[分享]输电线路全程机械化施工之装备应用

发表于2018-10-24     609人浏览     1人跟帖     总热度:193  

输电线路全过程机械化施工是一种全新的工程建设模式,推广机械化施工,设计须先行。从工程设计阶段要创新设计方法,着眼施工可实施性,立足机械装备应用,从临时道路修建、物料运输、基础开挖、混凝土施工、组塔施工、架线施工、接地装置敷设七个方面统筹兼顾,为后期全过程机械化施工创造便利条件。

1、临时道路修建的机械化

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1.1  临时道路修建机械化

目前,大量线路铁塔塔位地形条件复杂,给施工物料的小运运输及施工装备进出场运输带来很多困难。因此,首先需要修筑临时施工道路,通过填平、拓展、碾平压实等手段对原有道路进行改造,甚至开辟临时道路。根据不同地形条件及道路情况,需要配备具有不同功能的临时道路施工装备。现有常规临时道路修建设备主要有:挖掘机、推土机、装载机、压路机 ,见下图:

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▲图 常用临时道路修建设备

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1.2  合理化设计与临时道路修建机械化

设计阶段应优化设计方案,以便于后期临时道路修建机械化施工:

1)、条件允许情况下,线路路径尽量靠近公路干道,可有效缩短临时道路长度;

2)、山区线路走向允许情况下,线路路径尽量沿主山脉设置线路路径,后期施工道路修建可一路兼顾多基塔位;

3)、线路允许情况下,尽量靠近已有线路路径,可有效利用原施工道路,或对原施工道路进行拓宽、平整即可;

4)、优化构件长度,以减小临时道路转弯半径,降低临时道路修建难度和成本。


2、物料运输的机械化

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2.1  轮式运输工具

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▲图 轮式运输工具

优点:大卡车载货量大,可以考虑在市郊乡村普通路面使用;三轮运输车载货量小,可适应于山区临时道路,行走速度快。

缺点:大卡车对道路的坡度、宽度、转弯半径及路标准有严格要求;山区坡度较陡临时道路不适用;受气候影响大。

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2.2  履带式运输工具

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▲图 履带式运输工具

优点:履带运输车由于履带与地面接触面积大,可使用于河网、泥沼及沙丘地段等软弱地基地段,也可用于山区较大坡度(约30°)地段;转弯性能优于轮式运输车;受气候影响小。

缺点:行走速度不及轮式运输车。

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2.3  索道运输方式

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 ▲图 索道运输方式

在架空输电线路中,最常用的是双线循环式索道,其简易示图如下图所示,双线循环式索道由装载站、卸载站、支架、承力索、牵引索、驱动装置、货车、锚固装置和张紧装置等主要部分组成。在装载和卸载站间架设不同直径的两根平行钢丝绳作承力索,承力索二端锚固,通过葫芦张紧,一根较大用于载重,另一根用于空载。承力索中间由若干支撑架支承。牵引索在两根承载索下方布置,并在装载站和卸载站通过滑轮、驱动装置布置成闭合环路并张紧。牵引索上用螺栓式抱索器等距固接料桶或吊钩等承重装置,料桶用于输送砂石或联板、包钢等短塔材吊钩用于输送长塔材,料桶或吊钩以承载索为轨道被牵引索拉动运行。在装载站,在重车侧承力索安装抱索器,装载货物,向卸载站方向运行;轻车侧承力索上抱索器、料桶或吊钩到达装载站时拆除,用于重车侧吊装货物。载重的货车到达卸载站后,取下料桶或吊钩卸料。卸料后,空料桶或吊钩被发往装载站,完成一个循环。

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▲图 双线循环式索道系统示意图


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▲图 支架结构及行走滑车系统

索道运输优缺点:

优点:工效高、施工方便、建设周期短、对环境破坏小;可适应于高山大岭等;建成后运输成本低,不受气候影响。

缺点:架设成本受地形条件影响大;需要定期维护、安检。

索道运输造价控制因素:

(1)索道建设标准:索道根据运输荷载一般分为轻型索道和重型索道(简易索道运输重量在1t以内,重型索道运输1~3t材料),重型索道运输荷载甚至可达到5t左右,因此必须根据工程实际情况合理确定索道的建设标准;

(2)索道运输条件:确定索道建设标准后,应实地勘察地形条件,确定索道运输的高度、运输距离,依据不同的方案综合比较建设及运营成本,最终选择全寿命周期成本最低的方案;

(3)索道运输统筹设计:索道设计及建造过程中应结合线路路径,统筹规划,尽量使索道架设及场地选择能够兼顾多基塔位,一次性投入大,但综合造价会相对较低。

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2.4  飞行器运输方式

输电线路中常用的飞行器运输方式有直升机运输方式和飞艇运输方式;

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▲图 飞行器运输

飞行器运输方式优缺点:

优点:运输速度快,可保证工期。

缺点:运输成本过高,受环境、气候影响大。

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2.5  合理化设计与物料运输机械化

在工程设计阶段,应根据不同地形、地貌,严格控制所设计单体杆塔构件及基础构件的重量、构件长度,均为后期施工运输提供了便利条件;此外,设计阶段应因地制宜地选择杆塔和基础型式,并优化杆塔构件、节点、基础尺寸及截面,以达到减少运输量和降低运输困难的目的。

3、基础开挖的机械化

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3.1  基础开挖机械化

现阶段平丘地段大开挖基础施工基本以机械开挖为主,然而线路基础为了避免大开挖造成环境破坏,现已大量采用原状土基础(掏挖式基础、挖孔基础),比例超过70%左右,原状土基础开挖基本以人工掏挖为主,其施工风险大,且开挖效率相对较低。近几年随着施工装备制造水平的提高,机械化开挖在施工效率、安全性等方面具有明显的优势。输电线路工程主要的基础开挖机械下面将逐一介绍。

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3.2  挖掘机

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▲图 挖掘机

优点:挖掘效率高,适用于大开挖基础。

缺点:挖掘土方量大,对环境破坏较大。

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3.3  挖孔、钻孔类机械

3.3.1 旋挖钻机

优点:对地层有广泛适应性,在黏性土、粉土、砂岩等土层钻进速度快,无泥浆循环,高度自动化且有良好环保性;适用于不同孔径(0.5-1.8m)原状土挖孔及掏挖基础;不需护臂,配备扩底转头还可实现掏挖及桩基扩底;

缺点:岩石地段转进速度慢,更换转头频率高;其设备复杂,设备体型大,对山区道路要求高,价格也较高。

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▲图  旋挖钻机


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▲图  碎石土地段旋挖钻机成孔


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▲图 山区岩石段旋挖转机成孔


3.3.2 冲击打桩机

冲击打桩机主要依靠重力式冲击转头进行机械成孔,见下图。

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 ▲图 冲击打桩机示意图


优点:冲击钻机设备简单,施工方便,故障率低,动力消耗少;黏性土、粉土、砂土、风化软岩、卵石层和基岩等地段均使用,适应性较强;施工工艺可分为钢丝绳冲击成孔和反循环冲击成孔;

缺点:依靠重锤冲击岩土层,施工效率较低,钻头磨损较快,对水需求量较大。


3.3.3  机械洛阳铲

机械洛阳铲依靠铲头重力冲击成孔,见下图。

优点:设备简易,生产简便,采购成本低;相对人工开挖效率较高,使用成本低,经济效益显著;自重轻,可拆分,对交通条件无特殊要求;设备成熟可靠。

缺点:仅适用于土及碎石土;需人工扩底。

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▲图 机械洛阳铲


3.3.4 履带式液压冲击钻机

液压冲击钻机依靠液压锤振动成孔,属于“软硬统吃”的一种成孔机械。

优点:几乎适用于各种地质状况,从粘性土、砂性土、到砾石层、卵石、漂石到软岩、硬岩;设备简单,操作方便,

缺点:成孔形状不易控制,成孔速度慢。

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▲图 履带式液压冲击转机


3.3.5 岩石锚杆钻机

输电线路岩石锚杆基础的特点是基本都位于高山大岭,锚孔要求精度高,因此其机械钻机的要求是轻便化,高效化、精度高,下图为输电线路常用岩石锚杆钻机。

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▲图 岩石锚杆钻机

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3.4  合理化设计与基础开挖机械化

(1) 设计阶段,优先采用原状土基础,减少土方开挖

(2) 对于大开挖基础,优化基础尺寸,尽量减少基坑开挖量;

(3) 对于挖孔、钻孔类基础依据不用地质条件,优化孔径、孔深,以提高机械化施工效率。

4、混凝土施工的机械化

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4.1  混凝土施工机械化

线路基础混凝土施工技术,包括混凝土制备和输送,混凝土泵送,混凝土灌注等,根据塔位不同地形条件需要选择不同的混凝土施工方式。

1)、平丘地段,交通便利,可选用“搅拌站集中搅拌—罐车运输—混凝土泵车—浇筑”的施工模式。

优点:该施工方式运输量大、施工效率高、可保证质量;

缺点:对搅拌站距离、沿线地形要求严格。

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▲图 混凝土搅拌站

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▲图 混凝土运输

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▲图 混凝土泵车及混凝土浇筑

2)、一般山区具备修建临时道路情况下,可考虑采用以下两种模式:

模式一:集中搅拌—履带式罐车运输—浇筑;

模式二:各种物料装入履带式罐车,要求罐车具备搅拌功能,在运输过程中进行搅拌,到达塔位可立即浇筑;

3)、高山大岭不具备修建临时道路情况下,可考虑采用“索道运输物料—现场小型机械搅拌-浇筑”的模式。

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4.2  合理化设计与混凝土机械化施工

1)设计阶段,优先采用原状土基础,可利用原状土特性,较少混凝土用量;

2)通过基础埋深、主柱宽度、底板宽度和厚度的优化,可有效较少混凝土用量;

3) 特高压线路基础柱体截面均较大,可考虑采用空心钢筋混凝土基础(下图),以减少混凝土耗量。

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▲图 空心钢筋混凝土基础

5、组塔施工的机械化

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5.1  组塔施工机械化

现阶段,杆塔组立主要依靠普通抱杆。随着特高压输电线路电压等级的不断提高,输电线路铁塔的塔形尺寸显著增加,塔材单件重量大,安装精度要求高,质量控制严,组塔施工难度增加,对组塔施工水平也提出了更高的要求。因此,必须根据结合工程实际条件,选择合理的机械化组塔模式。

1)对于塔位地形条件较好,塔型尺寸较小的铁塔可采用普通抱杆或大型流动式起重机进行组塔;

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▲图 组塔机械化施工过程

2)对于地形条件恶劣,临近带电线路地段等不适于打设外拉线的特殊环境,可采用单动臂或多摇臂抱杆进行组塔。

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▲图 单动臂或多摇臂抱杆进行组塔

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5.2  合理化设计与组塔施工机械化

在设计阶段,按照机械化施工的要求,优化了铁塔结构、节点尺寸,严格控制单个构件的重量,以充分适应现场组塔机械的配置要求;节点构造力求传力明确且构造简单,便于组装,以提高机械化安装效率。

6、架线施工的机械化

对于中低山区、局部高山大岭的地形及交叉跨越情况,设计考虑采用无人机引导绳展放导地线,可显著提高展放施工效率、减少高空作业和人员投入,避免沿线通道开辟和植被砍伐,保护生态环境。

无人机展放初引绳、机械展放导引绳,采用牵张机进行架线施工,根据施工分裂导线的特点,紧线、附件安装和提线,大截面导线架线施工工艺复杂,影响安全因素众多,施工最高张力值的选取与档距中央交叉为最恶劣情况,根据设计提供的导地线应力曲线,控制好各种地貌导线对地最小垂直距离、导线对交叉跨越物的最小垂直距离,完成导地线的机械化架线。

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▲图 架线机械化施工过程

7、接地装置敷设的机械化

根据地形及土壤情况,传统的接地装置敷设采用开挖方式,面临青赔、水土保持、植被破坏等问题,影响工期、增加投资,设计考虑采用免开挖定向钻机施工。    

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 ▲图 接地体敷设机械化施工过程


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 发表于2018-10-24   |  只看该作者      

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临时道路修建机械化

bolanda

中国 滁州 | 给排水

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