山區輸電線路機械化施工的現狀及對策

陳 路，裴 燕，胡 蓉，盧 佳

(中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司，湖南 長沙 410007)

1 機械化施工必要性及現狀

近20年以來，我國城市化進程推進迅速，CPI持續走高，國家提出以人為本科學發展觀，人工成本大幅攀升。在經濟社會持續快速發展和堅強智能電網建設需求的背景下，對工程建設質量和工期提出了更高要求，輸電工程施工單位一直是用最原始、最傳統的方式，從事世界上電壓等級最高，也是最艱苦、最困難的建設任務，該施工形式是不可持續的。有必要在輸電線路工程建設中創新理念和方法，研發適合線路工程專業特點的施工機械裝備，推進線路全過程機械化施工，符合全壽命周期建設要求，降低人工投入和作業風險，進一步提升工程建設質量、效率，實現優良的經濟、環境和社會效益。因此，國家電網公司對施工裝備科技創新工作高度重視，并首次提出了全過程機械化施工的新理念、新要求。

2013年國家電網公司著手開展線路全過程機械化施工管理及創新研究，并在華東、華北地區進行了試點建設。施工企業減員增效，對施工技術和裝備進行創新，實現施工由勞動密集型向裝備密集型轉變，已成為電網建設技術的發展趨勢，未來機械化施工推行程度的高低將會成為衡量施工企業生產力水平的重要參考標準。

目前，輸電線路中大規模機械化施工在我國北方平原地區推廣，已經取得了很好的效果。然而在我國南方的山地、丘陵地區，機械化施工推行依然困難，各種工程物料運輸和基坑巖土體破碎、清渣、混凝土攪拌運輸等依然還是使用傳統的人工開鑿、人工搬運、騾馬運輸，費時費工。

2 制約山區機械化的主要因素

中國是個多山國家，中國土地按地形面積統計，平地、丘陵和山地的比例大體是34%、20%、46%，山地和丘陵合計占國土面積的2/3。同時中國又是世界人口第一大國，隨著環境問題的加劇，國家加強了對耕地、林地、自然保護區的的保護,使得城市化和工業化的用地轉向人煙稀少的山地，輸電線路的沿線交通條件越來越困難，由此產生了制約山區工程大規模機械化的兩大問題。

2.1 運輸道路問題

道路在國民經濟中起著至關重要的作用，它帶來的高效互通，是經濟發展的重要條件。同理，輸電線路中附帶建設一條能直接到達或接近各塔位的機動車道路，能極大加快工程建設進度，減少施工作業人員勞動強度和安全事故發生的概率。然而輸電線路所處區域，往往人煙稀少、經濟落后甚至沒有經濟基礎，不具備長期道路建設的價值，最多只能進行簡易臨時道路修建，青賠和人機費用并未充分考慮，導致施工現場經常以原始落后的人力、騾馬運輸，效率低下。

2.2 科技裝備問題

山區地形復雜多變，起伏無常，而適合山區施工的機具品種十分有限，目前市面上的機械、機具尺寸普遍較大，底盤和機械參數設計大部分針對平地、公路，起伏地形通過能力差，并不適合山區作業。

3 對策研究

3.1 優化前期通道設計，合理預估道路費用

“要致富，先修路”。要實現目前大家耳熟能詳的的山區索道運輸、直升機運輸、大開挖基礎機械化、掏挖基礎機械化、灌注樁基礎機械化、錨桿基礎機械化、組塔機械化，首要條件就是要修建臨時道路讓機械進場，直升機甚至需要臨時停機坪和中途加油補給運輸，否則機械化都是空談。要修路，就需要投入，參照2015年土地補償新標準，以修建100 m具備采用機械化的臨時道路為例，山區輸電線路臨時道路費用基本組成、單價和預計總費用見表1。

表1 山區輸電線路臨時道路費用基本組成及費用

由此可見，以輸電線路動輒上百公里的穿行距離，在山區修建能供機械化作業的臨時道路的總費用會相當高。故輸電線路工程建設應從可研開始建立機械化施工為首選的建設模式，貫徹全過程機械化施工理念，在輸電線路通道設計時就充分利用現有道路網絡，考慮施工裝備情況，合理規劃路徑方案，增加路徑曲折系數，在裝備配置、進場道路等方面合理預估臨時道路費用。

3.2 走小型化、智能化、專業化道路

“工欲善其事，必先利其器”。輸電線路的山區機械化可以借鑒我國農業山區機械化的經驗，根據山區道路窄、有高差的特點，選取或研發小型、智能、專業的機械。根據市場調查，此類機械專用性強，很少有滿足需求的通用型號，需要針對性研發。在山地大高差、喀斯特地貌，通過加載智能模塊開發小型機械，采用鉸接式底盤，實現行進中車輛機械自平衡、自攀爬，并優化機械操作難度，從而加大極端山地丘陵區段的機械化程度，減少山區機械化施工費用及對環境的破壞。如新型多功能步履式挖掘機，見圖1、圖2。

4 工程案例

4.1 工程概況

以湘潭換流站—古亭Ⅰ、Ⅱ回500 kV線路工程為例，工程線路全長90 km，共252基塔位，地形比例為：70%丘陵，20%河網泥沼，10%山地，全線交通運輸情況便利。線路在可研初設階段便考慮了全線全過程專項機械化施工方案。

圖1 新型多功能步履式挖掘機鉸接式底盤

圖2 大高差作業面工作

4.2 路徑優化選取

考慮全過程機械化施工需要結合本工程實際，合理分布檔距，現場定位進行了多方案路徑比選，并盡可能按貼近現有汽運道路、機耕道路的原則布置，減少臨時道路的修筑。對 G7－ G9段、G22－ G26、G67－ G72、G118－G124段進行了路徑優化。利用的公路主要有G4京港澳高速、G107國道、S313省道、S211省道、X021縣道、X017縣道、X018縣道、X008縣道，沿線還有大量的鄉村水泥公路與線路平行或交叉可供利用。

4.3 機械的選擇

在機械的選擇方面，選擇目前市面上較新較小的型號，具體見表2。

表2 機械選擇型號表

4.4 機械化效果

4.4.1 提高效率、縮短工期

本工程全過程機械化施工在各分部工序中機械化施工效率相對較高，均縮短了施工工期，具體見表3。

表3 施工效率對照表

4.4.2 降低安全風險

采用輸變電工程作業條件危險性評價法(LEC法)對全過程機械化施工方法和傳統施工方法進行動態安全風險等級評定，量化施工現場安全風險，評定結果見表4。

表4 安全風險對照表

由表4可見，在全過程機械化施工模式下，各單位工程的機械化施工安全動態風險值均低于傳統施工的安全動態風險值。

4.4.3 工程總投資上升

機械化施工模式下可以減少人工費用、材料本體費用，運輸費用等，相應的增加道路修筑費用，植被青賠費用、施工機械費用、機械轉場費用及大件運輸費用等。本工程按照全過程機械化施工方案，根據現行定額與造價，并參考現有市場價格，編制了人力施工模式下費用概算與機械化施工模式下費用概算，經過分析比較，工程費用增減見表5。

表5 本工程機械化施工與人力施工費用比較表

綜上所述，施工機械的大量投入，減少了人工數量約25%，既減少了施工安全風險，保護人員安全，又相應減少了人工成本，節省人力費用約 30%，但機械使用費增加約273萬元，臨時道路修筑增加費用約為1630萬元，青賠補償費用增加約200萬元，工程總體造價增加約816萬元。

5 結論

機械化施工是輸電線路工程建設的一次重大技術革命，他改變了傳統的“以人力為主，機械為輔”的傳統施工模式。在增加有限的投資的情況下，可有效縮短施工工期，提高施工效率，同時也提高了施工質量和勞動安全性。

山區機械化的推行是全國輸電線路機械化施工的重點和難點，通過優化前期通道設計，合理預估道路費用，與前沿科技相結合，選取或研發小型化、智能化、專業化的施工設備的方法，在主要施工工序上用機械替代人力，有效解決施工人員緊缺、人工成本持續上漲等問題，實現以人為本，提升堅強智能電網工程的建設支撐能力。