康喜明 徐文峰 王育 陸國智
摘 要:架空索道運輸是特高壓輸電線路工程山區(qū)施工物料運輸?shù)闹匾绞街?,其在特殊地形的山地運輸中具有獨特的優(yōu)勢。文章結(jié)合特高壓輸電線路工程施工特點,闡述特高壓輸電線路工程架空索道運輸施工方案設(shè)計的一般原則、步驟和要點,供施工同行參考借鑒。
關(guān)鍵詞:架空索道;方案設(shè)計;線路工程
1 施工方案設(shè)計的一般原則
(1)安全可靠。架空索道運輸施工方案的設(shè)計,必須將安全性和可靠性放在首位。設(shè)計的允許使用荷載應(yīng)能滿足最重單件運輸?shù)男枰话阋凿摴芩淖畲髥渭亓繛榭刂茥l件。
(2)運輸效率。山區(qū)施工時,施工場地有限,一般是邊運輸邊施工,所以必須保證運輸效率,確保物料運輸能夠滿足連續(xù)性施工要求。
(3)因地制宜。輸電線路工程路徑長、區(qū)域跨度大,各個塔位的地形條件、運輸距離、高差以及施工環(huán)境等往往相差較大,設(shè)計參數(shù)(如基礎(chǔ)混凝土量、塔材最大單件重量等)也不盡相同,不能以一個通用施工方案應(yīng)用于所有塔位,必須因地制宜進行設(shè)計,考慮各個塔位的特性。
(4)運輸成本。索道運輸貫穿于施工全過程,包括基礎(chǔ)原材料、鐵塔材料、架線材料和相應(yīng)施工階段的設(shè)工機具,運輸總量大,持續(xù)時間長,需要耗費較大的施工成本。所以,必須進行科學(xué)合理的施工方案設(shè)計,將運輸成本控制在預(yù)期目標(biāo)之內(nèi),并積極探索降低成本的措施。
(5)環(huán)境保護。施工過程中應(yīng)盡量避免或減少樹木砍伐和植被破壞,防止水土流失。正確選擇架空索道路徑,優(yōu)化施工方案,是減少樹木砍伐、植被破壞的重要技術(shù)措施。
2 施工方案設(shè)計流程
架空索道運輸施工方案設(shè)計流程如下:路徑選擇-現(xiàn)場勘查及數(shù)據(jù)實測-確定架設(shè)形式-受力計算-設(shè)備選型-運輸效率及成本估算-形成施工方案。
3 實施步驟
(1)路徑選擇。架空索道路徑的選擇十分關(guān)鍵,相關(guān)人員在對塔位現(xiàn)場進行充分勘察之后,確定最優(yōu)的索道架設(shè)路徑。應(yīng)選擇樹木砍伐量少、中間無障礙物、運輸距離短、高差小的通道作為索道路徑。
(2)現(xiàn)場勘察及數(shù)據(jù)實測??辈飕F(xiàn)場障礙物、場地面積、地錨擬埋設(shè)處土質(zhì)等情況,并對索道路徑兩端及中間支點的水平跨距、高差進行實測。測量儀器可用經(jīng)緯儀或手持型GPS。數(shù)據(jù)測量必須準(zhǔn)確,應(yīng)由專門的測量人員負(fù)責(zé)。測量完畢做好相關(guān)記錄,作為施工方案設(shè)計的依據(jù)。
(3)確定架設(shè)形式。根據(jù)選定的索道路徑、現(xiàn)場勘查結(jié)果及實測數(shù)據(jù),確定索道的架設(shè)形式。索道架設(shè)形式按照主承載索數(shù)量分為單索和多索索道[1],一般設(shè)計荷載20kN及以下可以選用單索形式,設(shè)計荷載大于20kN小于40kN的采用雙承載索形式,設(shè)計荷載大于40kN的應(yīng)特殊設(shè)計;按照運行小車行走方式分為循環(huán)式和往復(fù)式索道,為保證運輸效率,應(yīng)架設(shè)循環(huán)式索道;按中間有無支點分為單跨索道和多跨索道,路徑中間無凸起點時,可以架設(shè)單跨索道,否則中間需要設(shè)置支點架設(shè)多跨索道;按照運輸系統(tǒng)的獨立性分為單級和多級索道,主要受地形限制,盡可能架設(shè)單級索道,即一條索道只負(fù)責(zé)一基塔位的運輸,避免施工時相互制約,影響運輸效率和施工進度。
(4)受力計算。根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)及設(shè)計圖紙?zhí)峁┑淖畲髥渭亓?,先初步選定繩索規(guī)格和繩索的中點初始撓度,準(zhǔn)確計算索道系統(tǒng)各部件受力極限。如各部受力滿足安全要求,則計算合格,以計算結(jié)果作為設(shè)備選型和施工的依據(jù),如受力不滿足安全要求,則調(diào)整繩索規(guī)格及中點初始撓度后重新計算。中點初始撓度值一般為0.05-0.08[2],應(yīng)換算成繩索的初張力,以便現(xiàn)場施工時進行控制。受力計算主要包括主承載索、地錨、鞍座、牽引索、返空索等部件的最大工作荷載。
3.5 設(shè)備選型
a.根據(jù)現(xiàn)場實際情況和受力計算的結(jié)果,選擇滿足安全要求的索道設(shè)備,包括動力設(shè)備(牽引機)、地錨、支架、工作索(包括型號、規(guī)格和長度)、鞍座等。還應(yīng)考慮部件的重量、搬運和安裝的便捷性、設(shè)備的可靠性和可拆卸性。設(shè)備選型的輸出結(jié)果為索道設(shè)備及工器具需求計劃表,體現(xiàn)在施工方案中,作為設(shè)備采購和施工的依據(jù)。b.由于地錨的選型、埋設(shè)深度及馬道角度需結(jié)合現(xiàn)場地形、土質(zhì)情況進行確定,且地錨受力較大,為關(guān)鍵部位,所以需要單獨進行施工設(shè)計。地錨施工需要確定的參數(shù)包括額定荷載、埋深、馬道角度。一般由受力計算結(jié)果確定地錨的額定荷載;現(xiàn)場地形確定馬道角度,具備條件情況下馬道角度盡可能小,當(dāng)大于45°時必須采取加固措施;根據(jù)額定荷載、地錨規(guī)格、現(xiàn)場土質(zhì)及馬道角度計算出需要的埋設(shè)深度。應(yīng)優(yōu)先采用全埋式鋼板地錨,巖石地區(qū)開挖困難的,可以采用錨桿地錨。
(6)運輸效率及成本估算
根據(jù)運輸距離、設(shè)計荷載、運行速度計算索道運輸?shù)男剩⑴c施工計劃進行對比,確定是否滿足施工要求。根據(jù)施工需要的工日及投入的人工數(shù)量,計算人工成本,加上設(shè)備采購費用及運行維護費用,匯總出該索道運輸總成本,并換算成單位運輸重量的成本,與目標(biāo)成本相比較,確保施工成本可控。
(7)形成施工方案。上述步驟完成以后,整理相關(guān)數(shù)據(jù),形成架空索道運輸施工方案,履行編審批手續(xù)并經(jīng)監(jiān)理、建設(shè)單位批準(zhǔn)后實施。
4 方案設(shè)計的其他事項
(1)分階段實施要求。一般情況下,特高壓輸電線路工程基礎(chǔ)施工混凝土方量雖然較大,但是可以分散運輸,單件荷載并不大,不超過1t;組塔施工鋼管塔塔材單件較重,最重可達(dá)到4.8t,因塔型而異,但施工周期較短,一般不超過40天;架線施工主要運輸滑車、絕緣子及金具,單件重量也不大,一般不超過1t。因此,索道的架設(shè),應(yīng)分階段實施,索道的地錨、支架、鞍座按照最大運輸單重進行設(shè)計及實施,但施工階段僅架設(shè)一根主承載索,采用輕便型運行小車運輸基礎(chǔ)材料,可以提高效率,組塔施工階段根據(jù)需要增加主承載索,滿足塔材運輸需要。
(2)地錨埋設(shè)隱蔽簽證。索道地錨的埋設(shè)屬于安全隱蔽控制項目,地錨回填之前,應(yīng)由項目部技術(shù)人員與監(jiān)理一起進行檢查驗收,確保合格方可回填,并做好簽證記錄。
(3)試運行要求。索道架設(shè)完畢,正式投運前必須按照相關(guān)規(guī)程進行試運行,以驗證索道架設(shè)的質(zhì)量及實際荷載。
(4)索道運輸安全保證措施。索道設(shè)備選型合格,即為索道運輸安全提供了重要的保障。此外,還應(yīng)規(guī)范施工人員的日常操作行為、索道設(shè)備的使用過程維護。主要措施有:索道運行時,嚴(yán)禁人員穿過或位于繩索及重物的下方;重物的懸掛應(yīng)牢固可靠;人員之間的通信應(yīng)暢通,觀察視線滿足要求;每日使用前檢查設(shè)備情況,做好保養(yǎng)維護。
(5)環(huán)境保護及文明施工措施。施工過程中應(yīng)采取措施減少或杜絕物料的遺灑,砂石、水泥等材料的運輸應(yīng)采用專用的運輸桶或運輸罐;材料包裝物應(yīng)及時回收,集中處理;禁止隨意扔棄各類垃圾;材料堆放應(yīng)采用塑料布與地面隔開;做好設(shè)備維護,禁止“跑、冒、滴、漏”。
5 結(jié)束語
架空索道運輸在輸電線路工程施工中的應(yīng)用尚屬于初始階段,尤其是特高壓輸電線路工程,由于其運輸總量大、材料單件較重、施工周期長、施工條件惡劣等客觀因素,對架空索道運輸?shù)陌踩煽啃孕纬闪烁蟮奶魬?zhàn)。文章結(jié)合線路工程施工特點和以往施工經(jīng)驗,闡述了架空貨運索道施工方案的設(shè)計原則、步驟及要點,從根源上確保架空貨運索道施工安全,供施工同行參考借鑒。
參考文獻(xiàn)
[1]國家電網(wǎng)公司基建部.國家電網(wǎng)公司輸電線路工程貨運架空索道運輸標(biāo)準(zhǔn)化手冊[M].北京:中國電力出版社,2010.
[2]周新年,拋物線理論多跨索道設(shè)計模型[J].起重運輸機械,2007(7):12-17.
作者簡介:康喜明,國網(wǎng)蒙東電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院,高級工程師。