程雋瀚，汪國(guó)林，石 濤，丁鵬杰，黃超勝，王 霖

（浙江省送變電工程有限公司，杭州 310016）

0 引言

架空輸電線路初級(jí)導(dǎo)引繩展放施工是張力放線的重要環(huán)節(jié)，創(chuàng)新采用不落地的空中飛行展放引繩方式，是當(dāng)今輸電線路架線施工技術(shù)方向的重要趨勢(shì)。常用的導(dǎo)引繩采用空中展放的飛行器主要有多旋翼無(wú)人機(jī)、動(dòng)力傘、飛艇、直升機(jī)等[1-3]，動(dòng)力傘運(yùn)輸方便，操作簡(jiǎn)單，但要求起降場(chǎng)地較大[4]；無(wú)人機(jī)承載能力較低；遙控飛艇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，缺點(diǎn)是體積龐大，抗風(fēng)能力差[5-6]。目前采用無(wú)人機(jī)展放導(dǎo)引繩為常規(guī)線路展放初級(jí)導(dǎo)引繩的主要方法。

以往舟山跨海架線工程施工中，受海島地形限制及海峽特殊自然氣候影響，大跨越段采用人工渡輪展放導(dǎo)引繩作業(yè)的效率低且需長(zhǎng)時(shí)間封航，對(duì)航道通航有一定影響[7-8]，而應(yīng)用無(wú)人機(jī)、動(dòng)力傘、飛艇等進(jìn)行大跨越導(dǎo)引繩展放作業(yè)困難，不具備作業(yè)條件。經(jīng)綜合論證研究，本次舟山500 kV 聯(lián)網(wǎng)輸變電工程項(xiàng)目中，采用大型直升機(jī)展放大跨越鋼導(dǎo)引繩施工技術(shù)，并開發(fā)了配合直升機(jī)架線作業(yè)的高速?gòu)埩C(jī)、導(dǎo)入式放線滑車、重錘等專用機(jī)具，實(shí)現(xiàn)了海峽大跨越不封航直升機(jī)放線作業(yè)以及海島地域連續(xù)、多檔距直升機(jī)快速放線的工程應(yīng)用。優(yōu)化了架放線施工流程，大幅度提升了輸電線路機(jī)械化施工的水平，為直升機(jī)展放技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用起到良好的示范效應(yīng)。

1 工程概況

舟山500 kV 西堠門大跨越耐張段長(zhǎng)4 193 m，新建跨越塔2 基、錨塔3 基，采用“耐-直-直-耐”跨越方式，跨越檔距分別為1 016 m，2 656 m，521 m。兩基跨越塔分別位于舟山的金塘島、冊(cè)子島，全高均為380 m，跨越西堠門航道，設(shè)計(jì)為500 kV 與220 kV 的同塔四回路。西堠門大跨越路徑如圖1 所示。

圖1 西堠門大跨越路徑

西堠門航道位于冊(cè)子島和金塘島之間，是目前船舶往來(lái)于上海和寧波-舟山港的重要航道。該航道水深11～90 m，最大跨度2 656 m，附近海域有島嶼、暗礁、淺灘等礙航物，航線交錯(cuò)，大小航船混雜，過(guò)往航只頻繁，海底地質(zhì)情況復(fù)雜。受島嶼地形制約，建設(shè)工程水域基本為往復(fù)流，主流向與水道走向基本一致。西堠門流急，流速一般為6 節(jié)，最大可達(dá)7 節(jié)，南口有漩渦。平潮時(shí)段僅僅有40 min，可用時(shí)間短。潮流一般以不正規(guī)半日潮流為主，潮流運(yùn)動(dòng)形式多為往返復(fù)流。該水道流速大，且有強(qiáng)烈旋渦。

2 直升機(jī)展放導(dǎo)引繩方式選擇

直升機(jī)具備其他飛行器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的垂直起降、空中懸停和低速機(jī)動(dòng)能力，能夠在地形復(fù)雜的環(huán)境起降和低空飛行。用直升機(jī)放線速度快、工作可靠，可免除或減少砍伐放線通道、封江斷航等代價(jià)高昂的作業(yè)，大幅度縮短準(zhǔn)備時(shí)間，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都比較好[9]。此處及后文所述“直升機(jī)放線”內(nèi)容，本文中意同“直升機(jī)展放導(dǎo)引繩”施工。應(yīng)用直升機(jī)，可選擇“鋪放”或“牽放”兩種方式進(jìn)行初級(jí)導(dǎo)引繩的展放[10]。所謂“鋪放”，是指直升機(jī)通過(guò)專用掛架掛載初導(dǎo)繩繩盤，沿放線段飛行，連續(xù)將初導(dǎo)繩從繩盤上放出，逐塔放入滑車中或橫擔(dān)頂部，以完成區(qū)段初導(dǎo)繩展放的施工；所謂“牽放”是指直升機(jī)通過(guò)機(jī)身下方掛置的張力平衡錘，來(lái)牽引著導(dǎo)引繩繩頭，沿放線段飛行，將導(dǎo)引繩逐基導(dǎo)滑進(jìn)入塔上懸掛的導(dǎo)入式滑車中，以完成放線段初導(dǎo)繩的展放?！颁伔拧狈绞綄⒅鄙龣C(jī)承受的初導(dǎo)繩區(qū)段張力變成一個(gè)檔距內(nèi)的張力，適合于應(yīng)用中、小型直升機(jī)進(jìn)行迪尼瑪繩的展放[11-13]?！盃糠拧狈绞胶罄m(xù)繞牽層級(jí)少，經(jīng)導(dǎo)入式滑車使初導(dǎo)繩自行導(dǎo)滑入槽無(wú)需人工輔助，可大幅度提高效率，適用于較大掛載能力的直升機(jī)牽引跨度大、張力大、初導(dǎo)繩為鋼絲繩的大跨越引繩展放施工。

參照六方型13 防扭鋼絲繩的參數(shù)要求[14]，以及沿海地區(qū)特有的復(fù)雜氣象條件，特別是11 月份作業(yè)期間內(nèi)大風(fēng)頻繁出現(xiàn)帶來(lái)的影響，以及本工程技術(shù)特性（如大檔距、大高差等），考慮各類工況復(fù)雜的客觀條件下，確定用大型直升機(jī)牽放六方型13 防扭鋼絲繩的方案更具合理性，該方案具備不封航架線施工的技術(shù)條件。其中，六方型13 防扭鋼絲繩外徑13 mm，破斷力為121 kN，單位長(zhǎng)度重量0.5 kg/m，且鋼絲繩為通長(zhǎng)5 000 m，中間無(wú)接頭。

3 直升機(jī)選型

根據(jù)確定的直升機(jī)“牽放”導(dǎo)引繩工藝要求，地面張力控制采用意大利TESMEC 公司生產(chǎn)的目前國(guó)際最先進(jìn)的高速?gòu)埩C(jī)，設(shè)計(jì)最大放線速度25 km/h，最大張力30 kN，最大容繩為六方型13 防扭鋼絲繩5 000 m。參照文獻(xiàn)[3]，經(jīng)計(jì)算六方型鋼導(dǎo)引繩的牽引力最大控制在25 kN 以上，配重錘重量在50 kN 以上，對(duì)直升機(jī)外載荷能力要求在65 kN 以上。直升機(jī)在上述外載荷飛行條件下的飛行速度必須與張力機(jī)的放線速度相匹配，即不大于25 km/h，否則會(huì)導(dǎo)致張力機(jī)大幅過(guò)載。因此，所需直升機(jī)應(yīng)具備以下3 項(xiàng)基本技術(shù)條件：①直升機(jī)外載荷能力需在65 kN 以上；②直升機(jī)飛行性能、操作性能需要具備精準(zhǔn)對(duì)接能力；③直升機(jī)牽引載荷較大情況下能夠以25 km/h 以下速度安全平穩(wěn)飛行。

經(jīng)調(diào)研，國(guó)內(nèi)外工程用直升機(jī)能夠滿足第①項(xiàng)技術(shù)條件的機(jī)型有卡-32、S-64F、波音234（支奴干）直升機(jī)；但卡-32、波音234 直升機(jī)由于自身結(jié)構(gòu)原因在牽引負(fù)荷超過(guò)60 kN 后的飛行速度不能小于25 km/h，只有S-64F 直升機(jī)可以在滿負(fù)荷條件下以8～15 km/h 的慢速穩(wěn)定飛行，是能夠完全滿足西堠門大跨越鋼導(dǎo)引繩展放作業(yè)要求的合適機(jī)型。

4 專用設(shè)備及工器具研究

4.1 高速?gòu)埩C(jī)研制

為了配合直升機(jī)牽放六方型13 防扭鋼絲繩，本次專門研制了高速?gòu)埩C(jī)，配置高速尾車。設(shè)計(jì)最大持續(xù)放線速度25 km/h，最大張力30 kN，最大容繩為5 000 m。

高速?gòu)埩C(jī)滿足如下技術(shù)要求：

（1）高速?gòu)埩C(jī)須在制動(dòng)器上設(shè)置蓄能裝置等防護(hù)措施，確保制動(dòng)器處于工作狀態(tài)。

（2）配置遙控裝置，遙控線不小于15 m。

（3）需設(shè)置電氣系統(tǒng)故障、遙控系統(tǒng)故障、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障、液壓系統(tǒng)故障等不同級(jí)別的相應(yīng)應(yīng)急措施，且需有相關(guān)故障級(jí)別的允許直升飛機(jī)處理時(shí)間。

（4）高速?gòu)埩C(jī)部分、放線尾車部分皆須設(shè)置可靠的防鋼絲繩跳槽、防鋼絲繩卡、防鋼絲繩夾措施，且高速?gòu)埩C(jī)出口須設(shè)置可靠的導(dǎo)向裝置，確保張力機(jī)展放全過(guò)程不跳槽、不卡線、不卡繩。

（5）設(shè)計(jì)時(shí)須充分考慮高速?gòu)埩C(jī)與放線尾車的同步，特別是在直升飛機(jī)從高速突然降速時(shí)，需確保因高速?gòu)埩C(jī)的慣性導(dǎo)致鋼絲繩松出距離盡量短，及確保放線尾車與高速?gòu)埩C(jī)同步，不可出現(xiàn)放線尾車與高速?gòu)埩C(jī)之間鋼絲繩出現(xiàn)松弛的情況，以確保放線過(guò)程的安全。

（6）在高速?gòu)埩C(jī)運(yùn)行過(guò)程中，如外部張力低于調(diào)定張力30%之內(nèi)，高速?gòu)埩C(jī)可直接進(jìn)入反牽工況。

（7）高速?gòu)埩C(jī)的出線對(duì)地夾角范圍為0°～40°，需充分考慮錨固點(diǎn)設(shè)置。

（8）高速?gòu)埩C(jī)的速度標(biāo)定須考慮不同規(guī)格鋼絲繩的要求。

（9）線盤帶鋼絲繩后需滿足動(dòng)平衡要求。

（10）考慮前支腿防止設(shè)備上翹和設(shè)備側(cè)偏的錨固措施。

4.2 導(dǎo)入式放線滑車研制

直升機(jī)放線專用滑車與普通放線滑車在外形結(jié)構(gòu)上有所不同。主要是它有一個(gè)進(jìn)線的“活門”和一支導(dǎo)向桿。其原理是當(dāng)直升機(jī)張力牽引導(dǎo)引繩穿越該滑車的導(dǎo)向桿引入滑車的“活門”，靠繩索的自重和張力的聯(lián)合作用壓開活門自動(dòng)進(jìn)入滑輪槽內(nèi)。直升機(jī)專用放線滑輪的輪槽結(jié)構(gòu)和材料與普通放線滑輪大體相同[15-17]。本次采用直升機(jī)牽放六方型13 防扭鋼絲繩，選用Ф822 單輪導(dǎo)入式放線滑車，額定載荷60 kN，匹配放線速度25 km/h。導(dǎo)入式放線滑車示意如圖2 所示。

圖2 導(dǎo)入式放線滑車示意

4.3 重錘研制

重錘需滿足如下技術(shù)要求：

（1）配重的主要作用是減少或消除直升機(jī)在承受水平外載時(shí)的下俯角度，以保持直升機(jī)的平衡。另一作用是使導(dǎo)引繩與機(jī)身保持一定的安全距離，有利于飛行安全。

（2）配重大小與直升機(jī)牽放張力有關(guān)，張力越大則配重應(yīng)越重。張力的大小還與導(dǎo)引繩的規(guī)格、對(duì)海面的凈空距離、跨越檔距大小都有關(guān)系。

（3）配重大小與直升機(jī)飛行姿態(tài)有關(guān)。采用直飛時(shí)（即直升機(jī)飛行方向與機(jī)身軸線方向一致），直升機(jī)直接牽引主吊索，主吊索再牽引導(dǎo)引繩，配重相對(duì)于側(cè)飛（即飛行方向與機(jī)身軸線垂直）方式時(shí)可小些。

（4）重錘按照直升機(jī)牽引導(dǎo)引繩作業(yè)時(shí)主吊索最大允許偏角20°進(jìn)行配重設(shè)計(jì)，配重總重量4 100 kg。重錘采用金屬材質(zhì)，重量以100 kg 為單位進(jìn)行調(diào)節(jié)，成圓盤形設(shè)計(jì)，高度1.2 m，砝碼重量系列為1 000 kg，1 000 kg，1 000 kg，500 kg，200 kg，200 kg，100 kg，100 kg。每個(gè)砝碼上配置4個(gè)吊環(huán)。重錘結(jié)構(gòu)示意如圖3 所示。

圖3 重錘結(jié)構(gòu)示意

5 實(shí)施前準(zhǔn)備

5.1 張力場(chǎng)布置

直升機(jī)展放導(dǎo)引繩的張力場(chǎng)設(shè)置在冊(cè)子島側(cè)4 號(hào)錨塔，高速?gòu)埩C(jī)布置在張力場(chǎng)。受現(xiàn)場(chǎng)地形條件限制，高速?gòu)埩C(jī)設(shè)置在4 號(hào)錨塔小號(hào)方向靠近1 號(hào)腿，張力機(jī)出口朝向冊(cè)子島高塔中心方向，高速尾車設(shè)置在張力機(jī)后面約15 m 位置。張力機(jī)和高速尾車地錨均采用4 點(diǎn)錨固方式。張力場(chǎng)布置如圖4 所示。

圖4 張力場(chǎng)布置

5.2 錨線場(chǎng)設(shè)置

錨線場(chǎng)的設(shè)置要滿足錨線操作方便，直升機(jī)接近地面懸停時(shí)四周無(wú)任何障礙。根據(jù)本工程錨塔所處的地形情況，決定將錨線場(chǎng)設(shè)置在金塘島側(cè)1 號(hào)錨塔附近，盡量為直升機(jī)懸停、脫鉤提供方便。

5.3 放線滑車的掛設(shè)

跨越塔放線滑車采用專用鋼絲套掛設(shè)。在兩基380 m 跨越塔左、右兩側(cè)地線支架上分別懸掛直升機(jī)放線專用導(dǎo)入式放線滑車，每側(cè)掛設(shè)1 只滑車。滑車鋼絲套選用2 根Ф22 m×2.5 m 鍍鋅壓制鋼絲套，與鐵塔掛點(diǎn)處前后主管下的施工板V型連接，下方的單滑車通過(guò)二聯(lián)板以卸扣單點(diǎn)連接方式與V 型鋼絲套連接。放線滑車掛設(shè)示意如圖5 所示。

圖5 放線滑車掛設(shè)示意

6 實(shí)施過(guò)程

2018 年11 月9 日09:14，直升機(jī)第一次升空進(jìn)行右相鋼導(dǎo)引繩的架設(shè)，飛機(jī)下降懸停，導(dǎo)引繩連接，導(dǎo)引繩入冊(cè)子島滑車、入金塘島滑車、飛至錨線場(chǎng)，至09:42 重錘落地，第一根導(dǎo)引繩展放完畢，首次實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)直升機(jī)跨海架線作業(yè)。牽引飛行作業(yè)過(guò)程如下：

（1）在直升機(jī)主吊索下方懸掛重錘。直升機(jī)在起飛場(chǎng)攜帶重錘起飛。直升機(jī)攜帶重錘起飛示意見圖6。

（2）直升機(jī)飛至冊(cè)子島4 錨塔張力場(chǎng)，在高速?gòu)埩C(jī)前懸停，將導(dǎo)引繩與直升機(jī)下懸掛的配重系統(tǒng)連接，直升機(jī)帶張力牽引著鋼絲繩，沿預(yù)定的線繩展放通道上空飛行。

（3）操作張力機(jī)按規(guī)定的張力數(shù)值對(duì)導(dǎo)引繩施加控制張力，使導(dǎo)引繩在牽放過(guò)程中始終能保持與海面的凈空安全距離不小于60 m。直升機(jī)牽放導(dǎo)引繩示意見圖7。

圖6 直升機(jī)攜帶重錘起飛示意

圖7 直升機(jī)牽放導(dǎo)引繩示意

（4）直升機(jī)以15 km/h 的速度穩(wěn)態(tài)前進(jìn)，先后飛至冊(cè)子島側(cè)3 號(hào)塔、金塘島側(cè)2 號(hào)塔兩基380 m 跨越塔上空，使掛于重錘上的導(dǎo)引繩，沿放線滑車導(dǎo)桿滑入到放線滑車?yán)K槽內(nèi)。導(dǎo)引繩進(jìn)滑車示意見圖8。

圖8 導(dǎo)引繩進(jìn)滑車示意

（5）直升機(jī)飛至放線段末端的金塘島1 號(hào)塔錨線場(chǎng)，緩緩下降、懸停，將導(dǎo)引繩錨于地面。然后摘開導(dǎo)引繩與重錘的連接，直升機(jī)吊掛重錘飛離。

（6）如此反復(fù)，進(jìn)行下一根導(dǎo)引繩的展放，共飛行兩次，合計(jì)展放左、右兩根初級(jí)導(dǎo)引繩。當(dāng)天全部完成直升機(jī)跨海飛行牽引導(dǎo)引繩作業(yè)。直升機(jī)牽放導(dǎo)引繩展放時(shí)間記錄見表1。

表1 直升機(jī)牽放導(dǎo)引繩施工時(shí)間記錄

7 優(yōu)勢(shì)及成效

（1）實(shí)現(xiàn)不封航施工。采用直升機(jī)牽引鋼導(dǎo)引繩跨海施工，配合高速?gòu)埩C(jī)帶張力控制，能有效控制鋼導(dǎo)引繩牽放過(guò)程中對(duì)海面的凈空高度，減少通航安全影響，縮短施工時(shí)間，提高施工效率。

（2）解決傳統(tǒng)方式遇到的難題。采用直升機(jī)不封航牽引初級(jí)導(dǎo)引繩成功實(shí)施，是一個(gè)新的工藝，非常高端、方便。采用直升機(jī)牽引法，就意味著不需要封閉航道，此方法在國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際上，都是一個(gè)創(chuàng)新。直升機(jī)載重量比較大，能夠直接展放鋼導(dǎo)引繩，其抗風(fēng)穩(wěn)定性也遠(yuǎn)高于迪尼瑪繩，可以在風(fēng)力較大時(shí)使用。其抗干擾性、穩(wěn)定性也明顯優(yōu)于動(dòng)力傘。

（3）直升機(jī)施工效率高。比其他飛行器而言，直升機(jī)巡航速度快，效率高，能夠在空中懸停，放線穩(wěn)定性也高。

8 結(jié)語(yǔ)

工程實(shí)踐證明，直升機(jī)用于大跨越導(dǎo)引繩牽放施工是成功的，施工效率顯著提升，應(yīng)用大型直升機(jī)牽放初級(jí)導(dǎo)引繩是非常必要的。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，國(guó)內(nèi)必須擁有自已的大型直升機(jī)，我國(guó)輸電線路采用直升機(jī)施工才會(huì)有一個(gè)飛躍發(fā)展。