中鐵建大橋工程局集團(tuán)第三工程有限公司 谷新賀

我國社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人們對用電量的需求持續(xù)增長，從而推動了大規(guī)模、高等級電網(wǎng)的建設(shè)，只有保證輸電線路在復(fù)雜地形中能夠快捷高效建成投產(chǎn)，才能滿足人們?nèi)粘９ぷ魃钪械挠秒娦枨蟆?/p>

1 工程概況

本工程為新建110kV線路輸變電工程，新建鐵塔536基，電壓等級為110kV，新建線路導(dǎo)線采用JL/G1A-300/70型鋼芯鋁絞線。本工程線路海拔在1590～5012m，沿線途經(jīng)的地貌主要為傾斜平原區(qū)、丘陵、中山區(qū)、高山區(qū)、河道、戈壁荒漠，全線分為5個氣象區(qū)。

大型組合索道主要參數(shù)：索道通道寬度1.8m，承載索間距0.2m，返空索與承載索間距0.85m；支架橫梁長2.7m、底部寬2.7m，整體高度為可調(diào)式，3～6m，單跨長度1km，多跨跨距500m，貨運(yùn)索道運(yùn)輸架設(shè)距離平均按2km計算，牽引速度50m/min，單次運(yùn)載量6t，單次單趟運(yùn)輸時間為50min（2000/50+10）。每天索道工作8h，日運(yùn)輸量為57.6t（6×8×60/50）。每月按29個有效工作日計算，月運(yùn)輸量為1670.4t（29×57.6）〉1000t。

牽引機(jī)設(shè)備選用ARS700型，主要參數(shù)見表1。

表1 ARS700型牽引機(jī)參數(shù)表

2 總體施工方案

2.1 施工方案特點(diǎn)

大型組合索道較傳統(tǒng)索道具有運(yùn)輸重量大、支點(diǎn)多、操控簡便、運(yùn)輸能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適應(yīng)于地形陡峭山區(qū)。一是塔材存放場地設(shè)在道路附近，索道可設(shè)置距離最長達(dá)2500m。二是索道端部有隨時掌控每根鋼索受力情況的測力裝置及報警裝置，監(jiān)控索道受力情況，確保索道的安全性。三是索道支架采用拆裝方便的組裝式，可根據(jù)實(shí)際地形進(jìn)行高度的調(diào)整，其結(jié)構(gòu)高度調(diào)整范圍2～15m。其材質(zhì)采用鋼結(jié)構(gòu)，具有良好的承載能力、抗變形能力[1]。

2.2 工藝原理

大型組合索道采用循環(huán)運(yùn)輸模式，主要由發(fā)料場系統(tǒng)（一般布置在山腳下）、牽引、返空及承載索系統(tǒng)、支架及支撐系統(tǒng)（山頂、塔位處）、驅(qū)動牽引系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、卸料場系統(tǒng)（塔位處）組成，如圖1所示。

索道為4根重車承力索和兩根空車返回承力索的組合索道，架設(shè)包括支架安裝、牽引索架設(shè)、返空索架設(shè)、承載索架設(shè)、承載索張力測試、驅(qū)動設(shè)備選用、錨固設(shè)施布置、行走小車選用、索道弧垂系數(shù)控制、系統(tǒng)調(diào)試、檢查試驗(yàn)等環(huán)節(jié)。其中，索道行走小車需要安裝固定在承載索上，為確保行走小車平穩(wěn)地運(yùn)行，同時改善承載索的受力情況，行走小車由1根封閉的牽引索牽引，空車需要人工輔助進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)小車的循環(huán)運(yùn)輸，提高工作效率。

2.3 施工工藝流程

施工工藝流程參見圖2。

3 施工方法及要求

3.1 現(xiàn)場準(zhǔn)備

一是索道架設(shè)前對線路進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查分析，根基所需運(yùn)輸量、運(yùn)輸距離運(yùn)輸能力選取索道架設(shè)路徑，提前對發(fā)料、中轉(zhuǎn)、卸料支架位置等進(jìn)行規(guī)劃，尤其對有限的區(qū)域，應(yīng)采取防止干擾的措施[2]。二是索道路徑選擇要點(diǎn)。發(fā)料場選擇交通便利位置；索道架設(shè)路徑應(yīng)避免跨線施工；多路徑對比，選取高差較小的連續(xù)的路徑，且應(yīng)避開不良地質(zhì)地段；支架應(yīng)盡量選取山包突出位置，索道盡量走直線，如有轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角盡可能小，轉(zhuǎn)角一般不大于10°，最大不得超過15°單級索道的長度不大于2500m，跨越山谷等特殊情況需縮短跨度，跨距不大于1000m。多跨索道相鄰支架間的最大跨距不大于500m，弦傾角不大于45°；承載索在每個支架上最大的折角一般宜控制在12～16°，大跨距兩端支架的最大折角不大于30°。

索道路徑勘察設(shè)計與計算。確定最不利工況條件，選擇支架、鋼索種類和規(guī)格；校核支撐器的受力及最大折角，校核支架的受力等；計算運(yùn)輸能力。

場地平整及通道清理盡量減少對環(huán)境的破壞，做好邊坡治理、排水措施和臨邊安全防護(hù)措施。

通道清理。索道架設(shè)的初級引繩盡量采用無人機(jī)、動力傘、直升機(jī)等進(jìn)行展放；通道清理寬度按照承載索和返空索之間的距離兩邊各加0.5～1m。

3.2 索道架設(shè)

3.2.1 支架安裝

索道需要選擇設(shè)置兩處終端場地和多處中間支架場地，大型索道支架有鋼管式和格構(gòu)式，成品結(jié)構(gòu)件通過法蘭連接，每節(jié)質(zhì)量控制在30kg，最大長度不宜大于2m，支架橫梁長2.7m、底部寬2.7m，單柱支架和人字形支架為增加其穩(wěn)定性，必須設(shè)置拉線錨樁固定[3]。

一是索道支架高度控制在3～6m，3m以下一般人工組立，3m以上利用抱桿進(jìn)行組裝。支架腿應(yīng)安放在堅實(shí)平整的地面上，組裝過程中采用拉線臨時固定。二是支架立腿安裝就位后進(jìn)行上部橫梁的安裝，安裝過程要檢查確保各連接件連接牢固、可靠。三是索道支架錨固拉線與地面夾角不應(yīng)大于45°，兩側(cè)受力均衡，使用緊線器對拉線調(diào)緊。四是安裝支撐器，統(tǒng)一支撐器方向，避免行走小車方向混亂不統(tǒng)一。五是裝卸場支架錨固方式，通過兩根固定拉線搭設(shè)在支架兩側(cè)，呈八字形進(jìn)行固定。拉線采用6mm×19mm鋼絲繩，并用3～10t手拉葫蘆進(jìn)行調(diào)節(jié)，拉線夾角應(yīng)滿足現(xiàn)場及安全設(shè)計要求，一般拉線與地面夾角控制在不大于30°為宜。六是中間支架錨固方式。通過在支架45°方向上搭設(shè)4根拉線加以固定，呈八字形。七是直線支架允許有3°偏差，超過3°時需設(shè)計成帶轉(zhuǎn)角的支架。

3.2.2 牽引索架設(shè)

展放初導(dǎo)繩引導(dǎo)牽引索。一是地形起伏不大采用人力直接展放，地勢起伏較大地段采用無人機(jī)展放輕質(zhì)引繩再逐級過渡為牽引索。二是考慮分次運(yùn)輸塔材自重一般不大于5t，故索道采用破斷力為180KN×182防扭鋼絲繩作為牽引索，承載索按照4.5倍安全系數(shù)考慮。三是無人機(jī)展放初導(dǎo)繩能適用于起飛場地小、地形條件差、交叉跨越復(fù)雜的輸變電線路作業(yè)環(huán)境，4級風(fēng)能滿足普通線路展放初導(dǎo)繩的要求，3級風(fēng)以下能適用于大跨越工程[4]。

滑車法架設(shè)牽引索。一是在支架上懸掛兩個直線滑車，在終端安裝兩個帶轉(zhuǎn)向的滑車，將牽引索準(zhǔn)確的放入帶轉(zhuǎn)向的滑車內(nèi)，用鋼絲繩卡頭在起始端將一端臨時錨固于地錨上，另一端纏上牽引機(jī)，適當(dāng)張力將牽引索收緊后（牽引索的弧垂系數(shù)可取承載索弧垂系數(shù)的1.5倍），在起始端，將牽引索繩頭放入帶轉(zhuǎn)向的滑車，并按照要求的圈數(shù)將繩頭纏繞在驅(qū)動裝置的滾筒上，最后將兩個繩頭插接或編接成循環(huán)牽引索。二是在轉(zhuǎn)向滑車和地錨之間設(shè)置可調(diào)緊固器，以調(diào)整牽引索的張力。三是用機(jī)械牽引時，牽引索配有制動器裝置進(jìn)行張力展放，嚴(yán)禁采用人力控制，以防止繩盤失控放出傷人。經(jīng)過制動器松繩時，牽引索在制動器上纏繞不小于6圈，尾繩必須由經(jīng)過培訓(xùn)的兩名專職工人控制。

3.2.3 返空索架設(shè)

返空索顧名思義是不承擔(dān)運(yùn)輸貨物的工作，僅供行走小車返回時使用，返空索選擇兩根φ18鋼絲繩，通過牽引索及牽引機(jī)逐步過渡，返空索還可以用來展放承載索。一是在對牽引索與返空索固定時，為防止兩繩相互纏繞，在固定處的返空索進(jìn)行配重。二是用牽引機(jī)慢速牽引返空索，當(dāng)返空索接近中間支架時，用人力將鋼絲繩卡送過滑輪，并將返空索置入另一個滑車，當(dāng)返空索到達(dá)終端后，用U型環(huán)將返空索與地錨固定，然后從滑車卸出返空索放入支撐器。三是通過鋼絲繩卡線器和絞磨、葫蘆配合，在起始端將返空索調(diào)緊至設(shè)計要求張力，然后將繩頭錨于地錨上。

3.2.4 承載索架設(shè)

承載索是承載塔材重量的承力索，由于運(yùn)輸塔材最大達(dá)5t，按照3.0倍安全系數(shù)考慮，選擇4根φ19.5鋼絲繩作為承載索，破斷力192.6kN。一是返空索安裝完成后，將行走滑車掛在返空索上，再將承載索放入滑車內(nèi)，通過牽引機(jī)牽引到終端，最后在各個支架上將其移入支撐器上。二是在終端通過地錨方式將承載索固定。三是同返空索，在起始端，通過鋼絲繩卡線器和絞磨、葫蘆配合，將承載索調(diào)緊至設(shè)計要求張力，然后將繩頭錨于地錨上。四是承載索架設(shè)完畢后，必須對其進(jìn)行張力檢測，確保其達(dá)到設(shè)計要求，常用拉力表直接測試法（拉力表直接讀數(shù)）和振動波法（公式計算法）。

3.2.5 驅(qū)動設(shè)備應(yīng)用

目前，輸變電線路工程施工常采用的索道驅(qū)動裝置有汽車后橋式牽引機(jī)（輕型）、雙滾筒機(jī)動牽引機(jī)（輕型）、張力放線牽引機(jī)（重型）等。一是汽車后橋式牽引機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、安拆、搬運(yùn)方便、運(yùn)行速度快、造價低等優(yōu)點(diǎn)，常用于運(yùn)輸量較小的索道運(yùn)輸。二是雙滾筒機(jī)動牽引機(jī)因轉(zhuǎn)速較低，運(yùn)行緩慢，常用于運(yùn)輸量較小的單跨往復(fù)式簡易索道。三是張力放線牽引機(jī)具有牽張力較大、價格昂貴等特點(diǎn)，常用于5t級重型索道運(yùn)輸。

3.2.6 錨固系統(tǒng)形式

錨固系統(tǒng)組成索道系統(tǒng)的重要組成部分，由于其直接影響索道運(yùn)行的安全，故地錨一般采用鋼板式地錨和立式樁地錨。

3.2.7 行走小車要求

行走小車考慮承載力為60KN，上部安裝8～12個行走輪，使小車能夠在承載索上平穩(wěn)的行走，中部裝置采用鉗口形式，使車體與牽引索既能牢固連接，又能快速脫離。下部是吊鉤環(huán)，配合倒鏈，用來提升、運(yùn)送貨物。

3.2.8 索道弧垂系數(shù)控制

進(jìn)行鋼絲繩收緊時，要對承載索、返空索、牽引索無荷載時最大檔（控制檔）弧垂系數(shù)S進(jìn)行控制。一是當(dāng)弧垂系數(shù)較小時，表明鋼絲繩拉的較緊，張力大，容易被拉斷，但行走滑車在索道上移動時產(chǎn)生的沖擊較小，較容易通過支撐器，在荷載作用點(diǎn)上鋼絲繩產(chǎn)生的弧度小，鋼絲繩不易產(chǎn)生疲勞；二是當(dāng)弧垂系數(shù)較大時，情況恰好相反。因此，弧垂系數(shù)的數(shù)值過大或過小均不合適。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，輸變電線路工程施工用索道推薦取承載索無荷載最大檔的弧垂系數(shù)0.05。一般情況，返空索的弧垂系數(shù)等于承載索得弧垂系數(shù)，而牽引索的弧垂系數(shù)約等于1.5倍承載索弧垂系數(shù)。在進(jìn)行收緊鋼絲繩時，如撓度觀測有困難，可采用拉力表配合緊線解決[5]。

S=F/L

式中：

S—弧垂系數(shù)；

F—控制中點(diǎn)處的撓度；

L—該檔檔距。

3.3 索道檢驗(yàn)、運(yùn)行及拆除

3.3.1 索道檢查

索道檢查。索道架設(shè)完成后或長時間停用后，在使用前必須按照規(guī)程、設(shè)計要求進(jìn)行相關(guān)的檢查、驗(yàn)收，確保安全后方可使用。

索道試驗(yàn)。一是空載試驗(yàn)。從端站發(fā)一輛行走小車，速度由慢至額定速度運(yùn)行，運(yùn)行過程中不得有任何阻礙。二是負(fù)荷試驗(yàn)。進(jìn)行高速50%負(fù)荷、中速80%負(fù)荷、額定速度100%額定負(fù)荷荷載試驗(yàn)，每次試驗(yàn)完成后對整個索道線路與結(jié)構(gòu)零部件進(jìn)行檢查，確認(rèn)無異常后進(jìn)行慢速110%超載試驗(yàn)。每次試驗(yàn)均為一次循環(huán)，每次試驗(yàn)時，至少進(jìn)行一次制動試驗(yàn)。

3.3.2 索道運(yùn)行維護(hù)

為了保證索道持續(xù)正常運(yùn)行，同時延長索道設(shè)備使用壽命，需要對索道進(jìn)行檢查和定期維護(hù)保養(yǎng)，保養(yǎng)分為定期保養(yǎng)、每日保養(yǎng)、特殊環(huán)境保養(yǎng)。

3.3.3 索道拆除及場地清理

一是多級索道時，必須先拆除上一級索道，再拆除下一級索道。二是牽引索、返空索及承載索的拆除。利用葫蘆和卡線器收緊，使接頭不受力，在接頭處切斷，用葫蘆慢慢放松索道至不受張力后取下卡線器，用牽引機(jī)將其收好盤好，嚴(yán)禁在不松張力的情況下，直接將繩索剪斷。三是塔架拆除。遵循自上而下依次拆除的順序。四是地錨拆除。先挖除錨坑回填土，再將地錨拆除取出，嚴(yán)禁在不鏟出回填土的情況下，將地錨整體吊出。五是現(xiàn)場清理及植被恢復(fù)?，F(xiàn)場的垃圾、材料等全部清理，對原有地形地貌進(jìn)行恢復(fù)。

4 結(jié)論

輸電線路工程中的單件塔件設(shè)計較長，單個構(gòu)件最大重量往往接近5t，在高山大嶺等復(fù)雜地形條件下，用以往山區(qū)索道運(yùn)輸方式運(yùn)輸工作顯得極為困難，通過采用大型組合索道運(yùn)輸方法可有效減少施工運(yùn)輸上的困難，既減少了賠償費(fèi)用支出，也減少了對環(huán)境的破壞。