機械化施工在輸電線路結構當中的應用

廈門電力勘察設計院有限公司 劉晨娟 葉景達 夏 標 闕權輝 江仰鑒

隨著社會經濟的持續快速發展，電網建設人力資源成本大幅度提高，特別是一線施工人員缺少、工資持續增高，同時堅強智能電網對自身工程建設質量和工期提出了更高要求，從現有的輸電線路施工作業模式來看，機械化程度最低的環節在于運輸與土石方工程、基礎工程。要提高機械化施工應用水平的工作難點在于山區輸電線路施工，因運輸問題無法將其它建設領域現有的施工器械應用于線路工程。

全過程機械化施工是一種全新的工程建設模式，是一項系統工作，要求全過程、各專業協同配合，要在工程設計、專用裝備、施工工法、技術規范等方面形成系列化技術成果。本文主要論述機械化施工在線路結構當中的應用。

1 機械化施工的基礎型式

根據塔位道路通行條件、塔高、塔重等選擇不同型式組塔方式和施工裝備。目前國內輸電線路工程施工主要是以內懸浮抱桿為主，在特高壓工程中由于鐵塔呼高高、重量大，部分塔型采用了落地搖（平）臂抱桿和塔式起重機型式。一般在塔位地形條件較好的塔位，可采用起重機進行組立。對于起重機施工場地不能滿足要求的桿號采用內懸浮抱桿進行組立。

山丘地貌區一般優先采用原狀土基礎，可選用的基礎有挖孔樁基礎、掏挖基礎、巖石錨桿基礎、巖石嵌固基礎、復合錨桿（嵌固）基礎、大開挖基礎。在不同的地質、地形基礎作用力下，各基礎形式的優劣會發生變化。各種基礎型式優缺點比較如下：

開挖回填類基礎（般回填土體基礎）。優點：主要包括斜柱基礎，階梯剛性基礎，大板基礎等形式。這些基礎施工方法簡便，是目前工程設計中最為常用的基礎型式；缺點：土體擾動較大，回填土雖經夯實后亦難恢復到原狀土結構強度。開挖量大、棄土易造成滑坡，影響基礎穩定。植被破壞和水土流失嚴重，塔位環境易破壞，從而影響基礎穩定。4、在山區斜坡地面處的塔基位置往往形成人工高邊坡，容易崩塌滑坡造成基礎滑移。

掏挖擴底原狀土基礎（直掏挖基礎）。優點：充分利用了原狀土承載力高、變形小的特性。“以土代模”，土石方開挖量小、棄土少，施工方便，節省材料。消除了回填土質量不可靠帶來的安全隱患；缺點：對土質條件有一定的要求。為適應山區地形條件需要，有時需要抬高基礎主柱高度，此時基礎的抗傾覆穩定性往往難以滿足，為此需增加基礎埋深，擴大基礎主柱直徑。

裝配式基礎。優點：特別是運輸困難的高山地區更具有明顯的經濟效益；缺點：只適用于受力較小的直線桿塔。

基礎選型的經濟性及環保性：掏挖基礎根據地形地貌結合機械化施工的特點，在有條件的塔位采用機械化掏挖基礎，對人工掏挖和旋挖鉆機成孔進行了經濟對比。人工掏挖與旋挖鉆機成孔的對此分析分別如下。

工期：速度慢，工作效率較低/工作效率高；作業適用性：深孔施工，對人體健康不利，易于患職業病/駕駛操作，避免人員受到污染；開工條件：孔內施工，需配備用電/柴油動力，無需配電；安全成本：人力風險大，安全成本高/大大降低安全成本，基本為零風險作業；氣候影響：易受天氣影響，容易停工/全天候作業，不受雨雪天氣影響。由此可見旋挖鉆機成孔要優于人工掏挖，在基礎選型的成孔徑時可以選擇孔徑更小的地基礎，加深埋深，從而使基礎受力更好，鋼筋和混凝土用量減少，機械化掏挖基礎更具有經濟性。

2 基礎施工推薦采用的機械設備

2.1 掏挖基礎土方的施工機械

掏挖基礎的機械成孔施工裝備主要有旋挖鉆機和機械洛陽鏟等，在丘陵、山地地區以旋挖鉆機為主。

機械洛陽鏟是手動洛陽鏟的電動化、機械化設備。主要由電機、變速箱、卷揚機、鏟頭、護筒、三角架、機架、重錘、沖錘等部分組成。其中，鏟頭的制作比較特殊，呈圓柱體，上半部為配重，下半部由左右兩片合圍成圓筒型鏟刃組成，期間由彈簧裝置相連。鏟頭直徑一般分300～400mm，400～500mm，500～600mm，700～800mm，900～1000mm，1000～1200mm 共6種，也可根據需要特制。適用于地下水位以上的一般黏性土、黃土及無片石的人工填土地基，具有場地適應性好、設備輕便、快捷、造價低等優點。缺點是該設備不能進行擴底，且使用時需要多名工人同時操作，多次運送渣土。

旋挖鉆機上車鉆孔作業時，鉆頭對準鉆孔位置，根據垂直度檢測情況手動或自動調節鉆桅垂直度，操縱動力頭驅動馬達旋轉，經減速機、驅動套帶動鉆桿、鉆頭實現旋挖作業。適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、沙土層及含有部分卵石、碎石的地層。輸電線路旋挖鉆機為全液壓驅動、電腦控制，能精確定位鉆孔、自動校正鉆孔垂直度和自動量測鉆孔深度，最大限度保證鉆孔質量，具有自動化程度高、成孔速度快、質量高的特點。旋挖鉆機采用輪胎和履帶兩種行走方式，適合各種工況，行走較為方便，機動靈活，對樁孔定位準確、方便。

2.2 大開挖基礎土方的施工機械

大開挖專用挖掘機采用鏟斗挖掘高于或低于地面的土方，將土方裝入運輸車輛或卸至堆料場。采用全液壓系統控制，開挖土方量大。挖掘機適用于輸電線路聯合大板基礎、直柱板式基礎、斜柱插入式基礎、鉆孔灌注樁承臺等開挖式基礎一切土石方的開挖，在本工程中主要用于舉溪變、虎丘變附近地勢較低、地下水位較高的大開挖基礎的土方開挖，本工程推薦采用XE150D 型挖掘機，其整機體積最小，爬坡能力與其他型號相同，僅標準斗容量略小，但本工程中使用的塔基基礎少，且基礎尺寸小，不影響整體工期。

表2 部分挖掘機參數表

2.3 組合式巖石錨桿鉆機

組合式巖石錨桿鉆機用于輸電線路巖石錨桿基礎鉆孔施工。鉆機由鉆架（包括架體、鉆桿、動力頭、底座）、操作臺、空氣壓縮機及液壓泵站組成。底盤用以錨固鉆桿、定位鉆孔，鉆架可與底盤聯成整體，作為鉆孔動力頭導向軌道。鉆架備有升降裝置（油缸、鏈條等），控制動力頭的上下移動。動力頭由液壓馬達提供回轉動力，其下端可連接鉆桿及由壓縮空氣驅動的潛孔沖擊器。專用的液壓泵站為動力頭的升降、回轉提供動力。輪胎式和履帶式兩種行走方式適用于本工程中的各種地形地貌。故推薦組合式巖石錨桿鉆機作為本工程的巖石基礎施工機械。

2.4 混凝土攪拌

混凝土攪拌站是用來集中攪拌混凝土的聯合裝置，又稱混凝土預制場。混凝土攪拌站主要由攪拌主機、物料稱量系統、物料輸送系統、物料貯存系統和控制系統等5大系統和其他附屬設施組成。由于樓骨料計量與站骨料計量相比，減少了四個中間環節，并且是垂直下料計量，節約了計量時間，因此大大提高了生產效率。由于它的機械化、自動化程度較高，所以生產率也很高，并能保證混凝土的質量和節省水泥，常用于混凝土工程量大、工期長、工地集中的大、中型水利、電力、橋梁等工程。