌注桩施工工艺的泥浆沉淀相比，减少了泥浆池的占地和沉淀时间，施工过程更加环保。（6）钢筋笼桩孔位吊装及对接。集中加工的钢筋运至作业点后，在地面连接成分段的钢筋笼。用汽车吊分段吊入桩孔内，上段与下段采用镦粗直螺纹工艺进行连接。镦粗直螺纹工艺避免了主筋坑口焊接，提高了钢筋接头质量，减少了上下段对接时间，加快了施工进度，减少了人员投入。（7）预拌砼用罐车运至桩孔、灌注。因施工作业点已具备旋挖钻机进场作业条件，因此可将制备好的预拌砼用罐车直接运抵桩孔位，将砼从导管直接灌入桩孔中。完成清孔后，汽车吊拎住导管及漏斗，将预拌混凝土卸入导管内，桩孔内的泥水随混凝土的灌入排出，直至将桩孔内灌满混凝土。（8）基础完工后作业面平整。基础施工完成后，及时埋设接地，清理作业面以便组塔吊装进场作业。（9）组塔汽车吊进场。在基础养护期至75%设计强度阶段，维护进场临时道路及作业面，及时排水清淤，当砼强度达到分解组塔要求时，组塔汽车吊进场作业。（10）吊车组立铁塔。提前将塔材组装成片或分段，汽车吊进场后，根据作业高度及作业范围合理站位，将已组装好的塔片或塔段吊装就位，高空作业人员将其正确安装就位。（11）组塔后作业面清理。组塔完成后，及时将架线金具绝缘子串和放线滑车悬挂到位，非牵张场及直线塔位处清理作业场地，不再需要大型机械设备进场作业。牵张场及耐张塔位处准备牵张机械和紧线机械进场临时道路和作业面平整。（12）架线施工初导绳飞行器展放。采用遥控无人直升机张力展放初级导引绳，减少对被跨越物的影响并提高施工效率。（13）各级引绳带张力逐级牵引。按照计算确定的逐级牵引流程开展逐级牵引作业，逐级牵引全过程各级引绳均不触碰地面及被跨越物。（14）张力放线。按照张力放线规程，利用大型牵张设备组织开展导地线张力放线施工。（15）紧线及附件安装。在耐张塔组织紧线施工作业，紧线完成后安装悬垂线夹和防振设备并在耐张塔搭设跳线。本次试点施工的顺利实施，明晰了输电线路全过程机械化的发展方向，为今后推行全过程机械化施工奠定了基础并积累了经验。