14_機械化施工的推廣與應用(PPT47頁)

1、機械化施工的推廣與應用中國電力科學研究院2016年8月0一、技術需求 機械化施工的目的在于提高線路施工的機械化水平，提高施工作業(yè)平安及施工效率。 輸電線路施工包含1.臨時道路修建；2.物料運輸；3.基礎施工；4.混凝土澆筑；5.鐵塔組立；6.架線施工；7.接地施工等七大工序。 采用機械化施工的目標為標準化設計、機械化裝備及流水線作業(yè)。保證各工序間上下銜接，邏輯有序，實現施工效率最大化。1一、技術需求2 我國特高壓線路工程是世界電力工業(yè)輸電技術開展的領跑者，工程建設任務重、技術新、難度大、挑戰(zhàn)性強。隨著電力建設的快速開展，近幾年我國建設完成了多條特高壓交、直流輸電線路工程。特高壓輸電線路是迄今為

2、止世界上最高電壓等級的線路。2一、技術需求3 隨著特高壓輸電線路電壓等級的提高，因鐵塔荷載大、塔型尺寸大，基礎作用力相應增大，原狀土掏挖基礎坑深、直徑均有明顯的加大，土方工程量明顯增多，施工人員勞動強度大、施工速度慢。且由于開挖深度大，易發(fā)生孔壁塌方、落物傷人等平安事故，因此人工掏挖的施工難度及平安風險進一步加大。3 另外在山區(qū)巖石基坑開挖中由于根本上不推薦使用爆破方式，采用較多的還是人工手持風鎬開挖的方式，施工效率低、勞動強度大、粉塵飛揚環(huán)境差，存在較高的平安隱患、職業(yè)病隱患，對施工平安、進度、人員職業(yè)健康等影響較大。4一、技術需求4 而特高壓輸電線路鐵塔基礎施工現場具有分散性，且受到地形、

3、地質、運輸條件等制約和影響，如在山區(qū)與丘陵地帶，大型施工設備和機具難以進入鐵塔基礎施工現場，鋼筋、混凝土等基礎原材料運輸困難；而在軟土地區(qū)則又因水網密布造成大型施工機具同樣難以進入現場，與其它行業(yè)相比基礎施工比較困難，從而使得特高壓輸電線路基礎施工機械化程度低、施工效率低。5一、技術需求5 根據社會開展及電網建設技術的開展趨勢，對勞動者的保護要求日益提高，未來電網建設將更大程度的依賴機械化、自動化的施工方法及設備，克服人鑿和爆破作業(yè)對基礎周圍巖石基面、林木植被的損害，減輕施工人員勞動強度，減少粉塵污染傷害。通過應用和推廣基礎設計及機械化鉆孔機具可減少人工挖樁的平安隱患，大大提高施工效率，同時到

4、達環(huán)保、減少污染的目的。6一、技術需求6二、臨時道路修建施工裝備及施工工藝常規(guī)道路修建設備（1）土石方機械：如推土機、鏟運機、挖掘機等；（2）路面工程機械：如穩(wěn)定土拌和機、廠拌設備、水泥混凝土攤鋪機等。線路臨時道路需求能夠便于施工設備進、轉場及物料運輸的臨時道路需求即可：寬度3m；坡度20%;彎曲直徑23m；地基承載力20kPa如何匹配？ 1.選用小型化具有一機多用的設備； 2.滿足臨時道路修建需求；選用挖掘裝載機，同時具備推土、鏟運、挖掘、裝載、碾壓、鑿巖、開溝等功能。根據參數計算選配適宜的挖掘裝載機。7 挖掘裝載機1. 工作原理：一種機體前部裝有裝載裝置，機體后部裝有反鏟挖掘裝置的自行式機

5、械。2. 結構組成：動力及傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、挖掘臂、裝載臂、駕駛室及下車等組成。起中挖掘臂由由動臂、斗桿、鏟斗及液壓系統(tǒng)組成一組連桿機構；裝載臂局部的工作裝置由鏟斗、動臂、搖臂、連桿（或托架）及液壓系統(tǒng)等組成。 挖掘裝載機二、臨時道路修建施工裝備及施工工藝8 挖掘裝載機3. 選型設計：由于挖掘裝載機屬于市場較為成熟產品，需結合線路需求，選取適宜型號的機型。經過選型比對選取WZ30-25型的挖掘裝載機。4.結構參數：對于WZ30-25的結構參數如由表所示WZ30-25 結構參數二、臨時道路修建施工裝備及施工工藝9 挖掘裝載機5. 機具選配：挖掘裝載機可根據需要更換機具實現其他功能。如四合一鏟斗

6、、液壓破碎錘、鉆孔器、推雪鏟等。6. 綜合效益：經濟性上防止購置或租賃多套大型裝備，節(jié)約本錢；平安性上單車作業(yè)較多種裝備作業(yè)指揮、協調及人員配合上均簡化；工效上無需各工況之間的交接配合，直接更換機具，縮短工作時間。四合一鏟斗液壓破碎錘 推雪鏟二、臨時道路修建施工裝備及施工工藝10 挖掘裝載機施工工藝1.挖掘裝載機的運輸 長距離運輸：依靠平板車；短距離運輸：自行走方式2.現場施工工藝包括： 基底處理：需使用到四合一鏟斗、液壓破碎錘等。 分層填筑：需使用四合一鏟斗等。 攤鋪、整平：需使用四合一鏟斗和自卸車。 碾壓：需使用振動夯。 挖掘裝載機施工現場二、臨時道路修建施工裝備及施工工藝11灌注樁施工裝

7、備分類灌注樁基礎施工主要應用方法為鉆孔灌注樁，其適用裝備包括：回轉鉆機、潛水鉆機、旋挖鉆機、沖孔鉆機等，使用的地質、地形均有所差異。灌注樁基礎特點基礎多處于地下水位較高區(qū)域，基礎直徑一般在12m，深度一般控制在25m以內，地質條件從砂土、卵石到巖層等均有分布。如何選擇？ 1.滿足灌注樁基礎施工需求； 2.滿足綜合效益好、機械程度高、平安性能優(yōu)越的原則； 結合裝備特點選取旋挖鉆機及回轉鉆機類裝備進行研究。 回轉鉆機：適用多種地質條件，費用較低，但污染嚴重。 旋挖鉆機:施工效率高，平安性高，但費用及體積較大。 根據參數計算選配適宜的回轉鉆機或旋挖鉆機。 三、基礎施工裝備及施工工藝 灌注樁基礎施工裝

8、備及施工工藝研究12 灌注樁基礎施工裝備及施工工藝研究 回轉鉆機1. 工作原理：由動力裝置帶動鉆機回轉裝置轉動，從而帶動帶有鉆頭的鉆桿移動，由鉆頭切削土壤。根據泥漿循環(huán)方式的不同，分為正循環(huán)和反循環(huán)兩種。2. 結構組成：由發(fā)電機、機架、鉆桿、變速箱、泥漿泵等部件構成。采用汽車底盤實現行走。 車載式回轉鉆機三、基礎施工裝備及施工工藝13 回轉鉆機3.技術參數：如右所示，系列化鉆機參數。4.適用性：根據循環(huán)方式不同可適用于土層、砂層、卵石層、砂卵石夾層、巖石層等。5.施工工藝： 測量放線 護筒埋設 泥漿制備 成孔 清孔 鋼筋籠加工及吊裝 灌注水下混凝土項目參數鉆孔直徑（mm）40025004001

9、500鉆孔深度（mm）200200柴油發(fā)電機（功率）（kW）10075主軸動力（kW）2215泥漿泵動力（kW）3730主軸扭矩（Nm）4200042000鉆桿類型（Nm）21981688泥漿泵抽量（Nm）420m3/h320m3/h塔架高度（m）66整機輪廓（長寬高）（m）運輸狀態(tài)8.52.52.87.52.32.8工作狀態(tài)8.52.76.57.52.56.5整機重量（t）17.514 系列化回轉鉆機技術參數 灌注樁基礎施工裝備及施工工藝研究三、基礎施工裝備及施工工藝14 灌注樁基礎施工裝備及施工工藝研究 旋挖鉆機1. 工作原理：利用動力頭旋轉產生扭矩帶動鉆桿轉動實現成孔的機械設備。2. 結

10、構組成：按照國網公司目前已經實現的系列化旋挖鉆機組成主要包括動力頭、主卷揚、上車機構、下車機構（分輪式和履帶兩種）、駕駛室等。旋挖鉆機三、基礎施工裝備及施工工藝15 灌注樁基礎施工裝備及施工工藝研究 旋挖鉆機3.技術參數及適用性：如右所示，系列化鉆機參數。4.運輸：綜合型/中型旋挖鉆機進轉場采用平板車；小型旋挖鉆機自行走方式。4.施工工藝： 施工裝備 鉆機就位 護筒埋設 成孔 鋼筋籠加工及吊裝 澆筑混凝土 起拔護筒，繼續(xù)澆筑 基礎拆模養(yǎng)護 系列化旋挖鉆機技術參數三、基礎施工裝備及施工工藝16裝配式基礎標準化施工工藝分坑開挖基坑操平、找正底梁安裝底板安裝立柱吊裝防腐處理回填質量保證措施1）組織措

11、施 推行全面質量管理，開展全員、全過程的質量管理活動，建全質量保證體系，并在體系的運行過程中不斷完善。 廣泛開展全面質量管理活動，重點部位和關鍵工序設質量管理員。 實行逐級技術交底制度，加強質量教育，提高全體職工的質量意識。2）技術措施 組建精干的測量隊伍，并配置先進測量儀器；對已測放的樁位和施工用臨時水準點，派專人定期復核并做檢查記錄。 強化計量管理，保證量值傳遞準確，計量器具按規(guī)定送檢，并作好記錄。 加強資料收集工作，跟隨工程進度積累和保存對應的資料、文件和通知等，在整理編集竣工資料時應做到統(tǒng)一、標準和符合有關規(guī)定。三、基礎施工裝備及施工工藝17掏挖基礎標準化施工工藝質量保證措施1）基礎施

12、工的質量是線路施工質量的保證，其質量應滿足有關施工及驗收標準的要求。2）原材料的質量控制。3）基坑挖鉆應保證坑底的尺寸和坑的深度。4）支模前應檢查鋼筋的型號、尺寸及數量是否正確。5）混凝土的攪拌應均勻，每次攪拌時間應滿足相關標準要求。 6）混凝土應根據當時的氣溫及時養(yǎng)護 7）基礎拆模 8）基礎外表清理應防止基礎附近積水。三、基礎施工裝備及施工工藝18灌注樁基礎標準化施工工藝回轉鉆機機械化成孔工藝三、基礎施工裝備及施工工藝19灌注樁基礎標準化施工工藝旋挖鉆機濕法機械化成孔工藝三、基礎施工裝備及施工工藝20灌注樁基礎標準化施工工藝旋挖鉆機套管護壁機械化成孔工藝三、基礎施工裝備及施工工藝21巖石基礎

13、標準化施工工藝質量保證措施1）鉆孔時，應定時觀察鉆桿傾斜角度，如發(fā)生傾斜，調節(jié)鉆架斜拉桿使鉆桿保持垂直。 2）地腳螺栓或錨筋在安裝前應除去浮銹及油污，保證外表清潔。 3）錨孔成孔后應盡快組織混凝土澆注。 4）灌注和搗固時不應碰撞錨桿，澆筑后禁止搖晃錨桿。 5）承臺澆注完成后，按要求標高抹面，要求一次成型，防止二次抹面。 三、基礎施工裝備及施工工藝22四、混凝土施工裝備及施工工藝混凝土施工裝備分類混凝土施工主要包括混凝土制備和輸送、泵送、灌注及振搗等。施工裝備包括混凝土攪拌裝備、泵送裝備及振搗裝備的。線路混凝土施工特點線路的混凝土施工，相對其他行業(yè)，單基基礎的土方量小且塔位分散，對道路條件較好區(qū)

14、域可直接選用商混，但多數區(qū)域還需現場攪拌。此外在山區(qū)等道路較差區(qū)域施工，還面臨大型設備無法進場等問題。如何選擇？1.設備輕小型化，保證設備能夠進場。2.保證現場混凝土的攪拌質量，混凝土能夠順利澆筑等。 需要根據基礎澆筑需求計算滿足其施工能力的混凝土施工裝備的性能參數，然后選取適宜的施工裝備、 23 混凝土攪拌裝備1. 分類及特點：按照作業(yè)方式分為周期式和連續(xù)式；按照攪拌原理分為自落式（生產效率低，一般適合攪拌塑性混凝土）和強制式（拌合質量好，效率高，特別適于拌合干硬性混凝土和輕質骨料的混凝土）；按卸料方式分為傾翻式和不傾翻式等。2. 線路需求：滿足臨時道路的通行要求、出料容量滿足連續(xù)澆筑需求、

15、滿足長期露天使用的穩(wěn)定性、經濟性。3. 技術參數：包括額定容量、工作時間、攪拌轉速和生產率等。 由于混凝土攪拌裝備為成熟產品，且現場多使用塑性混凝土。根據需求計算，選取JZ型雙錐反轉出料攪拌機。其由上料系統(tǒng)及底盤、攪拌系統(tǒng)等組成，適宜用于攪拌粒徑不超過80mm的重骨料、塑性和低流動性混凝土。四、混凝土施工裝備及施工工藝研究24 混凝土攪拌裝備4. 技術參數：選取JZ350作為適宜裝備，參數如下： 型號出料量進料量生產率m/h骨料最大粒徑拌筒電機功率拌筒或軸轉速整機質量JZ3500.350.561214605.5121720005. 施工工藝（1）施工準備：包括設備進場及現場固定等。（2）攪拌作

16、業(yè)：包括上料和卸料工序。（3）清洗：清洗設備。四、混凝土施工裝備及施工工藝25 混凝土泵送裝備1. 分類：按照功能的不同混凝土輸送泵可分為臂架泵、車載泵、攪拌一體泵、拖泵等幾種類型。2. 工作原理：利用壓力將預拌混凝土沿輸送管道連續(xù)輸送至混凝土澆注現場的機械，能同時完成水平和垂直輸送混凝土。3. 線路需求：設備能通過臨時道路、輕量化、泵送壓力及高度滿足使用需求、滿足野外作業(yè)條件（無電源等）。4. 技術參數：包括輸送排量、出口壓力、電機功率和分配閥形式等，根據計算，對不同的使用工況選擇不用的裝備。列舉局部柴油泵車的參數如下： 混凝土泵四、混凝土施工裝備及施工工藝26 混凝土泵送裝備5. 施工工藝

17、 柴油動力混凝土泵車參數泵送設備進場管道安裝調試塌落度檢測管道沖水混凝土輸送清洗管道撤除設備退場四、混凝土施工裝備及施工工藝27 混凝土振搗裝備1. 分類：按頻率分為高、中、低頻；按動力來源分為電動、風動及內燃機等；按傳動方式分內部、外部及振動臺等。振搗裝置具有體積小、重量輕、可移動，作用半徑大等特點。2. 工作原理：一種借助動力通過一定裝置作為振源產生頻繁的振動，并使這種振動傳給混凝土，以振動搗固混凝土的設備。3. 線路需求：應具有輕型化、結構緊湊、故障率等特點，振動器線路長度不小于5m。一般選用插入式的內部振搗設備。4. 技術參數：包括棒頭直徑、頻率和振幅等。具體插入式的技術參數如下表所示

18、： 插入式振動器四、混凝土施工裝備及施工工藝28 混凝土振搗裝備5. 施工工藝振搗設備進場安裝調試振搗作業(yè)完工清洗設備退場 棒頭直徑（mm）推薦的頻率（次)推薦的振幅（mm）近似的作用半徑（mm） 每個振搗器的近似生產率（m/）振搗器的用途183S10000150000.40.8761520.84用于搗實很薄的構件和有限位置中的塑性和高流態(tài)混凝土?？捎米鬏^大振搗器的補充，特別是在預應力構件型模中鋼線和溝槽密集的地方。也可用以制作實驗室試樣。31639000135000.51.01272542.37.7用于搗實薄的墻、柱、梁、預制柱、薄板和建筑物接縫中的塑性混凝土?？稍谑芟拗频牟课挥米鬏^大振搗器

19、的補充。51898000120000.61.31783564.615用于搗實一般結構物如墻、柱、梁、預應力樁及重型板中的低流態(tài)混凝土坍落度在）。用以在大體積混凝土及鋪筑路面的模板附近進行輔助振搗?？裳b成振搗器組以便在鋪筑路面時迸行全斷面的插人振搗。振搗裝置的技術參數四、混凝土施工裝備及施工工藝29落地雙平臂抱桿 主要包括起重臂、塔頂、載重小車、吊鉤、上支座、下支座、回轉塔身、腰環(huán)、標準節(jié)、套架、裝配式基礎（含底架基礎、基礎底塊）等 。 雙平臂落地抱桿根據輸電鐵塔具有空心結構以及塔件對塔身軸心對稱布置的特點，將抱桿坐落于塔身中心的抱桿基礎或底座上。通過兩側水平臂上電動牽引的小車實現變幅，既可以采

20、用雙側平衡起吊，也可以單側起吊。1起吊滑車；2抱桿拉線；3雙鉤緊線器；4腰環(huán)；5塔材；6提升系統(tǒng)；7控制繩；8變幅系統(tǒng)；9起吊繩、變幅繩；10-搖臂；11-抱桿主體落地平搖臂抱桿結構圖五、桿塔組立施工裝備及施工工藝30落地雙平臂抱桿落地雙平臂抱桿大致分三種型號分別為ZBL-2P-21/5、ZBL-2P-21/8和ZBL-2P-24/8，技術參數見右表。 抱桿型號ZBL-2P-21/5ZBL-2P-21/8ZBL-2P-24/8額定起重力矩80100120最大不平衡力矩404060起升高度最大使用高度150150150工作時最大獨立高度212124最大懸臂高度212124最大起重量588工作幅度

21、最小幅度2/22.5/2.52/2最大幅度21/2121/2124總功率38.47276五、桿塔組立施工裝備及施工工藝31落地單動臂抱桿 落地單動臂抱桿共分兩種型號分別為ZBL-DY-50、ZBL-DY-160。 使用時分獨立狀態(tài)和附著狀態(tài)兩種工況，分別對應不同的高度和起升角。技術參數見右表。抱桿型號ZBL-DY-50ZBL-DY-160額定起重力矩50160使用高度附著狀態(tài)抱桿高度150抱桿高度150最大起升高度（仰角155/170最大起升高度（仰角155/172使用高度獨立狀態(tài)抱桿高度21抱桿高度25最大起升高度（仰角26/41最大起升高度（仰角29/46附著時最大懸臂高度21最大起重量4

22、8最大起重量時幅度1.5-12.52.5-20最大幅度20.824最大幅度時起重量2.36.5工作工況仰角對應幅度最小仰角對應最大幅度15最小仰角對應最大幅度15/24m最大仰角對應最大幅度88.3最大仰角對應最大幅度87總功率26.568收臂后吊臂頂部尺寸23532805收臂后回轉位置尺寸26583065五、桿塔組立施工裝備及施工工藝32 抱桿類型的不同，對應的施工工藝有所差異，但整體工法類似。主要為抱桿組立、塔材吊裝、抱桿提升、塔身吊裝、曲臂吊裝、橫擔吊裝、抱桿撤除等。 抱桿組塔的施工工藝流程如右。五、桿塔組立施工裝備及施工工藝33 流動式起重機作為機械化程度強、平安性能好、施工效率高的施

23、工裝備，目前在線路的組塔施工中得到了較為廣泛應用。 按照平丘地區(qū)與山區(qū)的不同地形，使用2類不同的起重機（分別是輪式和履帶式），形成施工工藝的標準化流程如右。五、桿塔組立施工裝備及施工工藝34接地施工裝備分類接地施工的不同主要依據接地型式而異，主要分水平接地施工和垂直接地施工。水平接地施工裝備又分開挖類與非開挖類。開挖類裝備包括：鏈式挖溝機、挖掘機等。非開挖類設備：水平定向鉆機、垂直鉆機等。接地施工特點線路接地施工，主要影響因素為地質、地貌條件及道路通行條件。如何選擇？1.根據接地型式選擇不同裝備；2.根據地面植被情況、道路交通條件及地質條件選擇。 如何選擇？六、接地施工裝備及施工工藝35六、接

24、地施工裝備及施工工藝 水平接地施工裝備1. 分類及特點：按照開挖類與非開挖類分：開挖類有鏈式挖溝機（適用平地和不含石塊或巖石等地質條件場地，需要有進場道路）和小型履帶式（輪式）挖掘機（適合于平地或起伏較平緩的山地，需要施工進場道路）；非開挖類有水平定向鉆機（適用于平地或起伏較平緩的山地且較松軟地質（不具備穿巖能力，遇到塊石或巖層需繞道，需要有進場道路，對環(huán)境破壞?。?. 線路需求：水平接地體是在地中水平鋪設直徑為1012mm熱鍍鋅圓鋼，埋深為0.61.0m，敷設方式為環(huán)形和放射形。3. 技術參數：鏈式開溝機：開溝寬度為1040cm，最大開溝深度為160cm，開溝速度 每小時可達100300m

25、。配套拖拉機功率2595馬力，工作速度50500m/h。 小型履帶式（輪式）挖掘機：鏟斗容量在0.044m30.23m3,重量約在26t。 水平定向鉆機：最大推拉力180kN;扭矩6kNm；最大推拉速度23m/min 36 水平接地施工裝備4. 結構組成：鏈式挖溝機：鏈輪、動力系統(tǒng)、拖拉機底盤等組成； 小型挖掘機：發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、工作裝置、底盤、電氣控制系統(tǒng)等組成； 水平定向鉆機：發(fā)動機、底盤、錨固裝置、鉆架、動力頭、虎鉗、泥漿系統(tǒng)組成。5. 優(yōu)化改進設計：水平定向鉆機作為一種非開挖設備對環(huán)境破壞小，機械化程度高的設備，在接地敷設中尤為適用，但目前此類設備入巖能力差，體積過大。經設計計算該設

26、備形成技術參數： 水平鉆機優(yōu)化改進設計技術參數六、接地施工裝備及施工工藝37 水平接地施工裝備 鏈式挖溝機 水平定向鉆機 挖掘機六、接地施工裝備及施工工藝38 水平接地施工裝備施工工藝開挖類接地施工工藝開挖類接地施工工藝六、接地施工裝備及施工工藝39 垂直接地施工裝備1. 分類及特點：包括履帶式垂直鉆機（適用于沼澤地以外的常見地形地貌下的施工環(huán)境）；電動潛孔鉆機（適用于大直徑炮孔作業(yè)）；巖石錨桿鉆機（適用于錨桿基礎成孔）2. 線路需求：1）垂直接地體為L5*50角鐵、20銅覆鋼鋼棒埋深2.05.0m需要垂直接 地孔孔徑為3060mm。 2）垂直接地體為石墨模塊。方型模塊水平埋設埋深為0.6m；圓形模塊直 徑為150mm，埋設深度為1.5m。3. 技術參數：履帶式垂直鉆機：鉆孔直徑跟管114219mm，潛孔105200mm，深 度可達40m；鉆機重量6t. 電動潛孔鉆機：鉆孔直徑6080mm，深度可達15m，重量（不含空壓 機）約100kg。 巖石錨桿鉆機：鉆孔直徑78168mm，深度可達60m，重量達450kg。 六、接地施工裝備及施工工藝40 垂直接地施工裝備 履帶式垂直鉆機 電動錨桿鉆機 巖石錨桿鉆機垂直接地施工工藝六、接地施工裝備及施工工藝41七、張力架線施工裝備及施工工藝 導引繩展放用多旋翼飛行器標準化 多旋翼