舟山與大陸聯網大跨越工程施工關鍵技術

申斌，傅劍鳴，李勇，徐敏建，邱強華，張弓，葉建云，段福平，黃超勝

（1.浙江省送變電工程公司，杭州市，310016；2.浙江省電力公司，杭州市，310007）

0 引言

螺頭水道大跨越段是舟山與大陸聯網工程的最重要組成部分，按500 kV電壓等級同塔雙回建設，大跨越耐張段總長6.215 km，采用“耐-直-直-直-耐”跨越方式，新建跨越塔3基、錨塔4基，最大跨距2.756 km，3基跨越塔分別位于舟山的大貓山島、寧波的涼帽山島和外神馬島東側約450 m的海中，跨越塔高度分別為370、370、199 m[1]。

大跨越段工程世界之最的規模及所處的海島甚至海中特殊地形環境特點，決定了施工建設的高技術難度，圍繞基礎插入鋼管定位控制、遠離岸基的海中基礎施工、370 m特高塔組立、6.215 km特大跨越架線等施工難點，通過施工關鍵技術研究，創新采用全站儀坐標法定位、GPS沉樁定位及全水上施工、座地井架和井筒配雙搖臂旋轉抱桿系統、地面與高空結合的二次提升抱桿、抱桿變幅式拉線、鋼管混凝土泵送導管澆灌、不落水船拖展放導引繩、迪尼瑪繩卡線器、自平衡結構牽引走板等新技術，實現了大跨越工程施工的安全順利。

1 工程概況

螺頭水道大跨越斷面如圖1所示。

370 m高塔基礎采用斜置式插入鋼管基礎，插入鋼管規格與鐵塔主管相同，為2 m×25 mm，最深基坑插入鋼管共由5節組成，總長為19.02 m，總質量為62.5 t。插入鋼管頂根開為61.62 m，基坑開挖深度最大為18.5 m，基坑底部掏挖斷面最大為18 m×18 m，掏挖凈深1.5 m，立柱斷面為6 m×6 m，最大立柱高度為14.5 m，立柱與插入鋼管均為斜置式。基礎最大單腿混凝土體積為1 477 m3，最大承臺混凝土體積為1 132 m3，最大單腿鋼材用量118.4 t。

圖1 螺頭水道大跨越斷面圖Fig.1 The profile of the large-span transmission project over the Luotou international channel

海中高塔基礎位于外神馬島東側約450 m的海中，海底標高為-2.30～-2.50 m，水深在2～3 m。基礎本體采用高樁承臺結構，承臺平面尺寸為56.44 m× 56.44 m，由4個17.6 m×17.6 m×3 m的方形鋼筋混凝土墩臺組成，承臺下方共設有53根樁徑為2.2 m的鋼筋混凝土鉆孔嵌巖灌注樁，每根樁配設2.5 m×18 mm的鋼護筒。基礎本體外側設置了集群式護墩樁防撞系統，由64根1.4 m×16 mm的鋼管混凝土防撞樁組成，樁頂位置布置有2道194 mm的水平拉索。

370 m高塔采用四柱雙層橫擔鋼管塔，質量為5 999 t，塔腳根開61.62 m，塔身212 m以下主管采用鋼管混凝土結構[2]。塔身最大主管直徑為2.0 m，壁厚25 mm，鋼管均采用法蘭連接，其中直徑為2.0、1.9、1.8 m的主管采用內外雙圈法蘭。高塔212 m以下采用內附曳引式電梯的井筒，井筒外配有外旋梯；212 m以上采用外附齒條型電梯的井架，井架內配有內旋梯。

大跨越導線采用4×JLB23-380鋁包鋼絞線，地線采用2根24芯OPGW-300復合光纜。設計氣象條件為覆冰10 mm，最大風速42 m/s；螺頭水道跨越設計通航高度70.5 m，設計要求導線最低點高程81.7 m。370 m高塔導線懸垂絕緣串采用4聯420 kN組合，導線耐張串采用6聯420 kN組合。導線緊線張力約110 kN，螺頭水道跨越檔導線緊線弧垂約240 m。

2 大跨越工程施工難點

2.1 370 m高塔基礎施工難點

（1）如何精確控制大根開、深基坑、基坑不等深、斜置式插入鋼管結構的基礎施工定位尺寸，確保后期高塔組立的順利實施。

（2）如何采取合理可行的開挖技術措施，保證大基面、深基坑開挖施工安全及基坑成型質量。

（3）如何進行施工方案設計，保證單腿最大近1 500 m3的大體積混凝土澆筑施工的順利進行及施工質量。

2.2 海中高塔基礎施工難點

（1）如何進行遠離岸基鋼管樁的沉樁定位控制，保證定位精度。

（2）如何進行灌注樁施工平臺及大體積承臺圍囹系統的施工設計，保證嵌巖灌注樁及承臺施工的順利進行。

（3）如何進行海中高塔組立施工平臺的布置，滿足199 m海中高塔的組立要求。

2.3 370 m高塔施工難點

（1）如何結合高塔結構及海島地形環境特點，選定科學的組立方案及合理的抱桿型式，滿足370 m高塔施工要求。

（2）如何解決海島受限地形的主管拉線打設難題，實現主管根開的調整。

（3）如何結合高塔結構特點，選定科學合理的混凝土澆筑施工方案，保證212 m主管混凝土澆筑的順利進行。

2.4 大跨越架線施工難點

（1）如何克服2.756 km大檔距、潮流氣候等不利影響，安全順利實現引繩的跨海展放。

（2）如何克服國際航道通航流量大、大型船舶通行頻繁的不利影響，盡量減小線路施工對航道影響，保證線路施工與航道通航的雙向安全。

（3）如何實現2.756 km大檔距、6.215 km超長耐張段、大牽引力、高放線張力、大放線弧垂狀態下的架線施工順利進行。

3 施工關鍵技術

3.1 高塔斜置式插入鋼管基礎施工關鍵技術

針對370 m高塔大根開、深基坑、基坑不等深、斜置式插入鋼管結構等特點，采用坐標定位法進行基礎施工尺寸的精確控制[3-4]。準確計算基礎各部位及插入鋼管定位點的坐標值，并通過CAD軟件繪制基礎各部位的立體模擬圖核實坐標數據，以中心樁為坐標原點，采用激光型電子全站儀進行現場的精確測量與控制。從插入鋼管底部的地腳螺栓組安裝開始，由下至上逐節、逐段進行測量定位。

結合高塔大基面、深基坑、大方量土石開挖及深基坑掏挖嵌固成孔設計要求，采用光面爆破技術完成大高差巖石基面及深基坑坑壁的一次開挖成型，采用噴錨支護措施進行深基坑開挖的坑壁防護，采用靜態爆破方式進行深基坑底部的掏挖成孔，保證施工過程安全及基坑成型質量。

根據基礎各不同部位的鋼筋結構特點，分別采用電弧焊、閃光對焊、電渣壓力焊等多種焊接形式。研制大面積整體式鋼模板進行大斷面立柱的整體一次模板安裝，并設置鋼管支撐加固系統。采用集中攪拌、罐裝車運輸、泵送車下料的連續澆筑作業方式，并從混凝土配合比設計、溫度控制計算、預埋冷卻水管通水冷卻、溫差測量、混凝土養護等多方面采取措施，保證大體積混凝土施工質量[5-6]。

結合設計提出的高塔場地平整回填及基坑回填密實度要求，采用振動壓路機分層回填碾壓法進行回填壓實，并通過灌水法進行干密度測試，保證回填質量符合設計要求。

3.2 海中高塔基礎施工關鍵技術

采用大型打樁船全水上施工方案進行鋼管樁的沉樁，并利用GPS沉樁技術進行沉樁平面定位，保證沉樁定位精度。利用嵌巖樁本體鋼護筒焊接牛腿、擱置鋼箱梁方式搭建海上大型鉆孔施工鋼平臺，滿足嵌巖樁鉆孔及混凝土澆筑施工要求。

采用混凝土攪拌船，實現海中基礎混凝土的全水上攪拌、泵送、澆筑操作。采用海工高性能混凝土，進行配合比設計，滿足海中基礎混凝土抗滲等級要求。

利用本體嵌巖灌注樁鋼護筒頂擱置型鋼扁擔懸掛吊筋反吊鋼圍囹的方式，實現大體積承臺混凝土澆筑圍囹支撐系統的安裝。采用二次澆筑方式，將大體積、大厚度承臺合理分層，通過設置剪力鍵及澆筑面鑿毛處理等措施，保證承臺二次澆筑混凝土面的結合質量。

結合海中高塔結構特點，在基礎施工階段考慮立塔方案設計，進行高塔組立施工場地布置，并與基礎本體良好結合，采用依附基礎本體進行施工平臺延伸方案，滿足高塔組立施工平臺布置要求[7]。

3.3 370 m高塔組立施工關鍵技術

結合高塔結構特點，經過經濟技術比較，確定采用250 t履帶吊與座地井架和井筒配雙搖臂旋轉抱桿相結合的組立施工方案，并研制新型座地旋轉式雙搖臂抱桿及配套工器具[8-11]。高塔組立分3個階段：第1階段，89 m以下部分采用2臺250 t履帶吊及1臺70 t汽車吊配合吊裝；第2階段，89～282 m部分采用抱桿分解吊裝，抱桿桿身采用鐵塔自身的井架，抱桿提升操作在地面進行；第3階段，待282 m組立完畢，將抱桿212 m之上部分懸浮，利用鐵塔自身的井筒換裝212 m之下的井架，并在212 m處設立抱桿提升操作平臺，抱桿提升操作在212 m高空平臺進行，采用抱桿分解吊裝282 m以上部分的塔身、橫擔及頂架。

抱桿由桅桿、搖臂、上下支座、回轉支承、過渡段、井架、腰環、底座、起吊系統、變幅系統、拉線系統、提升系統、監視及電氣控制系統等組成。最大起吊質量：雙側各22 t（鉤下質量），允許最大不平衡彎矩為405 t·m；工作幅度：4.0～33.5 m；最大使用高度：全高399 m；搖臂單臂覆蓋面角度：±100°；設計最大工作風速：10.8 m/s（離地10 m高，10 min平均風速）；設計最大非工作狀態風速：35 m/s（離地10 m高，10 min平均風速）；起吊、變幅系統采用變頻調速，電氣控制采用集中控制；抱桿設有超載保護、不平衡彎矩限制器、防吊鉤沖頂裝置、起吊系統力顯示器；抱桿拉線采用12道防扭設置；變幅繩卷揚機設置在抱桿高空井架，起吊卷楊機設置于地面，通過控制電纜配合全方位視頻監視，在控制室進行起吊、變幅、回轉的集中控制操作[12-13]。

結合370 m高塔結構及海島地形特點，研發多種拉線型式。融合45°外拉線、抱桿變幅式拉線、調節橫梁等多種拉線形式，分別應用于不同的地形環境及塔段高度，解決370 m高塔受限地形主管根開調整難題。

針對高塔結構特點，并結合建筑行業現有鋼管混凝土澆筑方法，創新提出泵送導管澆灌法，采用高流態、自密實、高性能混凝土，滿足高塔212 m以下主管混凝土澆灌要求。按塔身結構分段，分7個灌注施工段，與高塔組立穿插進行。

3.4 大跨越架線施工關鍵技術

結合螺頭水道大跨越特點，經過分析、比較，確定大跨越跨海段引繩展放采用帶張力不落水船拖展放方式，同相四分裂導線采用2ד一牽二”同步展放方式[14]。

選用φ8 mm迪尼瑪繩作為跨海展放初級導引繩，研制高速張力機，與大功率牽引船配套，進行初級導引繩帶張力不落水跨海展放。選用φ18 mm高強度迪尼瑪繩作為二級引繩，通過計算合理選配相應規格的牽引鋼絲繩，配置相應規格牽張設備，使牽引流程最簡化。后續牽引鋼絲繩采用“一牽二”展放方式，并在跨越塔進行鋼絲繩高空移相、移位操作，通過空中倒換，滿足雙回路鋼絲繩牽引次數要求。

為滿足國際航道通航安全凈高要求，對大跨越架線施工段進行牽張力與線繩凈高的準確計算，合理校定牽張設備的出力，并通過大變倍透霧攝像機與經緯儀結合進行實時監測。

研制新型“一牽二”鉸鏈式特制專用走板及自平衡結構，專門用于大跨越架線時鋼絲繩及導線的“一牽二”展放，防止走板翻身。采用地面緊線、地面劃印、對接法掛線技術，進行緊掛線操作過程中線繩凈高的控制。

研制5 000 kN大噸位新型液壓設備及液壓操作工藝，滿足大跨越大直徑導線耐張線夾的液壓操作要求。采用4付兩線提升器直接提升法進行370 m高塔大荷載懸垂線夾的附件安裝，專項設計防滑移措施，有效避免大懸垂角附件安裝時的提升鉤滑移及導線磨損。

4 技術特點

4.1 高塔斜置式插入鋼管基礎施工

全站儀坐標法定位控制技術，具有三維坐標全方位測量、定位精度高、不受地形高差限制的優點，特別適用大根開、深基坑、插入鋼管結構的基礎施工測量定位控制，可實現定位精度的mm級控制；光面爆破、靜態爆破、噴錨支護等深基坑開挖技術，具有成型效果好、爆破振動小、安全防護性高的優點，適用于各類巖石深基坑基礎的開挖；大體積混凝土施工技術，具有機械化程度高、流水線作業、混凝土質量保障好的優點，可適用于各種類似大體積混凝土基礎的施工。

4.2 海中高塔基礎施工

鋼管樁GPS沉樁定位技術，能準確監測樁的坐標、坡度及實時貫入度，具備全天候、連續性、高精度的導航定位優點，特別適用于遠離岸基的海中鋼管樁沉樁施工定位；基礎施工及高塔組立所采用的全水上施工技術，充分利用基礎本體結構，實現了基礎施工平臺及高塔組立施工平臺布置的最優化及最經濟化，解決了海中施工場地布置難題。

4.3 370 m高塔組立施工

大型履帶吊與座地井架和井筒配旋轉式雙搖臂抱桿結合的組塔施工技術，有效結合鐵塔設計與施工，充分利用鐵塔自身的井架及井筒結構，實現了370 m特高塔組立方案的最優化；抱桿變幅式拉線技術具有不受地形位置限制、布置方便、調整效果好的優點，特別適用于海島或水中等地形條件受限的跨越塔組立；212 m高空平臺提升抱桿技術，實現了抱桿地面、高空分次提升，將370 m高塔組立一分為二，使抱桿最大提升質量由450 t降至347 t，安全風險大幅降低；鋼管混凝土泵送導管澆灌技術具有免振搗、自密實、灌注連續、質量保障好的優點，適用于帶有復雜內部結構的鋼管混凝土灌注。

4.4 大跨越架線施工

帶張力不落水船拖展放導引繩施工技術，具有展放張力全程實時受控、導引繩不落水、展放及升空操作迅速的優點，最大程度降低了對航道的通航影響，實施安全性好；迪尼瑪繩卡線器具有施工操作方便、錨固荷載大、安全可靠性高、不損傷繩本體的優點，為迪尼瑪繩作為大張力牽引繩使用提供了安全可靠的錨固方式；帶自平衡重錘結構的牽引走板，能有效克服線繩自身扭勁及風荷載等因素影響，具有行走過程中水平度自動平衡與自動調整特性，可廣泛適用于各類大跨距的分裂線繩牽引；線繩凈高實時監測及地面緊線、對接法掛線技術，具有受天氣等因素影響小、凈高監測數據準確、凈高控制保障性好的優點，特別適用于有通航要求的航道跨越，通過監測及操作的有效配合，可實現牽引、緊掛線全過程航道的無障礙通航。

5 結語

針對舟山與大陸聯網螺頭水道大跨越工程的系列施工難點，就高塔斜置式插入鋼管基礎、海中高塔基礎、370 m高塔組立、特大跨越架線施工等方面所開展的施工關鍵技術研究，在工程實施中得到了成功應用，解決了輸電線路世界第一大跨越施工建設的多項技術難題，按期、安全、優質、順利完成了工程建設，取得了良好的社會效益和經濟效益，實現了預期目標，為類似輸電線路大跨越工程施工提供良好的方法借鑒。

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