摘要：输电线路全过程机械化施工是一种全新的工程建设模式，也是一项创新工程和系统工程，遵循“一性三化”（先进性，专业化、标准化、系列化）原则，以设计为先导，考虑临时道路修建、物料运输、基坑开挖、混凝土浇筑、杆塔组立、导地线架设、接地装置敷设等施工全过程，创新设计方法，创新装备研发，形成全过程、系列化集成新技术成果及典型应用。
关键词：输电线路；全过程机械化；标准化；旋挖钻机；索道
0引言
全过程机械化施工从系统思维整体考虑施工技术创新，提出全过程概念，是一项创新的工作，是一种全新的工程建设模式，也是一项系统工作，全面总结以往输电线路施工经验，借鉴国内、外先进技术和已有的施工机械装备，研制开发体积小、质量轻、功能齐全、爬坡能力强、适应山区作业的专用机械装备，大量应用现代化机械进行操作以减轻人工劳动，实现临时道路修建、物料运输、基础开挖、混凝土浇筑、组塔、架线、接地装置敷设等输电线路全过程机械化施工。
1 创新研究
装备是机械施工的根本。通过组织创新研发，工业化提升，标准化改造等多种方式，不断丰富线路施工装备，提高装备自动化水平。公司研制开发出专用塔式起重机、旋挖钻机、履带式运输车、轮胎式运输车、重型货运索道等 5大类、13种重大施工装备[1] ~[2]。这些施工装备机械化、自动化程度高，针对性强、专业配套，能够满足绝大部分地形条件下工程机械化施工需要，真正成为一流电网建设的强力支撑。
（1）专业化创新。根据现场施工实际需要，针对具体施工环节，结合线路施工专业需求，创新研发出安全可靠、先进适用、功能集成、复合多用、轻便灵活的专用施工装备。如按照“专用装备”定位，形成小型（整机重量20吨，轮胎式底盘，最大扭矩 80千牛•米，最大钻孔直径 1.4米、钻孔深度 25米）、中型（整机重量 30吨，履带式底盘，最大扭矩 150千牛•米，最大钻孔直径 1.4米、钻孔深度 25米）、综合型（整机重量40吨，履带式底盘，最大扭矩 200千牛•米，最大钻孔直径 2米、钻孔深度 25米）3 种类型旋挖钻机需求系列[3]，并应用于试点工程建设，取得良好效果。
（2）工业化提升。按照工业化技术路线和方法，对已在工程中应用的装备在某些功能、性能等方面进一步优化，使装备更加适合现场施工使用。如针对用于山地物料运输需要的架空货运索道，则根据索道长度、跨数、跨距、高差角等关键参数优化归并，形成了 1t、2t、4t等 3个系列9种型号的架空索道标准化产品[4]，实现设计方法、索道部件标准化。对于施工中常用的单动臂和双平臂落地抱杆，则进一步优化结构尺寸，减小最大单件重量，便于施工现场安装、组立、拆卸、转场。
（3）系列化规范。对于在输电线路施工中广泛应用，适用性强，已经大批量生产的施工装备，在功能、性能方面进一步统一规范，减少配件品种，提高应用成效。如针对导引绳展放施工中广泛应用的多旋翼（如四旋翼、六旋翼、八旋翼）无人机[5]，根据不同地理环境，对无人机的机载重量、飞行距离、飞行高度等功能和技术参数进行系列规范，实现多旋翼无人机系列化、标准化的配置。
（4）标准化装备体系研究。在现有施工装备基础上，根据不同地质、地形条件，着眼施工全过程，进一步深化施工装备创新，强化相关装备功能、性能优化完善，形成标准化工业产品，实现系列化配套。通过创新研发、系列化配套，形成“输电线路全过程机械化施工标准化装备体系”，涵盖了输电线路施工全过程，包括临时道路修建、物料工地运输、基础开挖施工、混凝土施工、组塔施工、架线施工、接地施工等7个线路施工工序的各类型施工装备，以及相关的施工辅助工器具，共计79种、730个型号。
2 创新应用
针对输电线路施工特点，综合考虑施工装备和施工技术水平，在线路路径与塔位选择，杆塔、基础与接地装置结构型式的选择与优化，勘察内容与深度等方面进行创新，形成设计理论、方法、参数取值、构造要求等成果，初步建立满足全过程机械化施工要求的线路工程设计技术体系[6]；积极开展设计、施工类基建新技术研究，实现临时道路修建、物料运输、基础成孔、基础浇筑、杆塔组立、导线架设、接地线敷设等全过程机械化施工；应用研制的旋挖钻机、非开挖接地定向钻等专用施工装备，提炼形成典型施工工艺[7]，实现组织、技术等管理创新。
2014年7月3日，国家电网公司创新研发的输电线路专用型旋挖钻机，在江苏盐城地区 220千伏万盛—芦北线路工程中交付使用。这是公司全过程机械化施工创新实践中的一项成果之一。在常规设备租赁市场中，普通旋挖钻机重量超过 60吨、最大成孔深度一般为 60～90米，这些性能参数超过了线路工程普遍性能需求，且在线路施工中行走爬坡难度大。国网基建部统一组织攻关，按“先进性、专业化、标准化、系列化”的思路，创新研发出适用线路基础施工普遍需求的“专用旋挖钻机”，这一专用钻机重量小，便于拆装组合，更适用于输电线路基础施工。
2014年 11月 20日，挑战世界之最的川藏电力联网工程正式投运，作为“迄今为止世界上最具建设挑战性”的输电线路工程，专业化定制、模块化、标准化的“索道”承担了工程建设最艰巨的任务——物资运输。川藏联网工程全线约 60%的塔位为车辆无法到达的区域，为了运输物资，全线共架设 1.5吨级货运索道 900余条，架设长度 1100余公里，索道架设规模前所未有。而工程中的另一个难题铁塔组立，更是依靠抱杆这个被施工人员称为“组塔神器”的线路施工特有装备，使得一座座高度超过 60米、重量超过60吨的铁塔顺利拔地而起。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这些在其他大型工程建设中难得一见的施工装备，在确保输电工程顺利建设、提高施工效率、加快施工进度上发挥着巨大的作用。
2015年5月28日，在锡盟—山东1000千伏特高压交流输变电工程河北遵化段施工现场，国家电网公司组织开展了直升机吊装组塔作业。这是国内首次在特高压工程建设中使用直升机进行吊装组塔。与传统特高压建设采用抱杆或吊车进行分解组塔不同，直升机吊装组塔采取人工地面整段组装完成后，由直升机分段吊装与人工辅助配合的施工模式，逐段完成各塔段和横担的吊装、就位任务。直升机吊装组塔有多个施工作业面，为减少塔段形变，确保顺利对接，需要在塔段上安装导轨、定位销、对角拉线等附件，安装精度要求高，整体施工环节较多、工艺复杂。
此次项目的成功实施，验证了直升机在特高压工程中吊装组塔的可行性，充分展现了直升机吊装与人工辅助组塔的安全性与高效性，可以有效解决传统作业方式带来的人员安全、环境影响等一系列问题。同时确定了直升机吊装组塔施工工艺，将有效弥补我国直升机组塔技术上的空白，提升公司输电线路施工机械化水平，为后续大规模运用奠定了扎实基础。
3 综合成效
通过全过程机械化施工的协调统筹管理，合理配置机械、人力等资源，应用旋挖钻机等机械装备，提高了现场施工机械化程度，减少人力投入，降低劳动强度和本体材料成本，提高各施工过程建设效率及质量，降低安全风险，缩短工程建设周期，有力保护生态环境，全面提升工程建设经济、社会等综合效益。
（1）降低建设成本，经济效益显著。2013～2014 年9项试点工程，试点应用线路总长453km，在人力成本减少、施工本体材料和运输费用降低、建设周期缩短提前送电等方面，取得的经济效益累计约为2370万元。2015年33项试点工程，试点应用线路总长1800km，经济效益累计约为6290 万。
（2）降低安全风险，提高施工质量。结合试点工程实际情况，依据输变电工程作业条件危险性评价法进行评价，全过程机械化施工安全动态风险值均低于传统施工的安全动态风险值，特别是坑深大于5m的普通基础、掏挖基础及坑深大于15m的挖孔桩基础，采用机械化施工的安全风险明显降低，有利于施工安全风险管控。在提升质量方面机械化施工也大有可为，如掏挖基础等实现机械化施工后，可提高基础垂直度、定位精度，施工质量更高，承载力更强；灌注桩施工采用旋挖钻机，可减少泥浆量80%以上，更环保，同时减少基础侧壁与地基之间泥皮厚度，施工质量好，承载好。
（3）减少环境污染，促进和谐发展。在施工过程中，每一道工序都体现了“输电线路全过程机械化施工”带来的全新思维，施工效率提高了，标准化作业水平提升了，实现了与环境的和谐发展。如采用索道运输，减少人力的投入，保护了环境；基础施工中，根据基础特点，应用定制挖掘机，根据自身设备的特点取土，无需采用泥浆循环，其中一般粘性土不用制浆，制浆量减少100%；软土地质泥浆排放量可减少70%；粉土及软土地质泥浆排放量减少43%。同时，旋挖钻机加钢护筒施工工艺减少了泥浆护壁对现场环境的污染，减少了青苗赔偿和植被恢复成本，具有造价合理、技术先进、施工效率高、环境友好的优点。组塔过程中，采用组合抱杆的方法；架线施工中，应用飞行器展放导引绳等，这些工具和工艺的应用满足了“输电线路全过程机械化施工”的要求，引领了输电线路施工的新潮流。
4 结 论
总体而言，着眼施工全过程，加强设计创新、技术装备创新，实现一流工程管理，有利于施工企业核心能力建设，可加快培育施工企业管理、装备科技创新人才，推进施工管理、作业模式、施工装备配置整体提升，有利于施工企业与国际先进水平接轨，不断提升专业核心能力、市场竞争能力。未来，依托全过程机械化施工的研究与应用，在资源配置、项目管理、工程组织等方面优化创新，提高线路工程建设的安全、质量、效率、效益水平，全面提升电网工程建设能力和输电线路建设质量、安全水平，又好又快建设坚强智能电网！
参考文献：
[1]国家电网公司.架空输电线路机械化施工标准化装备体系目录（2016年版）[S].北京.国家电网公司，2016.
[2]国家电网公司.输电线路全过程机械化施工技术导则（试行）[S].北京.国家电网公司，2015.
[3]国家电网公司.输电线路专用旋挖钻机Q/GDW 11388-2015[S].北京.国家电网公司，2015.
[4]国家电网公司.架空输电线路施工专用货运索道Q/GDW 11189-2014[S].北京.国家电网公司，2014.
[5]国家电网公司基建部.输电线路全过程机械化施工技术装备分册[M].北京：中国电力出版社，2015.
[6]国家电网公司基建部.输电线路全过程机械化施工技术设计分册[M].北京：中国电力出版社，2015.
[7]国家电网公司.输电线路机械化施工设计手册及典型工程案例[S].北京.国家电网公司，2016.
作者简介：
丁鹏杰（1978），工程师，主要从事输电线路施工技术管理工作；
金伟文（1980），高级工程师，主要从事输电线路施工技术管理工作；
杨国奇（1981），助理工程师，主要从事输电线路施工技术管理工作。
张 琦（1978），高级工程师，主要从事输电线路施工技术管理工作；
论文作者:丁鹏杰,金伟文,杨国奇,张琦
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/16
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