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技术革命:国家电网创新输电线路全过程机械化施工

        旋挖钻机在国家电网输电线路机械化施工中应用时间不长,但江苏泰信机械小型旋挖钻机在此类施工中得到广泛使用,得到施工方的一致好评,特别是KR80A旋挖钻机,由于自身轻、动力强劲、整体运输、转场灵活,很适合输电线路中的施工特点,得到众多客户选择。

 
泰信机械KR80A在电网线路施工中
        回望2014年旋挖钻机使用还是在试点中使用,如今已成为此类施工中的必备选择。以下为当年的施工试点原文。
        2014年 7月,伴随旋挖钻机的轰轰巨响,南蔡 500千伏线路工程 17号塔第 4基基础浇筑完工。作为国家电网公司首批全过程机械化施工试点,这条由天津送变电工程公司承建的南蔡 500千伏线路工程在施工中首批启用了新型定制化专用旋挖钻机,这一装备用于线路铁塔桩基础成孔施工标志着我国电网建设向新的全过程机械化施工迈出了坚实的第一步。
全过程机械化施工,改变了线路工程建设过去以人力为主、机械为辅的方式,实现了线路工程建设向机械化方式的转变,有利于提升电网安全质量、效率效益、工艺水平,是一流电网建设技术发展的必然要求。而技术先进、定制专业化、标准模块化的输电工程施工装备,是全过程机械化施工的有效支撑。同时,对工程组织提出了更高的要求,如果施工配置、使用统筹不当,就难以更好地发挥这些装备的最大效益。因此,在装备租赁平台上,施工单位、租赁公司一体化装备租赁应用模式,是公司目前正在创新实施的输电线路全过程机械化施工整个链条必不可少的重要环节,有力支撑了一流电网的建设。
装备创新:精良的“武器”
        输电线路是电网工程的生命线。线路建设存在点多、面广、山高、路险等特点,比起电网技术的长足进步,输电线路工程施工中依然存在风险和掣肘。长期以来,线路施工中人工投入大,施工机械研发和投入不足,相对建筑、交通等工程,输电线路施工缺乏高效率、专用化的施工机械,作业人员劳动强度大、效率低、作业危险性高,施工周期长,施工中环境保护压力大。
随着输电线路工程建设环保意识和要求的提高,以掏挖基础为代表的环保型原状土基础具有对地基岩土体扰动小的优势,因此成为线路工程主要的基础类型。然而这类基础缺乏适用的施工装备,目前主要采用人力为主的施工方式。这类基础上部结构荷载越大,掏挖基础则越深、扩底直径也越大,人工掏挖的施工难度及安全风险也会进一步加大。
输电线路专用型旋挖钻机正适应这种需要。2014年 7月 3日,公司创新研发的输电线路专用型旋挖钻机,在江苏盐城地区 220千伏万盛—芦北线路工程中交付使用。这是公司全过程机械化施工创新实践中的一项成果之一。
        “普通旋挖钻机在上世纪 80年代引进到国内,主要应用于建筑、市政、交通工程上,比如楼房、道桥及铁路的基础施工,其工艺先进、效率高的优点早已得到业界广泛认可。”天津重大装备租赁分公司副经理毕建全对旋挖钻机在电网建设铁塔基础成孔施工中能够发挥的特殊作用充满期待。
        在常规设备租赁市场中,普通旋挖钻机重量超过 60吨、最大成孔深度一般为 60~ 90米,这些性能参数超过了线路工程普遍性能需求,且在线路施工中行走爬坡难度大。公司总部基建部统一组织攻关,按“先进性、专业化、标准化、系列化”的思路,创新研发出适用线路基础施工普遍需求的“专用旋挖钻机”,这一专用钻机重量小,便于拆装组合,更适用于输电线路基础施工。
在首批全过程机械化施工试点之一的山东张楼(船业)站 220千伏线路工程中,施工单位就尝到了专用旋挖钻机施工的甜头,建设过程中专用旋挖钻机的实际应用量是前期试点计划量的 10倍。“这个工程使用旋挖钻机后,掏挖基础的施工进度和效率显著提高,成孔质量、安全性也得到了提升,避免了大开挖对环境的破坏,应用优势明显。施工单位在使用前心里没底,但使用后就体会到它的优势,一口气就干了 30基!”山东电力工程咨询院有限公司张楼(船业)站线路结构主设何西伟说。
        2014年 11月 20日,挑战世界之最的川藏电力联网工程正式投运,作为“迄今为止世界上最具建设挑战性”的输电线路工程,专业化定制、模块化、标准化的“索道”承担了工程建设最艰巨的任务——物资运输。川藏联网工程全线约 60%的塔位为车辆无法到达的区域,为了运输物资,全线共架设 1.5吨级货运索道 900余条,架设长度 1100余公里,索道架设规模前所未有。而工程中的另一个难题铁塔组立,更是依靠抱杆这个被施工人员称为“组塔神器”的线路施工特有装备,使得一座座高度超过 60米、重量超过60吨的铁塔顺利拔地而起。这些在其他大型工程建设中难得一见的施工装备,在确保输电工程顺利建设、提高施工效率、加快施工进度上发挥着巨大的作用。
        特高压线路走廊往往位于山地、戈壁等偏僻地区,大量线路铁塔塔位地形条件复杂,施工条件困难,给施工物料的运输以及施工装备进出场运输带来极大的难度。因此,只有根据不同地形条件及道路情况配备具有不同功能的施工装备,才能满足建设一流电网对于工程质量和工期的要求。
        提高线路施工的机械化率,实现施工由劳动密集型向装备密集型转变,既要依靠施工技术和装备的创新,又要着眼于施工全过程,从临时道路修建、物料运输,到基础开挖、混凝土浇注、组塔、架线,再到接地装置敷设,创新研发线路全过程机械化施工所需要的装备,都具备全路面、全工况、多功能、可组装的特点。
        按照“一性三化”的原则,公司研制开发出专用塔式起重机、旋挖钻机、履带式运输车、轮胎式运输车、重型货运索道等 5大类、13种重大施工装备,这些施工装备机械化、自动化程度高,针对性强、专业配套,能够满足绝大部分地形条件下工程机械化施工需要,真正成为一流电网建设的强力支撑。
标准化:专业的“后勤保障”
        有了精良的装备“武器”,就需要发挥这些武器的最大活力,标准化是获得最佳秩序和最大效益的一种途径。
        实现全过程机械化施工,关键是要把施工装备用对、用好,而标准化成为一种很好的手段。标准化既有施工装备设计、制造标准化,输电线路设计方法、基础选型与适用范围、接地型式、质量控制要求标准化,又有施工装备配置、施工方案、作业指导书、施工组织标准化。
        有适用的装备是实现全过程机械化施工的前提。而“适用的”装备,必须按照专用装备定位,综合考虑不同的地质地形条件,通过专业化创新、工业化提升来实现。
        按照这一思路,公司创新研发出了系列化旋挖钻机:即整机重量 30吨,轮胎式底盘,最大扭矩 80千牛˙米,最大钻孔直径 1.4米、钻孔深度 25米的小型旋挖钻机。整机重量 35吨,履带式底盘,最大扭矩 150千牛˙米,最大钻孔直径 1.4米、钻孔深度 25米的中型旋挖钻机。整机重量 40吨,履带式底盘,最大扭矩 200千牛˙米,最大钻孔直径 2米、钻孔深度 25米的综合型旋挖钻机,并制定了公司企业标准。用于运输物料的架空货运索道则根据索道长度、跨数、跨距、高差角等关键参数优化归并,实现设计方法、索道部件标准化,形成了 1吨、2吨、4吨 3个系列 9种型号的标准化产品,满足不同地形、不同跨距的山地运输需要。对于施工中常用的单动臂和双平臂落地抱杆,则进一步优化结构尺寸,减小最大单件重量,便于施工现场安装、组立、拆卸、转场,并相应制定了公司企业标准及作业指导书。在导引绳展放施工方面,结合不同地形、地貌,以及四旋翼、六旋翼、八旋翼等系列无人驾驶直升机的供能方式、载重量、飞行距离、飞行高度等功能和技术参数,规范配套了导引绳展放工艺,形成了系列化、标准化的配置方案。

KR80A旋挖钻机施工中
        有力系列化的施工装备,如何把它们用起来?“这就需要从设计环节开始,按照施工要求对设计进行不断地调整和改进,让设计在满足技术功能指标的同时,尽可能提高施工装备的适用性。”四川电力设计院副总工程师赵庆斌说,“设计要结合工程地质、地形条件,统筹后续施工组织、装备配置,按照全过程成本最优理念,开展多方案比选,形成适应于机械化施工的设计方案,提升线路工程建设的综合效益。”为此,公司在创新研发、试点应用等成果的基础上,形成了满足各环节机械化施工要求的设计原则,及旋挖成孔掏挖基础和孔桩基础、盘桩基础、岩石基础等适合机械化施工的基础型式标准化设计技术等,为全过程机械化施工提供了便利条件。
        把装备由点及面地用起来也需要标准化大显身手。在现有施工装备的基础上,着眼于满足不同地质、地形条件,施工全过程,公司通过创新研发、系列化配套,形成了“全过程机械化施工标准化装备体系”,按线路施工工序分类,涵盖 79类,730种型号的施工机械装备和施工机具,进一步指导工程设计、施工方案、装备购置等工作。同时,施工组织的标准化,使得输电线路全过程机械化施工成为现实。
        更重要的是,在各建设单位技术水平参差不齐、地区经济社会发展不均的形势下,设计、装备、体系等方面的标准化为一流电网建设提供了专业、高效的后勤保障,有利于电网建设能力的整体提升。
        全过程机械化施工是输电线路工程建设的一项重大技术革命,是一项系统工程。建设管理、设计单位、施工单位、装备租赁等都是参与者。专业定制式创新研发、技术标准化、市场化租赁等创新模式,是全过程机械化施工的有效保障,同时也提升了一流电网建设能力。
        原标题:全过程机械化施工:做最强支撑

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