李聰華 邊夢(mèng)偉

（天津市泰達(dá)工程設(shè)計(jì)有限公司）

0 引言

傳統(tǒng)人力施工設(shè)備簡(jiǎn)易，人員作業(yè)強(qiáng)度大、效率低、危險(xiǎn)性高。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的持續(xù)快速發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)人力資源成本大幅度提高，特別是一線(xiàn)施工人員稀缺，人工費(fèi)用持續(xù)上漲，工程造價(jià)持續(xù)攀升，勞動(dòng)密集型的施工方式不可持續(xù)。同時(shí)，堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量和工期提出了更高要求，而人力為主的施工方式顯然已無(wú)法滿(mǎn)足這些要求。

建設(shè)項(xiàng)目的全壽命周期包括決策階段、實(shí)施階段、運(yùn)營(yíng)階段及退役階段。工程設(shè)計(jì)是輸電線(xiàn)路建設(shè)全壽命周期中的重要環(huán)節(jié)，從設(shè)計(jì)初始階段就采用全壽命周期的成本管理模型進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)工程項(xiàng)目建設(shè)的最大經(jīng)濟(jì)效益。為進(jìn)一步提升智能電網(wǎng)工程建設(shè)能力，加強(qiáng)線(xiàn)路設(shè)計(jì)、裝備、施工創(chuàng)新，設(shè)計(jì)人員應(yīng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念和方法以滿(mǎn)足線(xiàn)路全過(guò)程機(jī)械化施工要求，力求進(jìn)一步降低人工投入和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，不斷提升工程建設(shè)質(zhì)量、效率，提升經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)由勞動(dòng)密集型向裝備密集型、技術(shù)密集型的轉(zhuǎn)變。

1 工程概述

1.1 工程概況

本工程接入方案為自現(xiàn)狀某220kV變電站新出1回110kV線(xiàn)路直供至某110kV變電站，路徑長(zhǎng)度約5.3km；另自某110kV變電站新出1回線(xiàn)路T接至某220kV變電站某110kV用戶(hù)站的線(xiàn)路上，路徑長(zhǎng)度約1km。新設(shè)線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)采用JL/G1A—400/35導(dǎo)線(xiàn)。新建線(xiàn)路全線(xiàn)位于天津市。

1.2 地質(zhì)條件概述

（1）地形地貌

擬建線(xiàn)路位于天津市。新建線(xiàn)路沿線(xiàn)地形較為平坦，主要為林地、旱地、果園、建筑群和農(nóng)業(yè)大棚，地貌類(lèi)型屬海積沖積平原地貌。

（2）地震烈度

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011—2010）和《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306—2015），本線(xiàn)路沿線(xiàn)的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15g，屬設(shè)計(jì)地震第二組。根據(jù)區(qū)域剪切波速及覆蓋層厚度資料判定，場(chǎng)地土為中軟土，場(chǎng)地屬Ⅲ類(lèi)場(chǎng)地，抗震地段類(lèi)型為可進(jìn)行建設(shè)的一般場(chǎng)地。

當(dāng)抗震設(shè)防烈度為7度時(shí)，不會(huì)發(fā)生液化現(xiàn)象。本場(chǎng)地屬非液化場(chǎng)地。

本區(qū)土壤標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為0.6m。

（3）地質(zhì)條件

本線(xiàn)路沿線(xiàn)淺部地層屬于海相與陸相交互沉積地層，分布有人工填土層、黏土層、粉質(zhì)黏土層、粉土層等，部分路徑段有土層缺失。

（4）不良地質(zhì)條件

沿線(xiàn)場(chǎng)地?zé)o巖溶、滑坡、泥石流、采空區(qū)等影響場(chǎng)地整體穩(wěn)定性不良地質(zhì)作用。場(chǎng)地穩(wěn)定性較好，適宜建設(shè)。

（5）地下水條件概述

新建線(xiàn)路沿線(xiàn)表層地下水屬潛水類(lèi)型，主要由大氣降水補(bǔ)給，以蒸發(fā)形式排泄，水位隨季節(jié)有所變化，一般年變幅在0.50～1.00m左右。沿線(xiàn)穩(wěn)定地下水位埋藏深度約為1.50m左右。參考臨近工程的水質(zhì)資料初步判定，場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有中腐蝕性。

1.3 交通運(yùn)輸條件

新建線(xiàn)路沿線(xiàn)地形較為平坦，可利用的道路有省道、國(guó)道及園區(qū)道路，總體交通條件較好。

2 機(jī)械化施工設(shè)計(jì)方案

首先，應(yīng)從臨時(shí)道路修建、物料運(yùn)輸、基礎(chǔ)施工及混凝土施工、桿塔組立、架線(xiàn)施工、接地裝置施工七個(gè)方面統(tǒng)籌兼顧，為全過(guò)程機(jī)械化施工創(chuàng)造便利條件，以下通過(guò)上述輸電線(xiàn)路工程全過(guò)程機(jī)械化施工的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

2.1 臨時(shí)道路修建

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況，新建線(xiàn)路沿線(xiàn)地形較為平坦，可利用園區(qū)內(nèi)現(xiàn)有道路，總體交通條件較好。臨時(shí)道路修建方案如下：

（1）部分塔位可直接由貨車(chē)或輕型卡車(chē)運(yùn)輸，無(wú)需修建臨時(shí)道路。

（2）對(duì)距離道路較遠(yuǎn)但有機(jī)耕路的塔位，可采用對(duì)機(jī)耕路進(jìn)行拓寬、加固、鋪墊鋼板。

（3）對(duì)于無(wú)道路運(yùn)輸?shù)臈U位，可修建臨時(shí)道路，采用塊石鋪路及鋪墊鋼板的方法對(duì)自起運(yùn)點(diǎn)至具體桿位的道路進(jìn)行修整。

2.2 物料運(yùn)輸

本工程沿線(xiàn)地貌主要為平地，沿線(xiàn)主要為林地、果園、建筑群和農(nóng)業(yè)大棚。結(jié)合本工程地形和交通條件，主要采用汽車(chē)運(yùn)輸方案。

汽車(chē)運(yùn)輸可以在較平整的公路及鄉(xiāng)村道路對(duì)散料、輕型塔材、抱桿等施工物料進(jìn)行運(yùn)輸?？筛鶕?jù)所運(yùn)輸施工物料的承載重量和長(zhǎng)度，選擇不同載荷和貨斗長(zhǎng)度的輕型卡車(chē)。

2.3 基礎(chǔ)施工及混凝土施工

本工程基礎(chǔ)混凝土施工應(yīng)優(yōu)先考慮施工質(zhì)量與環(huán)保要求，優(yōu)化各種施工裝備的協(xié)調(diào)配合。結(jié)合本工程地質(zhì)條件并考慮到工程緊迫性，擬推薦一下方案：

（1）基礎(chǔ)混凝土采用商品混凝土，基礎(chǔ)混凝土澆筑采用商品混凝土運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸預(yù)拌混凝土，采用自卸或混凝土泵車(chē)澆筑基礎(chǔ)。部分無(wú)法直接運(yùn)輸至塔位時(shí)，采用混凝土運(yùn)輸車(chē)和拖泵配合澆制，為實(shí)現(xiàn)攪拌、輸送、澆筑機(jī)械聯(lián)合作業(yè)創(chuàng)造條件。

（2）混凝土振搗采用機(jī)械振搗方式。

（3）新建線(xiàn)路基礎(chǔ)擬推薦采用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁承臺(tái)型樁基。

表1 管樁基礎(chǔ)特性表

2.4 桿塔組立

結(jié)合本工程的地形、地質(zhì)條件，擬定組塔方式為采用輪式起重機(jī)立塔，立塔方式采用整體組塔（普通直線(xiàn)塔和耐張塔）或分解組塔（跨越塔），盡可能地減少工人高空安裝作業(yè)。

為方便施工人員組塔安裝，提高施工效率，保證鐵塔螺栓的扭矩值，推薦采用數(shù)控充電式扭矩扳手緊固螺母。設(shè)計(jì)時(shí)合理布置螺栓，確定螺栓的扭矩值，保證螺栓的安全和緊固。

2.5 架線(xiàn)施工

本工程主要采用張力放線(xiàn)施工，所使用的主要機(jī)械設(shè)備有張力機(jī)、牽引機(jī)、導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)軸支架、牽引繩重繞機(jī)、導(dǎo)引繩展放支架、導(dǎo)引繩、牽引繩及抗彎連接器、牽引板、防捻連接器及連接網(wǎng)套等。張力放線(xiàn)本身的工藝本身已經(jīng)非常成熟，具體機(jī)具設(shè)備的選擇和改進(jìn)也有很多成果，在此不再贅述。

進(jìn)行導(dǎo)引繩的展放時(shí)也可采用遙控八旋翼飛行器，可顯著提高施工效率，減少高空作業(yè)和人員投入，避免沿線(xiàn)通道開(kāi)辟和植被砍伐，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

2.6 接地施工

桿塔接地槽施工機(jī)械的選擇應(yīng)與接地槽走向靈活、線(xiàn)狀分布、斷面尺寸小的特點(diǎn)相適應(yīng)，綜上所述，本工程接地裝置采用銅覆鋼材料，接地槽推薦采用鏈?zhǔn)介_(kāi)溝機(jī)機(jī)械化施工。

3 機(jī)械化施工成效分析

本工程在設(shè)計(jì)初期對(duì)路徑進(jìn)行充分優(yōu)化，路徑設(shè)計(jì)優(yōu)先采用沿已有交通公路的方案。結(jié)合優(yōu)化后的路徑提出合理的進(jìn)場(chǎng)方案及臨時(shí)道路修建方案，盡量做到造價(jià)成本低，環(huán)境影響小，便于地貌植被被恢復(fù)。

結(jié)合本工程地勘報(bào)告，對(duì)基礎(chǔ)型式進(jìn)行比對(duì)。通過(guò)同種荷載計(jì)算的三種基礎(chǔ)本體造價(jià)中，管樁基礎(chǔ)造價(jià)最低，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)造價(jià)最高，臺(tái)階基礎(chǔ)造價(jià)居中。隨著上部荷載增加鉆孔灌注樁基礎(chǔ)和臺(tái)階基礎(chǔ)的增幅加大，當(dāng)荷載較大時(shí)臺(tái)階基礎(chǔ)已經(jīng)不能滿(mǎn)足承載要求。

由基礎(chǔ)的對(duì)比分析中可以得出，管樁基礎(chǔ)具有良好的單位承載能力，在基礎(chǔ)占地、基礎(chǔ)造價(jià)、施工工期、環(huán)保等方面均優(yōu)于鉆孔灌注樁基礎(chǔ)和剛性臺(tái)階基礎(chǔ)。因此本工程新建線(xiàn)路基礎(chǔ)推薦采用了高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁承臺(tái)型樁基。

對(duì)于輸電線(xiàn)路全壽命周期而言，其一次性投資成本在本全壽命周期內(nèi)所占比例最大。在輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)前期進(jìn)行全過(guò)程機(jī)械化施工專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)，使得工程設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)有機(jī)銜接。施工效率明顯提升，工程一次性投資的相對(duì)成本隨工程規(guī)模的增大而降低，機(jī)械化施工質(zhì)量明顯提升，滿(mǎn)足工程安全、適用和耐久性的需要，降低了后期運(yùn)行損耗成本，實(shí)現(xiàn)全壽命周期內(nèi)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化。工程一次性投資成本具體通過(guò)以下兩表進(jìn)行對(duì)比：

表2 人工與機(jī)械施工效率對(duì)照表

表3 人工與機(jī)械施工經(jīng)濟(jì)效益對(duì)照表

4 結(jié)束語(yǔ)

從上述對(duì)照表中可以看出，對(duì)于本工程來(lái)說(shuō)，采用機(jī)械化施工在施工效率方面可以提升施工周期約25%以上，在經(jīng)濟(jì)效益方面可以平均提升約8.79%，各方面效果顯著提升。由此可見(jiàn)，對(duì)于平原地區(qū)或交通條件較好的地區(qū)，輸電線(xiàn)路工程宜采用機(jī)械化施工。且隨著輸電線(xiàn)路規(guī)模的增加，機(jī)械化施工成效將顯著提高。

設(shè)計(jì)是源頭，只有從方案設(shè)計(jì)開(kāi)始，在設(shè)計(jì)各階段考慮施工全過(guò)程的的機(jī)械化應(yīng)用，才能真正為機(jī)械應(yīng)用創(chuàng)造條件，才能提升工程設(shè)計(jì)的合理性與可實(shí)施性。采用先進(jìn)、適用的機(jī)械設(shè)備，對(duì)于同一工序、不同塔位及同一塔位、不同工序之間實(shí)施流水式作業(yè)，合理組織調(diào)配施工機(jī)械與人員，盡可能降低人力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人力難以完成的工作，實(shí)現(xiàn)輸電線(xiàn)路工程建設(shè)的工業(yè)化定位。

推進(jìn)全過(guò)程機(jī)械化有利于實(shí)現(xiàn)工程策劃與建設(shè)實(shí)施協(xié)調(diào)有序，工程設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)有機(jī)銜接，施工裝備與施工工藝緊密配合，可以進(jìn)一步提升工程建設(shè)全過(guò)程技術(shù)水平、安全質(zhì)量、效率效益，有效解決施工人力資源緊缺，人工成本持續(xù)上漲的問(wèn)題，更有利于支撐堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)，為建設(shè)一流電網(wǎng)發(fā)揮重要的作用。