輸電線路建設中的機械化施工技術與工程效率提升分析

【關鍵詞】輸電線路；機械化施工；施工設備；工程效率

引言

輸電線路通常要穿越地形復雜的地區，施工過程不僅耗時長、勞動強度大，而且施工質量也不能保證。這對工程進度和費用控制都是不小的挑戰。為應對這些問題，在輸電線路建設中，機械化施工技術逐漸成為一種關鍵手段，通過廣泛使用機械設備，在保證工程質量穩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、高強度的施工環節中，機械化施工技術可以有效應對復雜的地質和氣候條件，減少人為因素造成的誤差，降低施工安全風險及施工成本，推動施工技術持續創新發展。

一、輸電線路建設中的機械化施工技術現狀

（一）機械化施工設備的應用與原理

輸電線路施工主要由基礎、組塔、架線三大工序組成。機械設備包括挖掘機、旋挖鉆機、起重機和張力機等，這些設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雜地質條件下精準施工，有效縮短工期[1]；起重機能夠將重型鋼結構快速、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用確保了導線的張力控制，使得架線過程更加精確穩定，避免導線松弛或斷裂問題的發生。

機械化施工設備的原理依賴于機械動力學和自動控制理論。在導線架設過程中，張力機通過精密的控制系統保持導線的恒定張力，以確保導線在復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為導線張力，T0為初始張力，Δm為導線單位長度的質量差異，g為重力加速度，h為地形高度差，l為導線的懸掛長度。張力機如圖1所示。

（二）機械化施工技術的改進與發展

以前的建筑設備往往功能單一，建設效率低下，難以應對多樣化建設需求?，F在的機械化建設裝備正在朝著多功能、智能化的方向發展，在部分輸電線路建設中應用了具有自主導航、自動避障功能的無人駕駛設備[2]。這樣的設備可以根據設定的施工路徑自動調整作業參數，通過衛星定位系統和傳感器對施工環境進行實時監控，提高作業精度和安全性。更高效的協同作業實現了設備之間的信息互聯互通，通過實時的數據共享，起重機和張力機可以對各自的運行時間和節奏進行優化，從而避免工期延誤或因設備間配合不當而造成的資源浪費。

施工裝備的模塊化設計和功能集成，使機械化施工工藝的適應性、高效性得到進一步提升。模塊化的設計使設備能夠快速地調整，或根據施工需要進行更換，從而使設備的利用率得到提高。在高山丘陵地帶，由于地形條件所限，傳統的施工設備往往難以展開作業。為解決這一難題，工程師們根據地形實際情況，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備，有效保證了工程進度。該工程穿越包括山地、河谷等地區在內的復雜地形，全長近1500公里。如果在這種環境下采用傳統的人工施工方式，效率極低。實踐中，各施工環節采用機械化施工，使工期明顯縮短。特別是在地形復雜、施工難度大的環境下，機械化裝備的應用大大縮短了工程工期。滇西北至廣東輸電線路工程原預計工期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%。具體數據如表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，機械化設備的應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線架設工作。在塔架安裝階段，傳統施工方式下需要約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，減少了施工過程中的浪費。張力機和牽引機在導線架設中的應用，避免了導線張力不均造成的材料損耗。在錦蘇工程的導線架設過程中，機械化施工使得導線損耗率從傳統施工方式下的3%下降至1.5%，節省了約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據如表2所示：

通過減少人力成本，減少物料損耗，機械化施工節約成本顯著。機械設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，相應地降低了項目的管理成本和資金使用成本，使整體經濟效益得到進一步的提高。

三、提高工程效率的優化措施

（一）機械化施工技術的優化與創新

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

模塊化的機械裝備設計，讓相同的裝備能夠按照特定的施工要求迅速配置。傳統的旋挖式鉆機，在山區基礎鉆孔施工中，面對復雜的地質條件，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地質條件進行快速切換，使鉆孔速度提高，設備磨損程度降低[4]。這一優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%。

在設備智能化方面，張力機和牽引機的自動控制系統通過引入衛星定位和實時監控技術，能提升導線架設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，導線架設過程中引入智能張力控制系統，將導線張力的誤差范圍控制在0.1%，相比傳統人工控制，誤差減少了90%。通過實時監控設備的操作狀態和導線張力，操作人員能夠及時調整參數，避免了導線張力波動過大，減少了導線損壞的風險，提高了架設效率。滇西北至廣東和錦蘇項目中機械化設備優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，項目部應定期為技術操作人員開展專項培訓，內容涵蓋機械設備的操作規范、故障排除、設備維護等。在滇西北項目中，所有張力機操作人員在設備投入使用前都接受了為期一個月的專門培訓，培訓內容不僅包括設備的基本操作，還涵蓋了智能化控制系統的使用及應急故障處理方法。操作人員的技術水平顯著提升，設備操作失誤率從培訓前的3%下降至0.5%，導線損耗率也進一步降低了1%。

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

結語

全面推進輸變電工程機械化施工，是踐行新發展理念、落實高質量發展要求的具體行動，是推動電網建造方式升級、實現更高更優質量效率目標的關鍵舉措，是夯基固本、提質增效，有效應對大規模建設任務的現實需要。

機械化施工設備通過高效、穩定的運行，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、優質、高效建設。機械化施工設備的應用使工程進度和施工效率明顯提高，創新功能優化和智能控制系統的應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化的作用同樣顯著，有效減少操作失誤率和設備停機時間有效減少?？偟膩碚f，機械化施工技術與管理創新相結合，能顯著提高輸電線路建設效率，降低造價，保證工程質量。