山区输电线路机械化施工的现状及对策

陈 路，裴 燕，胡 蓉，卢 佳

(中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司，湖南 长沙 410007)

1 机械化施工必要性及现状

近20年以来，我国城市化进程推进迅速，CPI持续走高，国家提出以人为本科学发展观，人工成本大幅攀升。在经济社会持续快速发展和坚强智能电网建设需求的背景下，对工程建设质量和工期提出了更高要求，输电工程施工单位一直是用最原始、最传统的方式，从事世界上电压等级最高，也是最艰苦、最困难的建设任务，该施工形式是不可持续的。有必要在输电线路工程建设中创新理念和方法，研发适合线路工程专业特点的施工机械装备，推进线路全过程机械化施工，符合全寿命周期建设要求，降低人工投入和作业风险，进一步提升工程建设质量、效率，实现优良的经济、环境和社会效益。因此，国家电网公司对施工装备科技创新工作高度重视，并首次提出了全过程机械化施工的新理念、新要求。

2013年国家电网公司着手开展线路全过程机械化施工管理及创新研究，并在华东、华北地区进行了试点建设。施工企业减员增效，对施工技术和装备进行创新，实现施工由劳动密集型向装备密集型转变，已成为电网建设技术的发展趋势，未来机械化施工推行程度的高低将会成为衡量施工企业生产力水平的重要参考标准。

目前，输电线路中大规模机械化施工在我国北方平原地区推广，已经取得了很好的效果。然而在我国南方的山地、丘陵地区，机械化施工推行依然困难，各种工程物料运输和基坑岩土体破碎、清渣、混凝土搅拌运输等依然还是使用传统的人工开凿、人工搬运、骡马运输，费时费工。

2 制约山区机械化的主要因素

中国是个多山国家，中国土地按地形面积统计，平地、丘陵和山地的比例大体是34%、20%、46%，山地和丘陵合计占国土面积的2/3。同时中国又是世界人口第一大国，随着环境问题的加剧，国家加强了对耕地、林地、自然保护区的的保护,使得城市化和工业化的用地转向人烟稀少的山地，输电线路的沿线交通条件越来越困难，由此产生了制约山区工程大规模机械化的两大问题。

2.1 运输道路问题

道路在国民经济中起着至关重要的作用，它带来的高效互通，是经济发展的重要条件。同理，输电线路中附带建设一条能直接到达或接近各塔位的机动车道路，能极大加快工程建设进度，减少施工作业人员劳动强度和安全事故发生的概率。然而输电线路所处区域，往往人烟稀少、经济落后甚至没有经济基础，不具备长期道路建设的价值，最多只能进行简易临时道路修建，青赔和人机费用并未充分考虑，导致施工现场经常以原始落后的人力、骡马运输，效率低下。

2.2 科技装备问题

山区地形复杂多变，起伏无常，而适合山区施工的机具品种十分有限，目前市面上的机械、机具尺寸普遍较大，底盘和机械参数设计大部分针对平地、公路，起伏地形通过能力差，并不适合山区作业。

3 对策研究

3.1 优化前期通道设计，合理预估道路费用

“要致富，先修路”。要实现目前大家耳熟能详的的山区索道运输、直升机运输、大开挖基础机械化、掏挖基础机械化、灌注桩基础机械化、锚杆基础机械化、组塔机械化，首要条件就是要修建临时道路让机械进场，直升机甚至需要临时停机坪和中途加油补给运输，否则机械化都是空谈。要修路，就需要投入，参照2015年土地补偿新标准，以修建100 m具备采用机械化的临时道路为例，山区输电线路临时道路费用基本组成、单价和预计总费用见表1。

表1 山区输电线路临时道路费用基本组成及费用

由此可见，以输电线路动辄上百公里的穿行距离，在山区修建能供机械化作业的临时道路的总费用会相当高。故输电线路工程建设应从可研开始建立机械化施工为首选的建设模式，贯彻全过程机械化施工理念，在输电线路通道设计时就充分利用现有道路网络，考虑施工装备情况，合理规划路径方案，增加路径曲折系数，在装备配置、进场道路等方面合理预估临时道路费用。

3.2 走小型化、智能化、专业化道路

“工欲善其事，必先利其器”。输电线路的山区机械化可以借鉴我国农业山区机械化的经验，根据山区道路窄、有高差的特点，选取或研发小型、智能、专业的机械。根据市场调查，此类机械专用性强，很少有满足需求的通用型号，需要针对性研发。在山地大高差、喀斯特地貌，通过加载智能模块开发小型机械，采用铰接式底盘，实现行进中车辆机械自平衡、自攀爬，并优化机械操作难度，从而加大极端山地丘陵区段的机械化程度，减少山区机械化施工费用及对环境的破坏。如新型多功能步履式挖掘机，见图1、图2。

4 工程案例

4.1 工程概况

以湘潭换流站—古亭Ⅰ、Ⅱ回500 kV线路工程为例，工程线路全长90 km，共252基塔位，地形比例为：70%丘陵，20%河网泥沼，10%山地，全线交通运输情况便利。线路在可研初设阶段便考虑了全线全过程专项机械化施工方案。

图1 新型多功能步履式挖掘机铰接式底盘

图2 大高差作业面工作

4.2 路径优化选取

考虑全过程机械化施工需要结合本工程实际，合理分布档距，现场定位进行了多方案路径比选，并尽可能按贴近现有汽运道路、机耕道路的原则布置，减少临时道路的修筑。对 G7－ G9段、G22－ G26、G67－ G72、G118－G124段进行了路径优化。利用的公路主要有G4京港澳高速、G107国道、S313省道、S211省道、X021县道、X017县道、X018县道、X008县道，沿线还有大量的乡村水泥公路与线路平行或交叉可供利用。

4.3 机械的选择

在机械的选择方面，选择目前市面上较新较小的型号，具体见表2。

表2 机械选择型号表

4.4 机械化效果

4.4.1 提高效率、缩短工期

本工程全过程机械化施工在各分部工序中机械化施工效率相对较高，均缩短了施工工期，具体见表3。

表3 施工效率对照表

4.4.2 降低安全风险

采用输变电工程作业条件危险性评价法(LEC法)对全过程机械化施工方法和传统施工方法进行动态安全风险等级评定，量化施工现场安全风险，评定结果见表4。

表4 安全风险对照表

由表4可见，在全过程机械化施工模式下，各单位工程的机械化施工安全动态风险值均低于传统施工的安全动态风险值。

4.4.3 工程总投资上升

机械化施工模式下可以减少人工费用、材料本体费用，运输费用等，相应的增加道路修筑费用，植被青赔费用、施工机械费用、机械转场费用及大件运输费用等。本工程按照全过程机械化施工方案，根据现行定额与造价，并参考现有市场价格，编制了人力施工模式下费用概算与机械化施工模式下费用概算，经过分析比较，工程费用增减见表5。

表5 本工程机械化施工与人力施工费用比较表

综上所述，施工机械的大量投入，减少了人工数量约25%，既减少了施工安全风险，保护人员安全，又相应减少了人工成本，节省人力费用约 30%，但机械使用费增加约273万元，临时道路修筑增加费用约为1630万元，青赔补偿费用增加约200万元，工程总体造价增加约816万元。

5 结论

机械化施工是输电线路工程建设的一次重大技术革命，他改变了传统的“以人力为主，机械为辅”的传统施工模式。在增加有限的投资的情况下，可有效缩短施工工期，提高施工效率，同时也提高了施工质量和劳动安全性。

山区机械化的推行是全国输电线路机械化施工的重点和难点，通过优化前期通道设计，合理预估道路费用，与前沿科技相结合，选取或研发小型化、智能化、专业化的施工设备的方法，在主要施工工序上用机械替代人力，有效解决施工人员紧缺、人工成本持续上涨等问题，实现以人为本，提升坚强智能电网工程的建设支撑能力。