输电线路架空索道施工研究

输电线路架空索道施工研究

苏功建

国网四川电力送变电建设有限公司 四川 成都 610051

摘要：随着电力行业的快速发展，输电线路施工中资源的运输是电力建设的主要难点之一，而架空索道作为运输工具，具有成本低廉、施工方便的特点。本文将简述输电线路架空索道设计原则，分析输电线路架空索道施工安全风险，并研究输电线路架空索道的具体施工状况，以期为类似施工建设提供一些参考建议。

关键词：输电线路；架空索道；施工设计

引言：在社会蓬勃发展的背景下，电力需求也在不断增加，输电线路也向着超高压、特高压、大截面导线发展，造成输电线路的基础选型不断增加，输电线路所需的建材运输也在增长，急需提高输电线路建设运输效率。

1输电线路架空索道设计原则

输电线路架空索道设计必须要将安全性放在首位，当然，在任何施工建设中安全性都是最为重要的内容，设计允许使用的荷载必须能够满足最重单件的要求，通常以钢管塔材最大单件重量为控制基准。设计还需将运输效率和运输成本纳入考虑原则，尤其是在山区施工中，若运输效率或运输成本较低，无法满足连续性施工要求，应选择更为科学合理的方案。另外，输电线路架空索道施工设计还要基于因地制宜的原则，由于输电线路工程路径长、跨越区域大，每个塔位的情况有所不同，需要计算不同的设计参数，制定不同的施工方案，采取针对性的设计原则考虑各个点位的特征。并且在施工中还应尽量避免对周围生态环境的影响，减少砍伐树木、破坏山体、水体等行为，优化施工设计，防止水土流沙，生态恶化。

2输电线路架空索道施工安全风险分析

输电线路施工架空索道的运输性能好、工效高、受天气及外部环境影响小，能有效解决物料的运输问题，架空索道已经广泛应用在输电线路工程当中。不过在架空索道施工中以及索道结构部件在运行过程会受各种人为因素、自然因素的影响，难免会产生疲劳磨损，发生变形、锈蚀、断裂等问题，易造成安全隐患，发生安全事故。

输电线路架空索道施工中存在着多种安全风险，需要提前认知，在后续施工中加以优化和处理。一是架空索道的支架出现坍塌，架空索道支架承担着承载索、牵引索施加的作用力，是索道的重要支撑构件。若承载索在安装时挠度较小，在施加荷载后承载索张力就会提升，使支架承担较大的荷载。尤其是临时架空索道的施工结构往往会采用简易木支架，承载能力难以保证，安全风险较大。二是地锚在施工过程中选择了土质松软，存在积水的区域或是埋深不足，会发生锚固松脱，承载索掉落等事故。三是牵引索、承载索、鞍座轴断裂，由于两者都会长时间承受荷载，当性能不佳或超出荷载性能时就会发生断裂。四是牵引机出现损坏，当索道牵引机质量不符合设计要求时，很可能会发生轴承损坏、齿轮断裂、控制器失效等问题，容易引发索道急停、运输车掉落、承载索脱索等事故^[1]。

3输电线路架空索道施工

3.1索道施工准备

输电线路架空索道的前期施工准备相比较实际施工阶段更加复杂。架空索道的路径选择是输电线路物资运输的关键，相关人员在勘察塔位场地后，应当确定出几个索道架设路径，选择树木砍伐少、运输距离短、施工成本小、高度差尽可能小的路径作为索道最优路径。确定最优路径后，要针对该路径进行数据实测，包括障碍物、施工场地面积、拟埋地锚土质等内容，并利用全站仪等专业测量仪器对索道路径两端的水平、高差进行测量，保证测量数据的准确并做好相关记录，为后续施工索道计算和索道施工提供支撑。

在根据现场实际情况确定架空索道类型并经过索道计算后，需要选择符合设计要求的索道设备和机械工作，包括动力设备、地锚、支架、鞍座等，在确保安全性的基础上也需考虑设备运输安装的便捷性。设备选择应列出表格展现在施工方案当中，作为采购和施工的依据。在设备选型完成后，结合运输距离、运输荷载、运输速度计算出架空索道运输的效率，并与施工计划进行比对，确保运输效率能够满足施工需求，在根据施工周期和人力成本计算出输电线路架空索道的施工成本，确保成本处在可控范围内。

3.2架空索道选型

输电线路架空索道根据运输方式可分为循环式和往复式两种，而承载索可分为单索和多索两种索道，按照中间支架的数量可分为单跨和多跨索道。在选择索道线路时，需要根据施工区域条件及索道路径选择最为合适的索道运输方案。

第一种是单跨单索循环式索道，其具有施工效率高、适用范围广、拆装便捷、操作简便等特点，适用于运输质量不大于2t，跨度不超过1km的点位间物料运输。

第二种是单跨多索循环式索道，其具有运输量大、施工效率高、操作方便等优点，适用于运输质量在2～5t，点位间跨度不超过1km的运输。

第三种是单跨单索往复式索道，此种索道设备简易、通道小，与单跨单索循环式索道运输质量和高差相同，主要是驱动装置的安设位置及运作模式有所区别。

第四种是单跨多索往复式索道，与单跨多索循环式索道特点相同，并且此索道可以改造为单跨多索循环式索道，能够根据实际使用情况提高运输效率。

第五种是多跨单索循环式索道，其运输量大、运输效率高、运输距离远，中间支架通常不操作7个，每个跨度不超600m，适用于全长不超过3km的远距离运输，最大运输质量也不能超过2t。

第六种是多跨多索循环式索道，其运输质量提升到2～5t，其他特点与多跨单索循环式索道类似。

最后一种索道运输是利用缆式吊车，进行的往复运货索道，相比较多跨多索往复式索道运输，缆式吊车更具性价比。通过两套独立的驱动系统拉动货车进行装卸，其最大运输质量不应超过2t，装载点与卸载点应位于峡谷底部和两侧山顶^[2]。

3.3架空索道计算

架空索道包含承载索、牵引索、承重滑动系统、下挂结构、缆索转向以及两岸承重锚固系统。以单跨施工缆索为例，其跨度为650m，上锚点高程2145m，下锚点高程1726m，主索在上下锚点的高差为419m，设计提升重量为2t，牵引索附着在主索上，根据相关规定标准确定架空索道跨中最大挠度与水平跨度的比值为0.06。初选钢丝绳的型号为6*37和6*19两种，并根据承载索钢丝绳抗拉安全系数及钢丝绳的最小破断张力与钢丝绳最大工作张力比不得小于3，即钢丝绳的安全系数为3。

承载索出现最大荷载力的位置为索道的最高支撑点，出现最大荷载力的情况是单件最大质量位于索道中点时。需要分别计算出最高支撑点的力值，进行校核。

单件最大荷载时的计算荷载为

无荷载时承载索的水平力为

在不考虑风速修正系数的情况下，最高支撑点承载索的力值为

因为21.84t＜72.81/3=24.27t，所以其强度合格。空载索采用承载索强度校核同样的计算方法，一般承载索符合设计标准，空载索也能够符合要求。索引索强度校核与承载索类似，主要是计算公式具有差异，还需考虑运转摩擦力F，牵引索的强度校核安全系数为5。

表1 钢丝绳计算要点

在架空索道计算中，上下锚点的设计尤为关键，在探洞内的集束锚杆应预先布设，先放样设定承载索连接点位置，使锚杆均指向预设承载索锚固卸扣，之后按照锚杆设计长度插入锚孔内，相互位置固定一次后便可完成注浆工作。上锚点主索最大拉力为234.24kN，内锚固定端的安全系数为1.5，根据端头锚筋采用孔壁与介质之间的抗剪力计算锚杆承受的设计张拉力P。锚筋孔径为28mm，有效锚固长度取2m，混凝土与孔壁之间的粘着力为0.8N/mm²。计算可得P=140.67kN，通过安全系数计算可知K=6.8，大于1.5满足抗拔要求。下锚点采取钢筋混凝土结构，基本可以满足所有下锚点拉应力要求，设备绞车根据实际条件进行放样布设，测定设备情况。具下锚墩的距离不得小于10m，安装位置需处于平坦空地^[3]。

3.4架空索道施工

采用索道作为材料及设备的主要运输工具能保证运输强度和工期以及成本控制作为索道更重要的目的之一是确保施工安全。索道作为特种设备，其自身具有一定的安全风险，在施工过程中必须制定相关制度，严格按照设计要求进行施工，严格按照制度进行管理，即可避免索道作为特种设备的安全风险。

一般情况下，输电线路工程会分阶段进行基础施工，虽然混凝土方量虽然较大，但是可以分散运输，单件荷载不超过1t；架线施工主要是运输滑车、绝缘子及金具，单件重量不大，一般不超过1t，而组塔施工钢管塔塔材单件较重可达到4.8t；施工周期一般不超过40天。因此，索道的架设以分阶段实施最佳，索道的地锚、支架、鞍座按照最大运输单重进行设计及实施，在施工阶段只需架设一根主承载索，运用轻便型运行小车运输基础材料即可，能够提高效率，在组塔施工阶段根据需要增加承载索，满足塔材运输需要。在承重索布设过程中，应严格控制索道垂度，张拉时在承载索上布设标识，先用手扳葫芦将承载索张拉至标识处，然后悬挂相应的配重调整后固定。索道安装阶段完成后应履行报验手续，由项目部工程、质量、安全等相关部门的人员进行复核检查

^[4]。

索道作为特种起重运输设备，其合格证、检查记录、质量证明文件、维修与保养记录等文件应归入特种设备档案，由设备部门管理。索道运行时，操作工人必须经过培训，能够熟练并掌握操作设备的结构性能和基本原理，可以处理一般性故障，也能定期进行维护保养工作。索道地锚的埋设属于隐蔽工程，在地锚回填之前，应由技术人员与监理一起进行检查验收，确保合格方可回填，并做好签证记录。

索道架设完毕后，在正式投运前必须按照相关规程进行试运行，以验证索道架设的质量及实际荷载情况。索道设备选型质量能够为索道运输安全提供了重要的保障。此外，还应规范施工人员的日常操作行为、索道设备的使用检修维护。在索道运行时，严禁人员穿过或位于绳索及重物的下方；重物的悬挂应牢固可靠；人员之间的通信应畅通，观测视线满足要求；施工开始前应检查设备情况。在施工过程中做好全方位的防控措施才能够保障施工需求，为输电线路架空索道的建设提供帮助。

结论：输电线路架空索道施工具有运输量大、建设方便快捷等特点，尤其是在山区环境中，传统的人力或畜力运输条件恶劣，对输电线路建设造成较大影响。而架空索道运输的安全可靠性更强，为输电线路施工提供了良好的支撑。做好施工准备、选择适宜的索道类型并计算索道受力，制定完善的施工方案，才能够确保输电线路架空索道施工的可靠性。

参考文献：

[1]熊焕荣,张平朗.架空输电线路工程索道运输方案及相关费用研究[J].电力勘测设计,2020(S1):113-119.

[2]李志明,辛玉宽.索道在压力管道安装中的应用[J].中国电力企业管理,2020(03):84-85.

[3]罗文强.对电网输电线路施工中多支点索道技术的应用探讨[J].科技风,2019(03):171.

[4]李乾刚,余义保.高陡边坡大倾角简易架空索道的设计与施工布置[J].四川水力发电,2018,37(04):106-109.