陳 路，裴 燕，胡 蓉，盧 佳

(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410007)

1 機(jī)械化施工必要性及現(xiàn)狀

近20年以來(lái)，我國(guó)城市化進(jìn)程推進(jìn)迅速，CPI持續(xù)走高，國(guó)家提出以人為本科學(xué)發(fā)展觀，人工成本大幅攀升。在經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)快速發(fā)展和堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)需求的背景下，對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量和工期提出了更高要求，輸電工程施工單位一直是用最原始、最傳統(tǒng)的方式，從事世界上電壓等級(jí)最高，也是最艱苦、最困難的建設(shè)任務(wù)，該施工形式是不可持續(xù)的。有必要在輸電線路工程建設(shè)中創(chuàng)新理念和方法，研發(fā)適合線路工程專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)的施工機(jī)械裝備，推進(jìn)線路全過(guò)程機(jī)械化施工，符合全壽命周期建設(shè)要求，降低人工投入和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步提升工程建設(shè)質(zhì)量、效率，實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。因此，國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)施工裝備科技創(chuàng)新工作高度重視，并首次提出了全過(guò)程機(jī)械化施工的新理念、新要求。

2013年國(guó)家電網(wǎng)公司著手開(kāi)展線路全過(guò)程機(jī)械化施工管理及創(chuàng)新研究，并在華東、華北地區(qū)進(jìn)行了試點(diǎn)建設(shè)。施工企業(yè)減員增效，對(duì)施工技術(shù)和裝備進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)施工由勞動(dòng)密集型向裝備密集型轉(zhuǎn)變，已成為電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，未來(lái)機(jī)械化施工推行程度的高低將會(huì)成為衡量施工企業(yè)生產(chǎn)力水平的重要參考標(biāo)準(zhǔn)。

目前，輸電線路中大規(guī)模機(jī)械化施工在我國(guó)北方平原地區(qū)推廣，已經(jīng)取得了很好的效果。然而在我國(guó)南方的山地、丘陵地區(qū)，機(jī)械化施工推行依然困難，各種工程物料運(yùn)輸和基坑巖土體破碎、清渣、混凝土攪拌運(yùn)輸?shù)纫廊贿€是使用傳統(tǒng)的人工開(kāi)鑿、人工搬運(yùn)、騾馬運(yùn)輸，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。

2 制約山區(qū)機(jī)械化的主要因素

中國(guó)是個(gè)多山國(guó)家，中國(guó)土地按地形面積統(tǒng)計(jì)，平地、丘陵和山地的比例大體是34%、20%、46%，山地和丘陵合計(jì)占國(guó)土面積的2/3。同時(shí)中國(guó)又是世界人口第一大國(guó)，隨著環(huán)境問(wèn)題的加劇，國(guó)家加強(qiáng)了對(duì)耕地、林地、自然保護(hù)區(qū)的的保護(hù),使得城市化和工業(yè)化的用地轉(zhuǎn)向人煙稀少的山地，輸電線路的沿線交通條件越來(lái)越困難，由此產(chǎn)生了制約山區(qū)工程大規(guī)模機(jī)械化的兩大問(wèn)題。

2.1 運(yùn)輸?shù)缆穯?wèn)題

道路在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著至關(guān)重要的作用，它帶來(lái)的高效互通，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要條件。同理，輸電線路中附帶建設(shè)一條能直接到達(dá)或接近各塔位的機(jī)動(dòng)車(chē)道路，能極大加快工程建設(shè)進(jìn)度，減少施工作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度和安全事故發(fā)生的概率。然而輸電線路所處區(qū)域，往往人煙稀少、經(jīng)濟(jì)落后甚至沒(méi)有經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，不具備長(zhǎng)期道路建設(shè)的價(jià)值，最多只能進(jìn)行簡(jiǎn)易臨時(shí)道路修建，青賠和人機(jī)費(fèi)用并未充分考慮，導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常以原始落后的人力、騾馬運(yùn)輸，效率低下。

2.2 科技裝備問(wèn)題

山區(qū)地形復(fù)雜多變，起伏無(wú)常，而適合山區(qū)施工的機(jī)具品種十分有限，目前市面上的機(jī)械、機(jī)具尺寸普遍較大，底盤(pán)和機(jī)械參數(shù)設(shè)計(jì)大部分針對(duì)平地、公路，起伏地形通過(guò)能力差，并不適合山區(qū)作業(yè)。

3 對(duì)策研究

3.1 優(yōu)化前期通道設(shè)計(jì)，合理預(yù)估道路費(fèi)用

“要致富，先修路”。要實(shí)現(xiàn)目前大家耳熟能詳?shù)牡纳絽^(qū)索道運(yùn)輸、直升機(jī)運(yùn)輸、大開(kāi)挖基礎(chǔ)機(jī)械化、掏挖基礎(chǔ)機(jī)械化、灌注樁基礎(chǔ)機(jī)械化、錨桿基礎(chǔ)機(jī)械化、組塔機(jī)械化，首要條件就是要修建臨時(shí)道路讓機(jī)械進(jìn)場(chǎng)，直升機(jī)甚至需要臨時(shí)停機(jī)坪和中途加油補(bǔ)給運(yùn)輸，否則機(jī)械化都是空談。要修路，就需要投入，參照2015年土地補(bǔ)償新標(biāo)準(zhǔn)，以修建100 m具備采用機(jī)械化的臨時(shí)道路為例，山區(qū)輸電線路臨時(shí)道路費(fèi)用基本組成、單價(jià)和預(yù)計(jì)總費(fèi)用見(jiàn)表1。

表1 山區(qū)輸電線路臨時(shí)道路費(fèi)用基本組成及費(fèi)用

由此可見(jiàn)，以輸電線路動(dòng)輒上百公里的穿行距離，在山區(qū)修建能供機(jī)械化作業(yè)的臨時(shí)道路的總費(fèi)用會(huì)相當(dāng)高。故輸電線路工程建設(shè)應(yīng)從可研開(kāi)始建立機(jī)械化施工為首選的建設(shè)模式，貫徹全過(guò)程機(jī)械化施工理念，在輸電線路通道設(shè)計(jì)時(shí)就充分利用現(xiàn)有道路網(wǎng)絡(luò)，考慮施工裝備情況，合理規(guī)劃路徑方案，增加路徑曲折系數(shù)，在裝備配置、進(jìn)場(chǎng)道路等方面合理預(yù)估臨時(shí)道路費(fèi)用。

3.2 走小型化、智能化、專(zhuān)業(yè)化道路

“工欲善其事，必先利其器”。輸電線路的山區(qū)機(jī)械化可以借鑒我國(guó)農(nóng)業(yè)山區(qū)機(jī)械化的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)山區(qū)道路窄、有高差的特點(diǎn)，選取或研發(fā)小型、智能、專(zhuān)業(yè)的機(jī)械。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，此類(lèi)機(jī)械專(zhuān)用性強(qiáng)，很少有滿(mǎn)足需求的通用型號(hào)，需要針對(duì)性研發(fā)。在山地大高差、喀斯特地貌，通過(guò)加載智能模塊開(kāi)發(fā)小型機(jī)械，采用鉸接式底盤(pán)，實(shí)現(xiàn)行進(jìn)中車(chē)輛機(jī)械自平衡、自攀爬，并優(yōu)化機(jī)械操作難度，從而加大極端山地丘陵區(qū)段的機(jī)械化程度，減少山區(qū)機(jī)械化施工費(fèi)用及對(duì)環(huán)境的破壞。如新型多功能步履式挖掘機(jī)，見(jiàn)圖1、圖2。

4 工程案例

4.1 工程概況

以湘潭換流站—古亭Ⅰ、Ⅱ回500 kV線路工程為例，工程線路全長(zhǎng)90 km，共252基塔位，地形比例為：70%丘陵，20%河網(wǎng)泥沼，10%山地，全線交通運(yùn)輸情況便利。線路在可研初設(shè)階段便考慮了全線全過(guò)程專(zhuān)項(xiàng)機(jī)械化施工方案。

圖1 新型多功能步履式挖掘機(jī)鉸接式底盤(pán)

圖2 大高差作業(yè)面工作

4.2 路徑優(yōu)化選取

考慮全過(guò)程機(jī)械化施工需要結(jié)合本工程實(shí)際，合理分布檔距，現(xiàn)場(chǎng)定位進(jìn)行了多方案路徑比選，并盡可能按貼近現(xiàn)有汽運(yùn)道路、機(jī)耕道路的原則布置，減少臨時(shí)道路的修筑。對(duì) G7－ G9段、G22－ G26、G67－ G72、G118－G124段進(jìn)行了路徑優(yōu)化。利用的公路主要有G4京港澳高速、G107國(guó)道、S313省道、S211省道、X021縣道、X017縣道、X018縣道、X008縣道，沿線還有大量的鄉(xiāng)村水泥公路與線路平行或交叉可供利用。

4.3 機(jī)械的選擇

在機(jī)械的選擇方面，選擇目前市面上較新較小的型號(hào)，具體見(jiàn)表2。

表2 機(jī)械選擇型號(hào)表

4.4 機(jī)械化效果

4.4.1 提高效率、縮短工期

本工程全過(guò)程機(jī)械化施工在各分部工序中機(jī)械化施工效率相對(duì)較高，均縮短了施工工期，具體見(jiàn)表3。

表3 施工效率對(duì)照表

4.4.2 降低安全風(fēng)險(xiǎn)

采用輸變電工程作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)法(LEC法)對(duì)全過(guò)程機(jī)械化施工方法和傳統(tǒng)施工方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定，量化施工現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)，評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 安全風(fēng)險(xiǎn)對(duì)照表

由表4可見(jiàn)，在全過(guò)程機(jī)械化施工模式下，各單位工程的機(jī)械化施工安全動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值均低于傳統(tǒng)施工的安全動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值。

4.4.3 工程總投資上升

機(jī)械化施工模式下可以減少人工費(fèi)用、材料本體費(fèi)用，運(yùn)輸費(fèi)用等，相應(yīng)的增加道路修筑費(fèi)用，植被青賠費(fèi)用、施工機(jī)械費(fèi)用、機(jī)械轉(zhuǎn)場(chǎng)費(fèi)用及大件運(yùn)輸費(fèi)用等。本工程按照全過(guò)程機(jī)械化施工方案，根據(jù)現(xiàn)行定額與造價(jià)，并參考現(xiàn)有市場(chǎng)價(jià)格，編制了人力施工模式下費(fèi)用概算與機(jī)械化施工模式下費(fèi)用概算，經(jīng)過(guò)分析比較，工程費(fèi)用增減見(jiàn)表5。

表5 本工程機(jī)械化施工與人力施工費(fèi)用比較表

綜上所述，施工機(jī)械的大量投入，減少了人工數(shù)量約25%，既減少了施工安全風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)人員安全，又相應(yīng)減少了人工成本，節(jié)省人力費(fèi)用約 30%，但機(jī)械使用費(fèi)增加約273萬(wàn)元，臨時(shí)道路修筑增加費(fèi)用約為1630萬(wàn)元，青賠補(bǔ)償費(fèi)用增加約200萬(wàn)元，工程總體造價(jià)增加約816萬(wàn)元。

5 結(jié)論

機(jī)械化施工是輸電線路工程建設(shè)的一次重大技術(shù)革命，他改變了傳統(tǒng)的“以人力為主，機(jī)械為輔”的傳統(tǒng)施工模式。在增加有限的投資的情況下，可有效縮短施工工期，提高施工效率，同時(shí)也提高了施工質(zhì)量和勞動(dòng)安全性。

山區(qū)機(jī)械化的推行是全國(guó)輸電線路機(jī)械化施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化前期通道設(shè)計(jì)，合理預(yù)估道路費(fèi)用，與前沿科技相結(jié)合，選取或研發(fā)小型化、智能化、專(zhuān)業(yè)化的施工設(shè)備的方法，在主要施工工序上用機(jī)械替代人力，有效解決施工人員緊缺、人工成本持續(xù)上漲等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)以人為本，提升堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)工程的建設(shè)支撐能力。