【關(guān)鍵詞】輸電線路；機械化施工；施工設(shè)備；工程效率

引言

輸電線路通常要穿越地形復(fù)雜的地區(qū)，施工過程不僅耗時長、勞動強度大，而且施工質(zhì)量也不能保證。這對工程進度和費用控制都是不小的挑戰(zhàn)。為應(yīng)對這些問題，在輸電線路建設(shè)中，機械化施工技術(shù)逐漸成為一種關(guān)鍵手段，通過廣泛使用機械設(shè)備，在保證工程質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性的同時，大幅度提高施工效率，減輕勞動強度。特別是在高難度、高強度的施工環(huán)節(jié)中，機械化施工技術(shù)可以有效應(yīng)對復(fù)雜的地質(zhì)和氣候條件，減少人為因素造成的誤差，降低施工安全風險及施工成本，推動施工技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。

一、輸電線路建設(shè)中的機械化施工技術(shù)現(xiàn)狀

（一）機械化施工設(shè)備的應(yīng)用與原理

輸電線路施工主要由基礎(chǔ)、組塔、架線三大工序組成。機械設(shè)備包括挖掘機、旋挖鉆機、起重機和張力機等，這些設(shè)備的使用能夠有效降低施工人員的勞動強度，提高施工的精確度和效率。旋挖鉆機高效的鉆孔能力確保工作人員能在復(fù)雜地質(zhì)條件下精準施工，有效縮短工期[1]；起重機能夠?qū)⒅匦弯摻Y(jié)構(gòu)快速、安全地吊裝到位，避免了人工吊裝的安全隱患；張力機和牽引機的應(yīng)用確保了導(dǎo)線的張力控制，使得架線過程更加精確穩(wěn)定，避免導(dǎo)線松弛或斷裂問題的發(fā)生。

機械化施工設(shè)備的原理依賴于機械動力學和自動控制理論。在導(dǎo)線架設(shè)過程中，張力機通過精密的控制系統(tǒng)保持導(dǎo)線的恒定張力，以確保導(dǎo)線在復(fù)雜地形條件下不會因張力波動而受損。這一過程可以通過以下公式表示：

T為導(dǎo)線張力，T0為初始張力，Δm為導(dǎo)線單位長度的質(zhì)量差異，g為重力加速度，h為地形高度差，l為導(dǎo)線的懸掛長度。張力機如圖1所示。

（二）機械化施工技術(shù)的改進與發(fā)展

以前的建筑設(shè)備往往功能單一，建設(shè)效率低下，難以應(yīng)對多樣化建設(shè)需求?，F(xiàn)在的機械化建設(shè)裝備正在朝著多功能、智能化的方向發(fā)展，在部分輸電線路建設(shè)中應(yīng)用了具有自主導(dǎo)航、自動避障功能的無人駕駛設(shè)備[2]。這樣的設(shè)備可以根據(jù)設(shè)定的施工路徑自動調(diào)整作業(yè)參數(shù)，通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)和傳感器對施工環(huán)境進行實時監(jiān)控，提高作業(yè)精度和安全性。更高效的協(xié)同作業(yè)實現(xiàn)了設(shè)備之間的信息互聯(lián)互通，通過實時的數(shù)據(jù)共享，起重機和張力機可以對各自的運行時間和節(jié)奏進行優(yōu)化，從而避免工期延誤或因設(shè)備間配合不當而造成的資源浪費。

施工裝備的模塊化設(shè)計和功能集成，使機械化施工工藝的適應(yīng)性、高效性得到進一步提升。模塊化的設(shè)計使設(shè)備能夠快速地調(diào)整，或根據(jù)施工需要進行更換，從而使設(shè)備的利用率得到提高。在高山丘陵地帶，由于地形條件所限，傳統(tǒng)的施工設(shè)備往往難以展開作業(yè)。為解決這一難題，工程師們根據(jù)地形實際情況，研制出了可拆卸、輕巧、能組裝成適宜施工工具的設(shè)備模塊，以克服地形限制條件進行施工。

二、機械化施工對工程效率的影響

（一）機械化施工加速工程進度

2019年竣工的滇西北至廣東±800 kV特高壓直流輸電線路項目，全程采用機械化施工設(shè)備，有效保證了工程進度。該工程穿越包括山地、河谷等地區(qū)在內(nèi)的復(fù)雜地形，全長近1500公里。如果在這種環(huán)境下采用傳統(tǒng)的人工施工方式，效率極低。實踐中，各施工環(huán)節(jié)采用機械化施工，使工期明顯縮短。特別是在地形復(fù)雜、施工難度大的環(huán)境下，機械化裝備的應(yīng)用大大縮短了工程工期。滇西北至廣東輸電線路工程原預(yù)計工期205天，由于采用了機械化施工工藝，實際工期縮短至140天，總工期減少31.7%。具體數(shù)據(jù)如表1所示：

（二）機械化施工對施工成本的控制

在錦屏至蘇南（以下簡稱“錦蘇”）±800 kV特高壓直流輸電工程中，機械化設(shè)備的應(yīng)用使得人工成本和材料損耗得到了顯著控制。錦蘇特高壓工程全長2059公里，涉及大量塔架安裝和導(dǎo)線架設(shè)工作。在塔架安裝階段，傳統(tǒng)施工方式下需要約30名工人參與，人工費用每人每天為300元，整個塔架安裝階段的人工成本為900萬元。然而，工程使用起重機進行機械化吊裝后，只需8名技術(shù)操作人員即可完成，人工成本降至240萬元，減少了約73%的人工費用。

在材料損耗方面，機械化施工通過精確控制施工參數(shù)，減少了施工過程中的浪費。張力機和牽引機在導(dǎo)線架設(shè)中的應(yīng)用，避免了導(dǎo)線張力不均造成的材料損耗。在錦蘇工程的導(dǎo)線架設(shè)過程中，機械化施工使得導(dǎo)線損耗率從傳統(tǒng)施工方式下的3%下降至1.5%，節(jié)省了約300萬元的材料成本。錦蘇±800 kV特高壓直流輸電工程中人工施工與機械化施工的成本對比數(shù)據(jù)如表2所示：

通過減少人力成本，減少物料損耗，機械化施工節(jié)約成本顯著。機械設(shè)備租賃費用雖有所提高（由50萬元提高到300萬元），但總體工程造價仍下降36.4%，這主要是因為機械化設(shè)備的高效運作和精確控制功降低了人工成本。機械化施工技術(shù)也使工程管理費用和資金使用費用間接降低[3]。在錦蘇特高壓項目中，工期縮短了30%左右，相應(yīng)地降低了項目的管理成本和資金使用成本，使整體經(jīng)濟效益得到進一步的提高。

三、提高工程效率的優(yōu)化措施

（一）機械化施工技術(shù)的優(yōu)化與創(chuàng)新

提升裝備功能集成度，提高裝備適應(yīng)不同環(huán)境能力，引入更多自動化、智能化技術(shù)，是機械化施工技術(shù)優(yōu)化的核心。滇西北至廣東±800 kV特高壓直流輸電線路項目，通過功能模組化設(shè)計，應(yīng)用智能化控制系統(tǒng)，使機械化施工設(shè)備施工效率明顯提高。

模塊化的機械裝備設(shè)計，讓相同的裝備能夠按照特定的施工要求迅速配置。傳統(tǒng)的旋挖式鉆機，在山區(qū)基礎(chǔ)鉆孔施工中，面對復(fù)雜的地質(zhì)條件，效率是有限的。工程采用可更換鉆頭模塊旋挖式鉆機，對不同類型鉆頭根據(jù)地質(zhì)條件進行快速切換，使鉆孔速度提高，設(shè)備磨損程度降低[4]。這一優(yōu)化措施使地基鉆孔從平均每小時8米提高到10米，效率提高了約25%。

在設(shè)備智能化方面，張力機和牽引機的自動控制系統(tǒng)通過引入衛(wèi)星定位和實時監(jiān)控技術(shù)，能提升導(dǎo)線架設(shè)過程的精度與安全性。以錦蘇±800 kV特高壓直流輸電工程為例，導(dǎo)線架設(shè)過程中引入智能張力控制系統(tǒng)，將導(dǎo)線張力的誤差范圍控制在0.1%，相比傳統(tǒng)人工控制，誤差減少了90%。通過實時監(jiān)控設(shè)備的操作狀態(tài)和導(dǎo)線張力，操作人員能夠及時調(diào)整參數(shù)，避免了導(dǎo)線張力波動過大，減少了導(dǎo)線損壞的風險，提高了架設(shè)效率。滇西北至廣東和錦蘇項目中機械化設(shè)備優(yōu)化后的效率提升情況如表3所示：

（二）施工人員技能與管理的提升

在技能提升方面，項目部應(yīng)定期為技術(shù)操作人員開展專項培訓，內(nèi)容涵蓋機械設(shè)備的操作規(guī)范、故障排除、設(shè)備維護等。在滇西北項目中，所有張力機操作人員在設(shè)備投入使用前都接受了為期一個月的專門培訓，培訓內(nèi)容不僅包括設(shè)備的基本操作，還涵蓋了智能化控制系統(tǒng)的使用及應(yīng)急故障處理方法。操作人員的技術(shù)水平顯著提升，設(shè)備操作失誤率從培訓前的3%下降至0.5%，導(dǎo)線損耗率也進一步降低了1%。

通過信息化管理平臺的引入，錦蘇工程建設(shè)單位在建設(shè)過程中實現(xiàn)了精細化管理。該平臺可對施工進度、設(shè)備狀態(tài)、人員安排等進行實時監(jiān)控，工期安排、資源分配等可根據(jù)施工現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)由項目管理人員自行調(diào)節(jié)。在塔架安裝過程中，為避免因設(shè)備故障造成工期延誤，管理平臺針對吊車的使用頻率、設(shè)備檢修需求等，提前安排了設(shè)備檢修。錦蘇項目通過信息化管理，設(shè)備停機減少約20%，總體工期縮短至5天。人員培訓與管理優(yōu)化效果對比如表4所示：

結(jié)語

全面推進輸變電工程機械化施工，是踐行新發(fā)展理念、落實高質(zhì)量發(fā)展要求的具體行動，是推動電網(wǎng)建造方式升級、實現(xiàn)更高更優(yōu)質(zhì)量效率目標的關(guān)鍵舉措，是夯基固本、提質(zhì)增效，有效應(yīng)對大規(guī)模建設(shè)任務(wù)的現(xiàn)實需要。

機械化施工設(shè)備通過高效、穩(wěn)定的運行，減少了施工時間、人員依賴、材料損耗，降低了安全風險，助力工程安全、優(yōu)質(zhì)、高效建設(shè)。機械化施工設(shè)備的應(yīng)用使工程進度和施工效率明顯提高，創(chuàng)新功能優(yōu)化和智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用進一步提高了機械裝備的施工精度和安全性。與此同時，施工人員技能提升對整體工程效率與管理優(yōu)化的作用同樣顯著，有效減少操作失誤率和設(shè)備停機時間有效減少?？偟膩碚f，機械化施工技術(shù)與管理創(chuàng)新相結(jié)合，能顯著提高輸電線路建設(shè)效率，降低造價，保證工程質(zhì)量。