王浩淼 王弋 方平凱

國網(wǎng)通用航空有限公司 北京 102209

摘要：為解決特高壓建設(shè)中存在的關(guān)鍵施工技術(shù)難題，全面提升特高壓電網(wǎng)建設(shè)水平，依托浙北～福州和錫盟～山東兩條特高壓交流線路，相繼進(jìn)行了應(yīng)用直升機(jī)參與特高壓工程施工的科技研究和試點(diǎn)應(yīng)用。本文回顧了近年來國內(nèi)直升機(jī)在特高壓電網(wǎng)工程中的應(yīng)用情況，介紹了直升機(jī)在輸電線路施工過程中物資運(yùn)輸、基礎(chǔ)施工、組立鐵塔、張力放線等方面的研究探索和應(yīng)用實(shí)施，并展望了直升機(jī)施工技術(shù)在應(yīng)用推廣中的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：直升機(jī)施工；特高壓鐵塔；組塔放線；作業(yè)效率

0 引言

我國幅員遼闊，能源儲備與電力負(fù)荷分布不均衡。為增強(qiáng)更大范圍內(nèi)電力資源優(yōu)化配制能力，滿足不同區(qū)域不斷增長的用電需求，大規(guī)模的特高壓電網(wǎng)的建設(shè)正迅速發(fā)展。特高壓輸電線路施工過程中，不可避免地要途徑高山、大嶺等嚴(yán)苛施工環(huán)境，若采取常規(guī)施工方法，工程難度大、效率低，需研究采取先進(jìn)施工手段，克服惡劣的自然條件進(jìn)行特高壓線路的施工。

采用直升機(jī)參與特高壓輸電線路施工，具有效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、自然資源破壞少、節(jié)約人工等優(yōu)勢。直升機(jī)在電網(wǎng)運(yùn)行中已逐漸承擔(dān)了電力巡線、檢修作業(yè)等任務(wù)，在超、特高壓線路的日常運(yùn)維、重大氣象地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時的應(yīng)急搶險等方面發(fā)揮著重大作用，同時，關(guān)于直升機(jī)在輸電線路施工方面的科研嘗試和推廣應(yīng)用都有了顯著進(jìn)展，對提升電網(wǎng)機(jī)械化施工水平有著重大推動作用。

1應(yīng)用直升機(jī)運(yùn)輸施工物資

輸電線路地形情況大多比較復(fù)雜，選擇一種安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的運(yùn)輸技術(shù)，對提升工程進(jìn)度、降低施工成本、保證運(yùn)輸物件的質(zhì)量、保護(hù)環(huán)境具有重要意義。施工材料及工器具采用何種小運(yùn)方式是決定施工進(jìn)度的重要因素。特高壓工程施工材料及工器具單件質(zhì)量或尺寸均較大，目前主要采用索道、普通車輛或特種運(yùn)輸車輛的直達(dá)運(yùn)輸方式。針對位于山地等較為惡劣地形的塔位和單基材料量較多、單件尺寸或質(zhì)量較大的塔位，施工中主要采用索道運(yùn)輸方式。

而在浙北～福州1000kV特高壓交流工程16標(biāo)段中，地形主要以高山大嶺為主，部分為山地，線路沿線植被茂密，附近沒有可以利用的車行道路，交通非常困難。如單獨(dú)使用索道方式進(jìn)行施工，不僅周期長進(jìn)度慢，一些困難地段人員和機(jī)械也很難進(jìn)入。為提高浙北-福州特高壓輸電線路建設(shè)速度，采用直升機(jī)開展吊運(yùn)作業(yè)，將塔材送上預(yù)定塔位，取得了顯著成果。

2013年12月至2014年3月，在浙北～福州工程福建無人區(qū)，國網(wǎng)通航公司采用KA-32直升機(jī)進(jìn)行了物料運(yùn)輸技術(shù)試點(diǎn)（試驗(yàn)），累計(jì)飛行140余小時，吊運(yùn)853次，運(yùn)輸塔材等物料2400余噸，有效緩解了無人區(qū)施工壓力。

圖1-1 Ka-32直升機(jī)吊運(yùn)塔材

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，利用直升機(jī)開展物資運(yùn)輸大大加快了輸電線路建設(shè)速度。特高壓輸電線路每基鐵塔塔材重量達(dá)160～180噸，在無索道的情況下利用騾馬與人力運(yùn)輸需30天左右的時間才能完成1基塔材運(yùn)輸；若利用索道運(yùn)輸也需15天左右的時間，而按照浙福線直升機(jī)單日平均運(yùn)輸塔材92.39噸計(jì)算，利用直升機(jī)運(yùn)輸1基特高壓輸電線路鐵塔塔材平均僅需2天，在運(yùn)輸7L026（A29+1）塔位物資時更創(chuàng)造了單日吊運(yùn)152.87噸的記錄，A29+1塔位塔材全部運(yùn)輸僅用時1天零2個小時，非索道及騾馬運(yùn)輸可比，特別是吊運(yùn)A25號塔位塔材時，塔位處于坡度超過70度的山脊，飛機(jī)吊裝的鋼材準(zhǔn)確穩(wěn)定卸載在陡坡的指定位置上。充分證明在高山峻嶺等交通困難地段利用直升機(jī)開展運(yùn)輸物資作業(yè)可大大提高施工進(jìn)度和施工效率，同時以較少的人力投入完成物資運(yùn)輸作業(yè)任務(wù)。

2應(yīng)用直升機(jī)參與基礎(chǔ)施工

特高壓工程基礎(chǔ)混凝土方量較大，施工階段要求塔位設(shè)置混凝土攪拌點(diǎn)。建設(shè)混凝土攪拌站，實(shí)施集中攪拌，能夠進(jìn)一步提高施工質(zhì)量、效率，減少施工現(xiàn)場占地面積。根據(jù)各塔位的地形、道路條件，施工中一般選擇地泵、翻斗車運(yùn)送混凝土至塔位基礎(chǔ)的方式。

但遇到高山大嶺地勢時，道路崎嶇，車輛難以進(jìn)入，交通運(yùn)輸極為困難。隨之而來的是修筑施工道路經(jīng)濟(jì)和環(huán)境成本過高。直升機(jī)吊運(yùn)混凝土已有較完善的工藝流程，國家電網(wǎng)公司通過研究設(shè)計(jì)，開發(fā)適配直升機(jī)作業(yè)的混凝土吊罐并制定標(biāo)準(zhǔn)，2007年11月4日在1000kV晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程中首次采用直升機(jī)吊運(yùn)混凝土施工，在線路工程現(xiàn)場N26塔位順利吊運(yùn)澆筑混凝土。采用直升機(jī)參與線路基礎(chǔ)施工，減少了樹木砍伐量，避免對環(huán)境的過度破壞，同時采用多個混凝土罐交替使用，縮短吊運(yùn)時間，節(jié)約了大量人力和時間。

3應(yīng)用直升機(jī)吊裝組塔施工

在國內(nèi)交直流特高壓輸電工程建設(shè)中，內(nèi)懸浮外拉線抱桿分解組塔實(shí)用性較強(qiáng)，效率較高，是應(yīng)用最廣泛，技術(shù)最成熟的施工工藝。但同時要求地面、高空作業(yè)配合人員眾多，施工效率提升較為困難。對于地形條件較好、交通便利、適合吊車等大型機(jī)具出入的塔位，可采用吊車分段組立鐵塔，減少施工人員數(shù)量，工作效率較高，有利于提高施工進(jìn)度。

若受地形限制，塔位情況無法實(shí)施抱桿組塔作業(yè)，且進(jìn)出場道路限制大噸位吊車出入，直升機(jī)吊裝組塔有著重要的應(yīng)用價值。

1000kV錫盟-山東特高壓交流工程中，由S64-F型直升機(jī)進(jìn)行三基鐵塔的吊裝試點(diǎn)，自5月20日開始正式吊裝作業(yè)，至5月27日11時45分，完成3基鐵塔吊裝任務(wù)，累計(jì)飛行13小時49分鐘，完成55吊次，吊重總計(jì)336.23t。平均每吊重6.1t、用時15分鐘（含加油等）；日最大吊次15吊次、吊重約100t；單次最大吊重9.33t。相較之下，傳統(tǒng)施工方式完成1基特高壓鐵塔的組立至少需15天。

圖2 S-64F型直升機(jī)吊裝組塔

此次項(xiàng)目的成功實(shí)施，驗(yàn)證了直升機(jī)在特高壓工程中吊裝組塔的可行性，充分展現(xiàn)了直升機(jī)吊裝與人工輔助組塔的安全性與高效性，可以有效解決傳統(tǒng)作業(yè)方式帶來的人員安全、環(huán)境影響等一系列問題。同時確定了直升機(jī)吊裝組塔施工工藝，為后續(xù)大規(guī)模運(yùn)用奠定了扎實(shí)基礎(chǔ)。

4應(yīng)用直升機(jī)進(jìn)行張力放線

線檔跨越電力線、峽谷、森林、經(jīng)濟(jì)作物區(qū)、江河、公路、鐵路等放線區(qū)段，人工展放導(dǎo)引繩或比較困難，或容易影響跨越物的安全運(yùn)營情況，并容易導(dǎo)致地表植被的破壞。國內(nèi)輸電線路工程張力放線施工中，展放導(dǎo)引繩使用的工具主要有動力傘、飛艇、無人機(jī)等，動力傘運(yùn)輸方便，操作簡單，但要求起降場地較大，無人機(jī)承載能力較低，遙控飛艇結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，缺點(diǎn)是體積龐大，抗風(fēng)能力差。目前遙控飛艇為展放初級導(dǎo)引繩的主要方式。

用各種飛行器逐級從鐵塔頂面橫擔(dān)上鋪放初級導(dǎo)引繩后，再通過人工高空作業(yè)使其過渡到五輪放線滑車?yán)?。這種施工方法俗稱“鋪放法”，缺陷是多次往復(fù)倒繩，過程繁瑣，且周期長（一般雙回路線需要7～8天）。而采用直升機(jī)展放鋼引繩的工藝可大大縮短架線施工周期。此項(xiàng)技術(shù)我國已有初步的技術(shù)儲備，上世紀(jì)80年代中期，我國曾在三峽無人區(qū)采用S-61直升機(jī)展放?10鋼繩近40km（兩根），鋼繩進(jìn)入導(dǎo)桿式單輪滑車21個。與直升機(jī)相配套的高速張力機(jī)以及滑車均為自主研發(fā)。國內(nèi)還有多家送變電公司與飛行公司合作成功鋪放迪尼瑪繩的成功經(jīng)驗(yàn)。應(yīng)用直升機(jī)在空中展放鋼導(dǎo)引繩，并使之準(zhǔn)確進(jìn)入五輪放線滑車中的鋼輪轂內(nèi)，十分具有發(fā)展和完善的必要。2014-2015年，依托于浙北～福州、錫盟～山東兩條特高壓交流線路工程，國網(wǎng)公司研究了直升機(jī)牽放鋼導(dǎo)引繩直接進(jìn)五輪滑車中輪技術(shù)和過酒杯塔中相的方法，并研發(fā)了相關(guān)配套工器具。經(jīng)過多次模擬試驗(yàn)，驗(yàn)證了直升機(jī)展放鋼導(dǎo)引繩的可行性，并通過了各設(shè)備的功能檢測。待正式工程應(yīng)用后，又將使直升機(jī)在電力線路施工應(yīng)用中向前邁出一大步。

總結(jié)與展望

直升機(jī)在輸電工程中的推廣應(yīng)用破解了極端施工條件下的作業(yè)難題。應(yīng)用直升機(jī)施工可以有效解決高大山嶺極端施工條件下，塔材運(yùn)輸、施工機(jī)械設(shè)備、施工作業(yè)人員運(yùn)輸?shù)葐栴}；

直升機(jī)施工可大大減少對自然環(huán)境的破壞。傳統(tǒng)施工模式下，特高壓鋼管塔塔材運(yùn)輸需要修建輕、重型索道，施工人員進(jìn)出塔位需要修建道路，塔位及周邊區(qū)域需要預(yù)留出較大空間地面組片、埋設(shè)地錨、打拉線等，在山區(qū)組塔放線作業(yè)，需要砍伐很多樹木，不僅增加了大量成本，而且樹木的大量砍伐將對自然環(huán)境造成較大影響。應(yīng)用直升機(jī)吊裝組塔可以有效解決以上環(huán)保問題，滿足環(huán)保要求。

直升機(jī)施工效率高，可以加快施工進(jìn)度，提高社會經(jīng)濟(jì)效益。特別是大規(guī)?；瘧?yīng)用直升機(jī)吊裝組塔，可有效縮短塔材運(yùn)輸、吊裝組立的工期；應(yīng)用直升機(jī)展放鋼導(dǎo)引繩，減少導(dǎo)引繩的多級牽引工序，也可有效縮短放線區(qū)段的施工時間。可以看出，在特高壓線路工程組塔放線關(guān)鍵工序中，應(yīng)用直升機(jī)施工可以使整個特高壓工程較傳統(tǒng)施工計(jì)劃提前竣工，帶來巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。

直升機(jī)施工有相對較高的安全裕度。一是輕型直升機(jī)具有現(xiàn)場應(yīng)急救援功能，二是直升機(jī)現(xiàn)場作業(yè)時間較傳統(tǒng)施工作業(yè)時間大大減少，在安全風(fēng)險系數(shù)相同的情況下，現(xiàn)場作業(yè)時間越短，發(fā)生安全風(fēng)險事故的可能性越低。

直升機(jī)在整個作業(yè)過程中還可以進(jìn)行空中巡視，檢查基建施工安全、質(zhì)量、環(huán)保措施落實(shí)情況，輔助線路工程的質(zhì)量驗(yàn)收。

應(yīng)用直升機(jī)參與電力施工，在國外已經(jīng)是較為成熟的技術(shù)，得益于其成熟的運(yùn)作模式、充足的適用機(jī)型、多年累積的施工經(jīng)驗(yàn)。而國內(nèi)機(jī)型和機(jī)源較少、電力施工飛行經(jīng)驗(yàn)不足，導(dǎo)致目前國內(nèi)應(yīng)用水平與國際尚存較大差距。通過幾次項(xiàng)目實(shí)踐，彌補(bǔ)了國內(nèi)直升機(jī)施工技術(shù)上的空白，積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，對提升國家電網(wǎng)公司輸電線路機(jī)械化施工水平、解決特高壓建設(shè)過程中遇到的高山大嶺等困難地段施工難題具有現(xiàn)實(shí)意義。隨著國內(nèi)低空空域政策的逐步放開、特高壓線路工程的機(jī)械化需求日益提高，直升機(jī)在特高壓輸電線路工程中的應(yīng)用將有更廣闊的前景。

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作者簡介：

王浩淼（1989-），男，碩士研究生，國網(wǎng)通用航空有限公司直升機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目組，主要從事輸電線路直升機(jī)施工應(yīng)用工作。