李東輝

(中國水利水電第十六工程局有限公司 福建福州 350003)

0 引言

隨著社會發(fā)展，電能已是經(jīng)濟發(fā)展和民生的主要依靠，輸電線路的建設也因此成為地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展所必備基礎設施之一。目前，隨著一帶一路倡議得到世界大多數(shù)國家的響應，中國建筑企業(yè)響應號召，積極走出國門，足跡遍及非洲等經(jīng)濟發(fā)展相對落后地區(qū)。

非洲中部地帶為熱帶雨林氣候，地形復雜、水網(wǎng)沼澤密布、植被茂盛、降雨頻率高、雨量大、交通基礎條件差、當?shù)叵嚓P建筑物資匱乏等，導致建筑企業(yè)施工難度增大，如果前期施工策劃考慮不足，容易造成施工成本增加，甚至難以按期履約。

面對非洲地區(qū)復雜多變的氣候環(huán)境，如何確保工程建設正常進行，有必要針對該地區(qū)特殊環(huán)境下的施工中重難點問題進行研究，以規(guī)避工程建設過程中發(fā)生成本風險和履約風險?；耍疚臄M探討非洲地區(qū)熱帶雨林環(huán)境中輸電線路工程建設的重點、難點及其應對措施。

1 熱帶雨林地區(qū)氣候環(huán)境

熱帶雨林地區(qū)主要分布在非洲大陸約南北緯10°之間，位于非洲剛果河流域、南美亞馬孫河流域和亞洲印度尼西亞等。終年受赤道低壓控制，對流旺盛，具有終年高溫多雨等特點。全年平均氣溫24～30℃之間，常年濕潤，空氣相對濕度95%以上，無明顯季候特征，一年可分為大雨季、大旱季、小雨季、小旱季，其季節(jié)變化隨太陽直射的改變而變化，不同維度的旱雨季的起止時間也不相同。

雨林地區(qū)地形復雜多樣，從散布巖石小山的低地平原，到溪流縱橫的高原峽谷，地貌形態(tài)萬千。池塘、沼澤、河流、瀑布眾多，植被茂盛，喬木、灌木、藤本植物交錯競生。

非洲地區(qū)熱帶雨林，主要分布在加蓬、喀麥隆、赤道幾內(nèi)亞、中非、剛果(金)、剛果(布)、烏干達、肯尼亞、坦桑尼亞等國家和地區(qū)境內(nèi)，靠近赤道附近的區(qū)域。年降雨量由赤道向兩側維度高的地區(qū)遞減。

2 輸電線路工程主要施工技術

2.1 主要施工工藝及流程

輸電線路施工的主要工作內(nèi)容，包括基礎工程施工、桿塔工程施工、放緊線工程施工和接地工程施工。

2.1.1塔基基礎施工工藝流程

施工準備→測量定位→分坑→基礎開挖→基底找平→墊層砼澆筑→鋼筋綁扎→預埋件安裝→模板安裝→砼澆筑→拆?！硼B(yǎng)護→回填至設計高程。

2.1.2桿塔組裝施工工藝流程

桿塔施工分為抱桿法施工和吊車吊裝法施工。抱桿法施工的工藝流程：現(xiàn)場布置→塔腿組裝→抱桿組立→塔材吊裝→抱桿提升→塔材吊裝(循環(huán))→塔身螺栓緊固；吊車吊裝法施工工藝流程：現(xiàn)場布置→塔片地面組裝→吊車就位→吊裝→塔身螺栓緊固。

2.1.3放緊線施工工藝流程

施工設備進場→安裝絕緣子串→安放滑車→展放牽引繩→展放導線、地線和通訊光纜→緊線→回收滑車→間隔棒安裝→附件安裝→安裝跳線。

2.1.4接地工程施工工藝流程

施工準備→接地線溝槽開挖→鋪設、連接接地線→連接接地電阻模塊(如有)→接地線溝槽回填。

2.2 主要施工技術

在輸電線路建設過程中，最重要、最核心、最集中的環(huán)節(jié)是輸電線路的架設和放緊線施工。隨著科技進步，一些新材料、新器具用于輸電線路工程中，大大提高工程質量壽命和施工效率。

2.2.1鋼構架冷噴鋅技術

桿塔材料對于輸變電工程的質量具有直接的影響。通常情況下，桿塔構件都是鋼架結構，因為該結構穩(wěn)定性較強，且成本較低。但是，該結構長期暴露在空氣中，鋼架材料很容易受到雨水和不同氣候條件的侵蝕，使用壽命縮短。此時，冷噴鋅技術的功能則凸現(xiàn)出來，它能夠減少鋼架結構同空氣進行直接接觸的概率，從而避免鋼架結構受到空氣的侵蝕，降低環(huán)境以及氣候等因素對輸變電工程的基礎結構影響[1]。

2.2.2張力架線技術

人工放線是傳統(tǒng)的輸電線路放線主要方式，該方式在應用過程中很容易破壞導線的外包裝，而在損壞導線外包裝過程中，會提升電暈產(chǎn)生的幾率，嚴重者將導致導線燒毀，且人工放線效率低，質量難以保證。張力架線技術是將輸電線路實施高空懸浮支架的施工辦法，以最大程度減少輸電線路和地面以及地上的房屋之間存在直接或間接的磨損或接觸，有效減少輸電線路在其運行時候和大地之間的耦合電容消耗能量，同時減少無線電或者噪聲等造成的電磁波對輸電線路的影響程度，保證輸變電線施工質量[2]。

2.2.3無人機先導技術

在輸電線路施工技術中，無人機架線技術屬于一種特殊的針對性技術，目前主要應用在一級牽引繩展放區(qū)域，能夠直接快速地將先導繩投放到目標位置，在實際應用中已取得良好效果，但在輸電線路展放過程中，經(jīng)常會遇上一些特殊的地形，如地形復雜的山區(qū)，普通機械設備難以進入其中，此時，則可以合理應用無人機，提高輸電線路建設的經(jīng)濟合理性。無人機技術的應用，能夠節(jié)約作業(yè)時間，提高工作效率，也不需要機械設備進入復雜區(qū)域進行施工，大幅降低施工成本。

2.2.4鋼構架桿塔組裝技術

傳統(tǒng)的鋼構架桿塔組裝施工，通常以抱桿法施工為主。該技術能適應各種復雜環(huán)境中的桿塔組裝需要，缺點是施工效率低，周期長，人工費用高。隨著社會技術發(fā)展，不同性能和用途的吊車不斷被開發(fā)出來，在一些交通條件好、汽車吊可以直接到達、或者通過簡易修筑臨時道路后汽車吊可以到達的作業(yè)區(qū)，可以采用吊車組裝桿塔。吊車組裝的優(yōu)點是，施工速度快，單級桿塔組裝成本低；缺點是，受地形條件制約影響較大，通用性不強。

3 非洲地區(qū)輸電線路工程施工重難點及對策

輸變電國際工程建設，受工程所在地資源和條件限制，大多采用EPC或PC模式。這種合同模式可以提高有經(jīng)驗的國際承包商的參與積極性，充分發(fā)揮國際承包商的資源優(yōu)勢，提供更先進的設計理念，提供性價比更高的工程材料，提高工程質量。但由于地區(qū)環(huán)境復雜多變，前期調(diào)查不深入，承包商的合同風險很大；如何在復雜的施工環(huán)境中能夠客觀地分析工程建設過程存在的重難點，則可以降低承包商的履約風險和節(jié)約成本。如喀麥隆曼維萊水電站輸變電工程，位于非洲中西部喀麥隆共和國南部，地處熱帶雨林區(qū)，屬于熱帶雨林氣候；該合同工程包含1條長280 km的雙回路225 kV輸電線路、2個新建變電站和1個擴建變電站，且該工程為EPC合同項目。該輸電線路承擔著喀麥隆南部大區(qū)主要電力供應，建成后將成為喀麥隆規(guī)模最大的輸電線路。根據(jù)初步設計成果和勘探情況分析，約有10%的部位受沼澤地影響，受影響的塔基達60多基。

3.1 線路通道環(huán)境調(diào)查與地形測量

在非洲熱帶雨林地區(qū)，原始森林覆蓋率高，人口密度小，當?shù)鼐用翊迓湟话惴植荚诠穬蓚龋穬蓚?00 m之外大多是無人跡活動區(qū)域，且雨林地區(qū)植被茂盛、生長速度快，周邊地形資料獲得困難。輸電線路路線初步設計完成后，復核線路路線周邊環(huán)境，與初設階段地形地貌出現(xiàn)較大偏離，需及時修正線路路徑。根據(jù)詳設需要，需提供線路通道范圍內(nèi)的地形、地貌數(shù)據(jù)，但在人口分布稀疏、遠離城鎮(zhèn)、GPS信號差的熱帶原始森林中，獲得基本的地形測量數(shù)據(jù)則是工程設計階段的重點難點之一。沒有精準的測量資料則難以提高設計精準度，增添設計變更，勢必為施工階段的順利實施增擴難度。

采取的措施：采用航拍測量技術采集地面地形數(shù)據(jù)，為設計研究和排桿提供數(shù)據(jù)支撐。通過航拍飛機的測量飛行，可以獲得大于300 m寬的走廊數(shù)據(jù)，通過專業(yè)技術處理得到數(shù)字地面模型(DTM)、數(shù)字高程模型(DEM)、數(shù)字表面模型(DSM)和分辨率可高達0.15m～0.3m的數(shù)字正射影像照片，空間平面坐標誤差小于±5cm，高程誤差小于±20cm，能夠滿足線路布設、塔位排桿和地形圖繪制的要求。但需要注意的是，航拍測量技術雖為專業(yè)測量技術，但需委托專業(yè)的航拍機構實施，并根據(jù)當?shù)胤赊k理飛行許可。其次，由于地區(qū)環(huán)境復雜，季節(jié)性河流、沼澤、湖泊眾多，根據(jù)設計的進一步要求，需對小范圍的局部區(qū)域地貌進行核查，才能大大降低核查工作量，提高設計的準確度和工作效率。

3.2 塔位地質勘察

地質資料是塔基基礎設計的必備資料，設計圖中的塔位實際地質地貌，如果不滿足設計要求，則需要調(diào)整塔位，甚至增加桿塔。而在熱帶原始森林中，地質資料無法通過航拍獲得，只能依靠實地查勘獲取。這對在植被茂密、無人員活動和鉆探設備無法到達的原始叢林中，如何定位塔位和揭露地質條件，是前期施工又一重點、難點。

采取的措施：通過之前航拍測量數(shù)據(jù)和Google衛(wèi)星地圖，先進入到塔位附近區(qū)域，再通過高精度手持GPS定位(精度可達0.2m)塔位的具體位置；然后，按照設計要求，分別對4個塔腳的地質情況進行勘探。由于前期大中型鉆探設備無法進入，通過采用人工挖探坑+輕型觸探儀相結合的方式，獲得塔位附近的地質情況，對每桿塔布置一個探坑，位置位于4個塔腳對角線中心點處，探坑口徑為1m×0.5m。先采用人工挖探坑，深度1.5m左右，再采用10kg輕型觸探儀觸探坑底以下2.5m～3.0m區(qū)間的土壤承載力情況(輕型觸探儀最大觸探深度達3.0m～3.5m)。因此，以獲得地表以下深度4.5m～5.0m左右的地質資料及土壤承載力數(shù)據(jù)，減少探坑對基礎的影響，最大限度地揭示基礎附近的地質情況。

3.3 雨季工程材料運輸

熱帶雨林地區(qū)，雨季周期長、降雨頻率高、雨量大、降雨對工期影響較大，只能充分利用非下雨時段施工，保證足夠的施工時長；但雨后道路泥濘，運輸車輛難以甚至無法通行，影響工程材料進場。如何保證在雨季將工程材料和施工材料順利運抵施工現(xiàn)場，是保證工期的難點之一。

采取的措施：根據(jù)熱帶雨林氣候環(huán)境特點，在一般運輸車輛無法行駛的路段內(nèi)，使用履帶運輸車轉運。履帶運輸車的車廂長度和寬度，可根據(jù)工程實際需要在廠家定制，車廂可根據(jù)需要自行更換。履帶運輸車的履帶寬度可達500 mm，載重量大于5t,時速大于5 km/h，行駛在25%以下坡度的道路上，尤其是在泥濘路面和軟基路面上，更能充分發(fā)揮機械設備性能，極大提高工作效率，確保足夠的施工時間。

3.4 沼澤區(qū)軟土地基處理

熱帶雨林中存在眾多季節(jié)性的沼澤、河流，在前期勘察和設計階段，無法將所有塔位全部避開上述地段，經(jīng)常會遇到開挖后才發(fā)現(xiàn)基礎持力層是軟土地基，不滿足承載力要求，而此時又不能通過變更調(diào)整塔位。因此，如何處理沼澤區(qū)軟土地基是輸電線路在熱帶雨林中常見現(xiàn)象，也是施工的難點之一。

應對的措施：沼澤區(qū)軟土地基，主要有基底透水性不高和基底透水性高的軟基，且易二次軟化的地基。軟土地基的處理形式，主要有：換填法、沉降法、井點降水法、預制樁或高壓旋噴樁、塊石換填等。換填法是最常用、成本最低的軟土地基處理方法，如果無法通過換填達到設計要求的，則可以選擇其他處理方式。對于基底透水性不高的軟土地基，則采用深挖換填的方式進行處理，換填后的基底承載力需滿足設計要求，換填材料采用碎石或塊石；如果持力層土壤軟化嚴重，采用碎石或塊石換填無法滿足要求的，則可以在碎石中加入一定量的水泥膠凝材料，現(xiàn)場摻拌后鋪在基坑底部，厚度不小于50cm，且在水泥膠凝材料終凝前一定要抽排水，確保換填質量。若出現(xiàn)滲水性較強的地質狀況時，上述換填已無法滿足要求，則需要采用水泥灌漿閉氣方式止水，或者井點降水，然后再換填至設計基底高程。不過，施工時段，最好選在旱季施工，可以降低施工難度。

3.5 桿塔組裝方案選擇與資源配置

桿塔組裝是輸電線路施工的關鍵工作之一。目前常用的組塔方案有抱桿法和吊車組裝，兩種方案各有利弊，且對施工進度和成本影響都很大。在非洲區(qū)域工程中，由于當?shù)卦O備資源有限，設備進場周期長等弱點，提前制定合理的桿塔組裝方案是其線路施工的重點。

非洲國家當?shù)貏趧恿Ρ阋?，但滿足線路安裝施工的特種作業(yè)工種的人員數(shù)量少、且技術水平差；如果過多的中國技術工人則增大施工成本；而且，熱帶雨林地區(qū)河流多、橋梁少，一般鄉(xiāng)道上的橋梁多為危舊木橋，機械設備無法通行。因此，在該地區(qū)的桿塔組裝施工，一般應選用抱桿法和吊車吊裝相結合的組合方案，即，在吊車可以直接到達的區(qū)域，采用吊車組裝；吊車無法到達的區(qū)域采用抱桿組裝。以15 t/基的桿塔為例，吊車組裝需要2～3 d，抱桿組裝則需要5～7 d，吊車組裝的進度優(yōu)勢明顯，但是復雜的地理環(huán)境，限制了吊車的使用率。因此，需要綜合考慮兩種方案配合進行。

3.6 無人機先導技術應用

熱帶雨林地區(qū)，溝塘密布、河流與沼澤較多，采用傳統(tǒng)放線方式，施工效率低、成本高。利用高載重無人機牽引先導繩，則可以大大提高施工效率，尤其是近幾年無人機在工程領域上應用越來越廣，其技術也越來越成熟、高效。

具體工作流程為：先用無人機將質量小、強度高的一級牽引繩帶至目標塔位，在塔上施工人員的配合下，將牽引繩穿過鐵塔上預先掛好的滑車，再繼續(xù)攜帶牽引繩往下一基桿塔飛行。施工人員使用無人機，在一個放緊線施工區(qū)段內(nèi)，每基桿塔之間完成一級牽引繩的展放后，再逐級置換為規(guī)格更高、直徑更大的牽引繩，直至把導地線牽放至各塔位上。

3.7 登高作業(yè)人員配置

在非洲地區(qū)的國家，勞動力便宜、技能水平低、建筑技術工種僅限于常規(guī)的土木工程方面，桿塔組裝、放緊線和金具安裝等登高作業(yè)的人員更少，當?shù)貏趧恿Y源無法滿足工程建設需要。中國在輸電線路安裝方面的工人技術水平較為成熟、工作效率高、便于溝通，但用工成本高。如何合理配置登高作業(yè)的中方技術工人與當?shù)丶夹g工人，是輸變電工程建設的工程策劃重點之一。

以筆者所在工程的經(jīng)驗，桿塔安裝工作可分為蹬塔作業(yè)人員和地面保障人員。蹬塔作業(yè)人員，應由有經(jīng)驗的中國工人和少量的技術水平成熟的當?shù)毓と素撠?，每基桿塔的人員數(shù)量5～7人為宜；地面保障人員，則應由1名溝通能力較強的中國人員帶領10名左右的當?shù)厝藛T負責，中外員工配比為1∶2；放緊線工作的登高安裝人員，以中方人員為主，當?shù)厝藛T地面配合，螺栓緊固、壓接及材料供應等工作可由當?shù)毓と素撠?，中外員工配比為1∶2。個別當?shù)丶夹g工人成熟的地區(qū)和國家，則可以適當減少中國技術工人用量，但應充分確?，F(xiàn)場中外員工之間的交流順暢、配合默契。

4 結語

當前，中國的輸變電工程技術已經(jīng)非常成熟，處于世界領先水平。工程建設順利實施，除了要有成熟的工藝技術外，還需有充足的資源做保障。在國際工程建設中，輸電線路工程建設仍面臨著很大的挑戰(zhàn)，尤其是熱帶雨林地區(qū)，氣候環(huán)境獨特，中國承包商缺少該環(huán)境下的施工經(jīng)驗。本文總結了非洲地區(qū)已建項目的工程經(jīng)驗，旨在提高中國企業(yè)在該氣候環(huán)境下的應對能力，助力提高我國企業(yè)在非洲地區(qū)乃至更廣泛的區(qū)域的抗風險能力，提升中國企業(yè)信譽。