高原輸電線路工程典型施工機械配置
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摘要:為解決高原輸電線路施工機械的選配問題，針對高原高海拔輸電線路特殊環(huán)境，介紹了典型施工機械的選配原則，并從機械種類、數(shù)量、質(zhì)量3個方面闡述了典型施工機械的選型配置方法及要求，最后就機械化施工技術(shù)的應(yīng)用從設(shè)計、施工、管理等角度提出合理建議。
關(guān)鍵詞:高原;輸電線路;施工機械;選型配置
輸電線路施工人員投入多、施工強度大、作業(yè)效率低、環(huán)境復(fù)雜多變、安全風險高。近年來中國人口紅利逐漸減弱，人力成本越來越高，人工為主、機械輔助的施工方法將不能持續(xù)。而施工機械的運用不僅能減輕作業(yè)人員施工強度、降低施工風險，還能加快施工進度、保證施工質(zhì)量、降低造價，完成各種急、難、險、重施工任務(wù)。近年來國網(wǎng)公司高度重視機械化施工的應(yīng)用和推廣，組織編制了《輸電線路全過程機械化施工技術(shù)》設(shè)計分冊和裝備分冊［1］，為線路機械化施工提供指導(dǎo)，并在多個輸電線路工程進行推廣。實踐證明，輸電線路全過程機械化施工正逐漸成為降低成本、提高效率、保障質(zhì)量、取得效益的有效方式。隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，全面建成小康社會穩(wěn)步推進，西部地區(qū)特別是西藏、青海等高原地區(qū)輸電線路工程項目大量開工建設(shè)，青藏聯(lián)網(wǎng)、藏中聯(lián)網(wǎng)，阿里聯(lián)網(wǎng)等電網(wǎng)工程不斷刷新海拔高度。但在工程建設(shè)過程中受高海拔、低氣溫及現(xiàn)場地形地質(zhì)等因素影響，施工機械和勞動力降效嚴重［2］，部分施工機械難以滿足現(xiàn)場需求，造成機械二次進場，不但加大施工成本，而且影響施工進度。因此，在高原條件下如何選擇配置施工機械，充分發(fā)揮機械的效能，實現(xiàn)勞動密集型向機械密集型轉(zhuǎn)變，值得探討研究。
1機械選型配置的原則
(1)施工機械應(yīng)與施工地點的氣候條件、地形環(huán)境、作業(yè)場地大小、運輸距離、作業(yè)斷面大小、工序和受力要求相適應(yīng)。(2)機械的作業(yè)效率應(yīng)匹配工程任務(wù)量和進度要求，工程量大時多投入、投入大型機械，工程量小時小投入、投入小型機械。配置方案要保證機械工序連續(xù)、作業(yè)均衡。(3)多機群作業(yè)時按照先主導(dǎo)后配套原則。主導(dǎo)機械與施工方法、工期目標以及整個作業(yè)機群作用的發(fā)揮密切相關(guān)，因此在機群匹配時，應(yīng)首先確定主導(dǎo)施工機械類型，然后依據(jù)施工任務(wù)量配置機械的數(shù)量，其他配套的設(shè)備機具類型和數(shù)量按主導(dǎo)機械匹配。(4)先通用后專用。通用機械在價格上更便宜，狀態(tài)更穩(wěn)定，通用性強，保養(yǎng)維修便利，施工中利用率高。在性能要求與服務(wù)滿足的情況下，優(yōu)選國產(chǎn)機械。(5)施工方案要合理，機械配置時宜分成多個平行的組合。平行組合能避免因單一機械故障而導(dǎo)致停工的情況。
2．1機械類型的選擇
機械種類的選擇與施工工序密切相關(guān)，更取決于施工介質(zhì)。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，輸電線路工程可分為臨時道路修建、物料運輸、基礎(chǔ)施工、桿塔組立、導(dǎo)地線架設(shè)、接地敷設(shè)等6個主要工序［3］。全過程機械化施工流程為:機械化施工總平面布置→臨時道路修筑及作業(yè)面整理→基礎(chǔ)鋼筋工廠化加工→機械開挖成孔→鋼筋籠樁孔位吊裝及對接→預(yù)拌混凝土用罐車運至樁孔及灌注→基礎(chǔ)完工后作業(yè)面平整→組塔吊車進場→吊車組立鐵塔→組塔后作業(yè)面清理→架線施工初級導(dǎo)繩飛行器展放→各級引繩牽張機逐級牽引→張力放線→緊線及附件安裝→竣工驗收。各工序典型施工機械類型選配見表1［4］。施工機械依據(jù)工序確定類型后，還需要根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境與施工現(xiàn)場機械來源選擇相應(yīng)性能參數(shù)的機械，如挖掘機選擇正鏟還是反鏟、行走裝置是履帶式還是輪式、機械的牽引能力、作業(yè)生產(chǎn)率、作業(yè)半徑、爬坡能力、轉(zhuǎn)彎半徑、接地比壓等，其目的就是要保證所選施工機械的性能滿足現(xiàn)場條件，技術(shù)上先進可靠、便于維修、經(jīng)濟環(huán)保。特別是在高原高海拔施工時，機械在低氧條件燃燒不充分將導(dǎo)致輸出功率下降。夏擁軍等［5］在海拔3000～5000m高原地區(qū)對牽張機、絞磨等輸電線路施工機械降效進行了試驗，總結(jié)了此類機械在高原的降效規(guī)律(見表2)，因此在施工機械配置時一定要提高功率裕度，以消除高原降效的影響。
2．2機械數(shù)量的匹配
所需機械數(shù)量包含主要機械數(shù)量和配套機械數(shù)量，主要機械數(shù)量由施工工程量、機械施工能力、作業(yè)點數(shù)量以及工期進度等多種要素決定。以土方機械為例，所需機械數(shù)量計算公式為式中:N為所需機械數(shù)量;n為任務(wù)完成時間內(nèi)的機械臺班數(shù)量;Q為施工工程量，m3;K為時間利用系數(shù);P為單機臺班生產(chǎn)效率，m3/臺班。配套機械的數(shù)量以施工能力稍大于主要機械為宜，通常取1．2的增效系數(shù)，確保主要機械施工效益充分發(fā)揮，機械空閑時間越短越好。
2．3機械的質(zhì)量需求
高原輸電線路工程施工機械因當?shù)厥袌龉┙o量少，很多設(shè)備需從內(nèi)地發(fā)運，運輸周期長，機械配置在數(shù)量和質(zhì)量上都要滿足要求。施工機械的質(zhì)量匹配主要由機械的適應(yīng)性、施工效率、可靠性、故障率、時效性、成本等方面決定［6］，如高海拔地區(qū)施工優(yōu)選帶有渦輪增壓或其他增壓設(shè)備的機械，采用壓力水箱蓋以減少沸騰外溢和冷卻水蒸發(fā);加裝預(yù)熱器以降低油料黏度，改善機械低溫啟動性能等。特殊氣候、地形條件對施工機械的性能要求見表3。力約束，控制混凝土澆筑層間間歇期，1．5m以下層厚間歇5～7d;2．0～3．0m層厚間歇7～10d［2］。
2．5通水冷卻和溫度監(jiān)測
在混凝土中布置滿足設(shè)計要求的HPDE塑料管進行通水冷卻，削減澆筑層初期溫升，控制混凝土不超過容許最高溫度，同時削減混凝土內(nèi)外溫差，減少溫度應(yīng)力。冷卻水管蛇形布置，單根長度不超過250m，冷卻水流量為1．5～1．8m3/h，24h變換一次水流方向。混凝土降溫速度不大于0．8℃/d，冷卻水進口水溫與混凝土最高溫度之差不超過25℃［3］。通水冷卻過程中，削減溫度峰值不應(yīng)超過10℃(削減溫度峰值超過10℃則立即停止該澆筑層混凝土的通水冷卻)。通水過程中應(yīng)對通水情況進行記錄，混凝土內(nèi)部溫度采用溫度計測溫為主，悶水測溫為輔。通水結(jié)束后，應(yīng)對冷卻水管進行灌漿封堵。混凝土澆筑溫度測量使用電子溫度計，混凝土內(nèi)部溫度測量采用埋設(shè)在混凝土中的電阻式溫度計，溫度測點應(yīng)均勻分布在澆筑層面上。開始澆筑至澆后7d，每6h測1次，溫度出現(xiàn)高峰期間要加密觀測，第8d至上層混凝土覆蓋期間，每天測1次，所有溫度檢測必須同步進行。
2．6混凝土保溫及表面養(yǎng)護
在氣溫變幅較大或氣溫驟降頻繁的季節(jié)應(yīng)加強混凝土表面保護，通過一定的表面保溫措施，避免混凝土內(nèi)外溫差過大，從而防止表面裂縫出現(xiàn)。泄槽底板低溫季節(jié)采用4cm大壩保溫被覆蓋保溫，挑流鼻坎低溫季節(jié)側(cè)面采用5cm聚苯乙烯板保溫，上表面采用4cm大壩保溫被保溫，保溫持續(xù)時間不應(yīng)少于30d。混凝土初凝后開始養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于設(shè)計齡期。混凝土永久暴露面采用長期流水養(yǎng)護，每隔5～8m設(shè)一道25mm的塑料管，每隔25cm鉆1mm左右的小孔，通過孔口對混凝土壁面進行灑水養(yǎng)護，灑水養(yǎng)護要保證過流面均勻覆蓋流水層，流水層厚度應(yīng)不小于5mm。
3結(jié)語
溫控防裂工作直接影響抗沖耐磨混凝土抗裂性、抗沖磨強度和耐久性，關(guān)系整個工程的施工質(zhì)量，是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。溫控防裂除涉及混凝土配合比、分縫分塊、施工工藝、保溫養(yǎng)護等環(huán)節(jié)外，合理的資源配備、施工質(zhì)量控制、施工工藝改進等對混凝土溫控也十分重要。
參考文獻:
［1］李新宇，謝國帥，朱振泱，等．苗尾水電站抗沖磨混凝土性能與溫控防裂設(shè)計［J］．云南水力發(fā)電，2017，33(增刊1):61－71．
［2］孟憲令，江永龍．苗尾水電站差動式挑流鼻坎施工技術(shù)［J］．云南水力發(fā)電，2017，33(增刊1):171－173．
［3］姚亞軍，周運先，張傳信，等．冷卻通水換向裝置的研究與應(yīng)用［J］．云南水力發(fā)電，2017，33(增刊1):168－170．
作者：陳思崇 謝明武 何樂鋒 吳俊卿 單位：中國安能集團 第二工程局有限公司
