機(jī)械化施工在輸電線路結(jié)構(gòu)當(dāng)中的應(yīng)用

廈門電力勘察設(shè)計(jì)院有限公司 劉晨娟 葉景達(dá) 夏 標(biāo) 闕權(quán)輝 江仰鑒

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)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(xù)增高，同時(shí)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)對自身工程建設(shè)質(zhì)量和工期提出了更高要求，從現(xiàn)有的輸電線路施工作業(yè)模式來看，機(jī)械化程度最低的環(huán)節(jié)在于運(yùn)輸與土石方工程、基礎(chǔ)工程。要提高機(jī)械化施工應(yīng)用水平的工作難點(diǎn)在于山區(qū)輸電線路施工，因運(yùn)輸問題無法將其它建設(shè)領(lǐng)域現(xiàn)有的施工器械應(yīng)用于線路工程。

全過程機(jī)械化施工是一種全新的工程建設(shè)模式，是一項(xiàng)系統(tǒng)工作，要求全過程、各專業(yè)協(xié)同配合，要在工程設(shè)計(jì)、專用裝備、施工工法、技術(shù)規(guī)范等方面形成系列化技術(shù)成果。本文主要論述機(jī)械化施工在線路結(jié)構(gòu)當(dāng)中的應(yīng)用。

1 機(jī)械化施工的基礎(chǔ)型式

根據(jù)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(nèi)輸電線路工程施工主要是以內(nèi)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?fù)u（平）臂抱桿和塔式起重機(jī)型式。一般在塔位地形條件較好的塔位，可采用起重機(jī)進(jìn)行組立。對于起重機(jī)施工場地不能滿足要求的桿號采用內(nèi)懸浮抱桿進(jìn)行組立。

山丘地貌區(qū)一般優(yōu)先采用原狀土基礎(chǔ)，可選用的基礎(chǔ)有挖孔樁基礎(chǔ)、掏挖基礎(chǔ)、巖石錨桿基礎(chǔ)、巖石嵌固基礎(chǔ)、復(fù)合錨桿（嵌固）基礎(chǔ)、大開挖基礎(chǔ)。在不同的地質(zhì)、地形基礎(chǔ)作用力下，各基礎(chǔ)形式的優(yōu)劣會(huì)發(fā)生變化。各種基礎(chǔ)型式優(yōu)缺點(diǎn)比較如下：

開挖回填類基礎(chǔ)（般回填土體基礎(chǔ)）。優(yōu)點(diǎn)：主要包括斜柱基礎(chǔ)，階梯剛性基礎(chǔ)，大板基礎(chǔ)等形式。這些基礎(chǔ)施工方法簡便，是目前工程設(shè)計(jì)中最為常用的基礎(chǔ)型式；缺點(diǎn)：土體擾動(dòng)較大，回填土雖經(jīng)夯實(shí)后亦難恢復(fù)到原狀土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。開挖量大、棄土易造成滑坡，影響基礎(chǔ)穩(wěn)定。植被破壞和水土流失嚴(yán)重，塔位環(huán)境易破壞，從而影響基礎(chǔ)穩(wěn)定。4、在山區(qū)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(chǔ)滑移。

掏挖擴(kuò)底原狀土基礎(chǔ)（直掏挖基礎(chǔ)）。優(yōu)點(diǎn)：充分利用了原狀土承載力高、變形小的特性?！耙酝链！保潦介_挖量小、棄土少，施工方便，節(jié)省材料。消除了回填土質(zhì)量不可靠帶來的安全隱患；缺點(diǎn)：對土質(zhì)條件有一定的要求。為適應(yīng)山區(qū)地形條件需要，有時(shí)需要抬高基礎(chǔ)主柱高度，此時(shí)基礎(chǔ)的抗傾覆穩(wěn)定性往往難以滿足，為此需增加基礎(chǔ)埋深，擴(kuò)大基礎(chǔ)主柱直徑。

裝配式基礎(chǔ)。優(yōu)點(diǎn)：特別是運(yùn)輸困難的高山地區(qū)更具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益；缺點(diǎn)：只適用于受力較小的直線桿塔。

基礎(chǔ)選型的經(jīng)濟(jì)性及環(huán)保性：掏挖基礎(chǔ)根據(jù)地形地貌結(jié)合機(jī)械化施工的特點(diǎn)，在有條件的塔位采用機(jī)械化掏挖基礎(chǔ)，對人工掏挖和旋挖鉆機(jī)成孔進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)對比。人工掏挖與旋挖鉆機(jī)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(yè)適用性：深孔施工，對人體健康不利，易于患職業(yè)病/駕駛操作，避免人員受到污染；開工條件：孔內(nèi)施工，需配備用電/柴油動(dòng)力，無需配電；安全成本：人力風(fēng)險(xiǎn)大，安全成本高/大大降低安全成本，基本為零風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)；氣候影響：易受天氣影響，容易停工/全天候作業(yè)，不受雨雪天氣影響。由此可見旋挖鉆機(jī)成孔要優(yōu)于人工掏挖，在基礎(chǔ)選型的成孔徑時(shí)可以選擇孔徑更小的地基礎(chǔ)，加深埋深，從而使基礎(chǔ)受力更好，鋼筋和混凝土用量減少，機(jī)械化掏挖基礎(chǔ)更具有經(jīng)濟(jì)性。

2 基礎(chǔ)施工推薦采用的機(jī)械設(shè)備

2.1 掏挖基礎(chǔ)土方的施工機(jī)械

掏挖基礎(chǔ)的機(jī)械成孔施工裝備主要有旋挖鉆機(jī)和機(jī)械洛陽鏟等，在丘陵、山地地區(qū)以旋挖鉆機(jī)為主。

機(jī)械洛陽鏟是手動(dòng)洛陽鏟的電動(dòng)化、機(jī)械化設(shè)備。主要由電機(jī)、變速箱、卷揚(yáng)機(jī)、鏟頭、護(hù)筒、三角架、機(jī)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(jù)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(yīng)性好、設(shè)備輕便、快捷、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是該設(shè)備不能進(jìn)行擴(kuò)底，且使用時(shí)需要多名工人同時(shí)操作，多次運(yùn)送渣土。

旋挖鉆機(jī)上車鉆孔作業(yè)時(shí)，鉆頭對準(zhǔn)鉆孔位置，根據(jù)垂直度檢測情況手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)鉆桅垂直度，操縱動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，經(jīng)減速機(jī)、驅(qū)動(dòng)套帶動(dòng)鉆桿、鉆頭實(shí)現(xiàn)旋挖作業(yè)。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(jī)為全液壓驅(qū)動(dòng)、電腦控制，能精確定位鉆孔、自動(dòng)校正鉆孔垂直度和自動(dòng)量測鉆孔深度，最大限度保證鉆孔質(zhì)量，具有自動(dòng)化程度高、成孔速度快、質(zhì)量高的特點(diǎn)。旋挖鉆機(jī)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(jī)動(dòng)靈活，對樁孔定位準(zhǔn)確、方便。

2.2 大開挖基礎(chǔ)土方的施工機(jī)械

大開挖專用挖掘機(jī)采用鏟斗挖掘高于或低于地面的土方，將土方裝入運(yùn)輸車輛或卸至堆料場。采用全液壓系統(tǒng)控制，開挖土方量大。挖掘機(jī)適用于輸電線路聯(lián)合大板基礎(chǔ)、直柱板式基礎(chǔ)、斜柱插入式基礎(chǔ)、鉆孔灌注樁承臺等開挖式基礎(chǔ)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(chǔ)的土方開挖，本工程推薦采用XE150D 型挖掘機(jī)，其整機(jī)體積最小，爬坡能力與其他型號相同，僅標(biāo)準(zhǔn)斗容量略小，但本工程中使用的塔基基礎(chǔ)少，且基礎(chǔ)尺寸小，不影響整體工期。

表2 部分挖掘機(jī)參數(shù)表

2.3 組合式巖石錨桿鉆機(jī)

組合式巖石錨桿鉆機(jī)用于輸電線路巖石錨桿基礎(chǔ)鉆孔施工。鉆機(jī)由鉆架（包括架體、鉆桿、動(dòng)力頭、底座）、操作臺、空氣壓縮機(jī)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(lián)成整體，作為鉆孔動(dòng)力頭導(dǎo)向軌道。鉆架備有升降裝置（油缸、鏈條等），控制動(dòng)力頭的上下移動(dòng)。動(dòng)力頭由液壓馬達(dá)提供回轉(zhuǎn)動(dòng)力，其下端可連接鉆桿及由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的潛孔沖擊器。專用的液壓泵站為動(dòng)力頭的升降、回轉(zhuǎn)提供動(dòng)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(jī)作為本工程的巖石基礎(chǔ)施工機(jī)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(lián)合裝置，又稱混凝土預(yù)制場。混凝土攪拌站主要由攪拌主機(jī)、物料稱量系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)、物料貯存系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等5大系統(tǒng)和其他附屬設(shè)施組成。由于樓骨料計(jì)量與站骨料計(jì)量相比，減少了四個(gè)中間環(huán)節(jié)，并且是垂直下料計(jì)量，節(jié)約了計(jì)量時(shí)間，因此大大提高了生產(chǎn)效率。由于它的機(jī)械化、自動(dòng)化程度較高，所以生產(chǎn)率也很高，并能保證混凝土的質(zhì)量和節(jié)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。