白鶴灘—江蘇特高壓直流輸電工程無人區段施工運輸方案

周 唯，李育兵，曹立偉，郭 銳

(中國電力工程顧問集團西南電力設計院有限公司，四川 成都 610021)

0 引言

白鶴灘—江蘇±800 kV特高壓直流輸電工程(以下簡稱“白江線”)線路起于四川省涼山州的布拖換流站，止于江蘇省蘇州市的常熟換流站，直流線路總長度約2080 km，途經四川、重慶、湖北、安徽、江蘇共5省(直轄市)，全線按單回雙極架設。

四川段線路翻越了涼山州美姑縣井葉特西鄉—雷波縣大谷堆—馬邊縣永紅鄉段大山區，該段路徑方案為了減少對地方規劃和自然環境的影響，盡量壓縮輸電線路的走廊通道，采取了平行已建城沐I、II回500 kV線路東側的線路走廊方案。該段山區線路僅有X163縣道和零星機耕道可以利用，其中雷波縣大谷堆—馬邊縣永紅鄉段途經15 km無人區，且全線均為重覆冰區段，植被茂密，地形高差起伏大，工程材料及施工器具運輸異常困難。

為保證白江線的順利建設，針對該段無人區的惡劣環境，本文提出了人力運輸、道路改造配合中型索道運輸和重型索道運輸等三種施工運輸方案，并開展技術經濟性分析。其中，人力運輸方案是通過雇用工人和騾馬托運，具備靈活多變、便于組織和安全風險低等優點，但運輸時間長，運輸費用較高，對大型材料運輸困難；道路改造配合中型索道運輸方案，是根據工程現場情況，將已有道路拓寬加固以便車輛運輸，再結合2噸級循環式中型索道運輸工程材料，運輸效率高、安全風險較低，運載能力剛好能滿足特高壓直流線路大件材料的要求，缺點是需提前進場架設索道；重型索道運輸方案，全部工程材料均采取4噸級循環式重型索道進行運輸，運載能力強，單次運輸效率高，但安全風險高，重型索道分段架設長度和架設高度均有限制。

通過對運輸總量、施工周期、運輸效率、建設安全性和可實施性等方面的詳細比選，結合運輸費用的經濟性比較，提出了合理可行的施工運輸方案，為后續推進建設工期和保障施工安全做好了前期準備。

1 無人區段概況

白江線無人區段位于涼山州雷波縣谷堆鄉大谷堆村—樂山市馬邊縣永紅鄉大院子村，包含N550-N601塔位區段，涉及桿塔49基，其中轉角塔28基(占比57%)，直線塔21基。基礎方量共7988 m3(平均單基方量為163 m3)，鐵塔總重量7234 t (平均鐵塔重量為148 t，鐵塔單件重量在2 t以下)，絕緣子及金具總重量1960 t。

N550-N601塔位無人區段全景地形影像如圖1所示，線路海拔高度為1310～2985 m，地勢起伏較大，線路最高點塔位至最低點塔位高差達1675 m。該段立體氣候明顯，冬季長而寒冷，夏季短而濕熱多雨，四季分明。全年雨日多達240 d左右，年降水量1800～2000 mm，雷雨大風天氣多出現在4～9月，最大風力達8級以上。

圖1 N550-N601塔位無人區段全景地形影像

N550-N601塔位區段無人區，氣候環境惡劣，地形及地質條件復雜，冬季覆冰期長達 3個半月(第一年11月中旬至第二年2月)，年有效施工時間僅8個半月。

鄰近的城沐I、II回500 kV線路于2013年7月13日正式投運，其施工運輸主要采用了修筑施工便道和架設索道的方式。永紅鄉大院子村側原有施工便道由于距今已有7年時間沒有維護修整，在雨水和冰雪消融的影響下，多處塌方和損壞，僅作為人工運維便道，無法直接作為白江線的運輸道路使用。

2 人力運輸方案

結合已建500 kV城沐線的施工經驗，N550-N601塔位區段線路遠離公路且沿線無可以利用的車輛運輸道路，同時地形高差大，施工運輸條件極端惡劣。人力運輸方案利用原城沐線施工便道。考慮從兩端步行進入，采用人力和騾馬的運輸方式進行工程建設材料和施工器具的運輸。

根據架空輸電線路工程常規人力運輸的計算經驗，人力運距計算式如下：

式中：Yj為平均運距，km；Lj為各段線路材料量，t；Rj為各段線路材料的人力運輸直線距離，km；K人力運輸道路彎曲系數[1]。

各段線路材料量預算中以各段線路長度為代表；彎曲系數指受地形、地勢和地面障礙物等影響，運輸路徑中發生彎曲，包括上坡、下坡、盤山道路以及一處卸料向數基桿塔分運等，是運輸實際距離與直線距離之比[2]。

彎曲系數不等同于地形增加系數，地形增加系數是指線路沿線地形地貌非平地發生變化，引起施工難度增加而調整的系數。一般位于平地、河網地形工程的人力運輸路徑，大多數是從公路或者河流向線路橫向運輸，運輸路徑常為平地和相對便于運輸的地形，平地的人力運輸彎曲系數是根據運輸路徑情況取值相對較小[3]。

無人區段地形的海拔起伏大(圖2)，運輸難度大。對于地勢陡峭、坡度較大的塔位，涉及到大件、重件(如塔腳板、地腳螺栓、主材)的運輸，為保證運輸可行性和安全性，需繞行更遠，彎曲系數更大。通過現場勘察發現，在材料運輸通道區域內，廣泛分布了溝壑、沖溝、斷崖等特殊地形，嚴重影響運輸路徑長度，因此，無人區段的人力運輸彎曲系數取值1.3～1.5[4]。

圖2 無人區段海拔變化趨勢圖

通過衛星航片地形圖的整體規劃，再結合逐基塔位現場實地勘測和統計，無人區段人力運輸距離約為4.38～5.06 km，人力運距匯總統計情況見表1所列。無人區段人力運輸距離取小值4.38 km，按照《電力建設工程預算定額》(2018版)[5]定額計算運輸費用約為10264萬元。

表1 N550-N601段人力運輸實測表

續表

由于該段無人區每年近3個半月的冰凍天氣，實際施工時間只有8個半月，人力運輸方案全靠人力和騾馬托運，運輸效率極低，需要近6個月才能完成常規物料的運輸，無法運輸1.7 t的塔腳板和1.2 t的大件塔材，如圖3所示。因此，該方案不能滿足施工材料運輸和建設工期的要求，且增加工程投資較多。

圖3 無人區段施工原人力運輸便道

3 道路改造配合中型索道的運輸方案

為便于施工材料運輸，經現場踏勘，擬對無人區兩端的局部機耕道進行加固拓寬改造。涼山州雷波縣大谷堆一側改造進山車輛運輸道路1.0 km；馬邊縣永紅鄉大院村一側改造車輛運輸道路4.1 km，如圖4所示。

圖4 無人區段改造車輛運輸道路示意圖

施工運輸便道的改造及修筑要求：路基寬4.5 m，路面寬3.5 m，左右路肩寬各0.5 m。道路等級為等外級；路面類型為泥結碎石路面；交通等級為輕型交通。道路改造包括對既有道路的拓寬、加固、彎道拓寬、鋪筑泥結碎石面層等。參考當地農村道路修筑的普遍計費情況，該區段道路改造的修筑費用估算為111.7萬元。

道路改造后，從改造道路終點向無人區段的49基塔位，采用標準的2噸級中型索道，開展后續的施工物資運輸，2噸級中型索道架設方案如圖5所示。道路改造后索道架設總長度為 41.266 km，中型索道具體架設明細詳見表3 所列。

表32噸級中型索道索道架設方案明細表

根據工程施工經驗，索道運輸時間取決于最長索道的運輸量。無人區最長索道段需運輸塔位4基，包含基礎混凝土717 m3、鐵塔鋼材618 t、施工材料物資約2410 t。按照最遠塔位運輸效率10t/d(運距2.68 km)，最近塔位運輸效率45 t/d(運距1.81 km)，平均運輸效率能達到30 t/d，完成無人全部運輸塔位約需要80 d(約3個月)，架設索道架設約2個月時間。在不考慮索道維護及繩索更換的情況下，完成基礎及塔材物資的運輸需要約7個月。通過提前安排物資調運，細化施工工序安排，道路改造配合中型索道的運輸方案能保證施工工期和安全要求[6]。

按照《電力建設工程預算定額》(2018版)進行測算，2噸級中型索道架設及運輸費用估算為3601萬。綜合前述道路改造111.7萬元，道路改造配合中型索道的運輸方案，合計預估費用為3712.7萬元。比人力運輸方案的費用減少了約6551萬元。

圖52噸級中型索道架設方案示意圖

4 重型索道運輸方案

由于特高壓直流輸電線路的工程材料量巨大，為了提高運輸效率，考慮架設現有最大運載能力的4噸級循環式索道進行材料運輸。4噸級索道提高了運輸荷載能力，首先加大了運輸能力，降低了山區塔材運輸安全風險；其次在鐵塔組立階段，滿足平臂抱桿組立的塔位，可以采用4噸級索道運輸平臂抱桿部件，避免了懸浮抱桿組塔措施，極大程度地減少組塔施工 風險[7-8]。

通過對無人區地形情況和施工運輸工程量規劃，共需架設5條4噸級重型索道，索道架設總計長度為26.904 km。每條4噸級重型索道需要分段架設，為保證運輸安全，單段架設長度不能超過1 km[9]。重型索道架設明細詳見 表4所列。

表44噸級重型索道索道架設方案明細表

按照《電力建設工程預算定額》(2018版)進行測算，4噸級重型索道架設及運輸費用估算為6366萬。比道路改造配合中型索道的運輸方案的3712.7萬元費用增加了約2653.3萬元，比人力運輸方案的費用減少了約3897.7萬元。4噸級重型索道運輸費用較高的主要原因是重型索道自身設備單價較高，同時重型索道承載支架更多，造成架設費用更高[10]。

最長的重型索道區段需運輸塔位10基，包含基礎混凝土1207 m3、鐵塔鋼材1331 t、施工材料物資約4400 t。按照最遠塔位運輸效率 5 t/d(運距8.243 km)，最近塔位運輸效率 25 t/d(運距4.43 km)，平均運輸效率為15 t/d，完成全部基礎及塔材運輸塔位約需要293 d(約10個月)，架設索道架設約2個月時間[11]。由于現場地形高差較大，限制了重型索道架設的區域，使得重型索道架設條數受限，在不考慮冬歇期及大雨等惡劣天氣影響和道維護及繩索更換的情況下，完成基礎及塔材物資的運輸至少需要12個月，不能滿足冬季覆冰前完成施工材料運輸的工期要求。

5 結語

本文主要對白江線無人區段開展了人力運輸、道路改造配合中型索道運輸和重型索道運輸等三個運輸方案的規劃分析和投資估算比較，道路改造配合中型索道的運輸方案估算費用最低，且滿足無人區段受冬季覆冰影響施工工期較短的特殊要求，具有技術經濟性優勢。

為保證白江線順利建設，建議無人區段施工運輸方案采用的道路改造配合中型索道的運輸方案，并結合現場實際情況，適當增補輕型索道配合施工運輸。