14_机械化施工的推广与应用(PPT47页)

1、机械化施工的推广与应用中国电力科学研究院2016年8月0一、技术需求 机械化施工的目的在于提高线路施工的机械化水平，提高施工作业平安及施工效率。 输电线路施工包含1.临时道路修建；2.物料运输；3.基础施工；4.混凝土浇筑；5.铁塔组立；6.架线施工；7.接地施工等七大工序。 采用机械化施工的目标为标准化设计、机械化装备及流水线作业。保证各工序间上下衔接，逻辑有序，实现施工效率最大化。1一、技术需求2 我国特高压线路工程是世界电力工业输电技术开展的领跑者，工程建设任务重、技术新、难度大、挑战性强。随着电力建设的快速开展，近几年我国建设完成了多条特高压交、直流输电线路工程。特高压输电线路是迄今为

2、止世界上最高电压等级的线路。2一、技术需求3 随着特高压输电线路电压等级的提高，因铁塔荷载大、塔型尺寸大，基础作用力相应增大，原状土掏挖基础坑深、直径均有明显的加大，土方工程量明显增多，施工人员劳动强度大、施工速度慢。且由于开挖深度大，易发生孔壁塌方、落物伤人等平安事故，因此人工掏挖的施工难度及平安风险进一步加大。3 另外在山区岩石基坑开挖中由于根本上不推荐使用爆破方式，采用较多的还是人工手持风镐开挖的方式，施工效率低、劳动强度大、粉尘飞扬环境差，存在较高的平安隐患、职业病隐患，对施工平安、进度、人员职业健康等影响较大。4一、技术需求4 而特高压输电线路铁塔基础施工现场具有分散性，且受到地形、

3、地质、运输条件等制约和影响，如在山区与丘陵地带，大型施工设备和机具难以进入铁塔基础施工现场，钢筋、混凝土等基础原材料运输困难；而在软土地区则又因水网密布造成大型施工机具同样难以进入现场，与其它行业相比基础施工比较困难，从而使得特高压输电线路基础施工机械化程度低、施工效率低。5一、技术需求5 根据社会开展及电网建设技术的开展趋势，对劳动者的保护要求日益提高，未来电网建设将更大程度的依赖机械化、自动化的施工方法及设备，克服人凿和爆破作业对基础周围岩石基面、林木植被的损害，减轻施工人员劳动强度，减少粉尘污染伤害。通过应用和推广基础设计及机械化钻孔机具可减少人工挖桩的平安隐患，大大提高施工效率，同时到

4、达环保、减少污染的目的。6一、技术需求6二、临时道路修建施工装备及施工工艺常规道路修建设备（1）土石方机械：如推土机、铲运机、挖掘机等；（2）路面工程机械：如稳定土拌和机、厂拌设备、水泥混凝土摊铺机等。线路临时道路需求能够便于施工设备进、转场及物料运输的临时道路需求即可：宽度3m；坡度20%;弯曲直径23m；地基承载力20kPa如何匹配？ 1.选用小型化具有一机多用的设备； 2.满足临时道路修建需求；选用挖掘装载机，同时具备推土、铲运、挖掘、装载、碾压、凿岩、开沟等功能。根据参数计算选配适宜的挖掘装载机。7 挖掘装载机1. 工作原理：一种机体前部装有装载装置，机体后部装有反铲挖掘装置的自行式机

5、械。2. 结构组成：动力及传动系统、液压系统、挖掘臂、装载臂、驾驶室及下车等组成。起中挖掘臂由由动臂、斗杆、铲斗及液压系统组成一组连杆机构；装载臂局部的工作装置由铲斗、动臂、摇臂、连杆（或托架）及液压系统等组成。 挖掘装载机二、临时道路修建施工装备及施工工艺8 挖掘装载机3. 选型设计：由于挖掘装载机属于市场较为成熟产品，需结合线路需求，选取适宜型号的机型。经过选型比对选取WZ30-25型的挖掘装载机。4.结构参数：对于WZ30-25的结构参数如由表所示WZ30-25 结构参数二、临时道路修建施工装备及施工工艺9 挖掘装载机5. 机具选配：挖掘装载机可根据需要更换机具实现其他功能。如四合一铲斗

6、、液压破碎锤、钻孔器、推雪铲等。6. 综合效益：经济性上防止购置或租赁多套大型装备，节约本钱；平安性上单车作业较多种装备作业指挥、协调及人员配合上均简化；工效上无需各工况之间的交接配合，直接更换机具，缩短工作时间。四合一铲斗液压破碎锤 推雪铲二、临时道路修建施工装备及施工工艺10 挖掘装载机施工工艺1.挖掘装载机的运输 长距离运输：依靠平板车；短距离运输：自行走方式2.现场施工工艺包括： 基底处理：需使用到四合一铲斗、液压破碎锤等。 分层填筑：需使用四合一铲斗等。 摊铺、整平：需使用四合一铲斗和自卸车。 碾压：需使用振动夯。 挖掘装载机施工现场二、临时道路修建施工装备及施工工艺11灌注桩施工装

7、备分类灌注桩基础施工主要应用方法为钻孔灌注桩，其适用装备包括：回转钻机、潜水钻机、旋挖钻机、冲孔钻机等，使用的地质、地形均有所差异。灌注桩基础特点基础多处于地下水位较高区域，基础直径一般在12m，深度一般控制在25m以内，地质条件从砂土、卵石到岩层等均有分布。如何选择？ 1.满足灌注桩基础施工需求； 2.满足综合效益好、机械程度高、平安性能优越的原则； 结合装备特点选取旋挖钻机及回转钻机类装备进行研究。 回转钻机：适用多种地质条件，费用较低，但污染严重。 旋挖钻机:施工效率高，平安性高，但费用及体积较大。 根据参数计算选配适宜的回转钻机或旋挖钻机。 三、基础施工装备及施工工艺 灌注桩基础施工装

8、备及施工工艺研究12 灌注桩基础施工装备及施工工艺研究 回转钻机1. 工作原理：由动力装置带动钻机回转装置转动，从而带动带有钻头的钻杆移动，由钻头切削土壤。根据泥浆循环方式的不同，分为正循环和反循环两种。2. 结构组成：由发电机、机架、钻杆、变速箱、泥浆泵等部件构成。采用汽车底盘实现行走。 车载式回转钻机三、基础施工装备及施工工艺13 回转钻机3.技术参数：如右所示，系列化钻机参数。4.适用性：根据循环方式不同可适用于土层、砂层、卵石层、砂卵石夹层、岩石层等。5.施工工艺： 测量放线 护筒埋设 泥浆制备 成孔 清孔 钢筋笼加工及吊装 灌注水下混凝土项目参数钻孔直径（mm）40025004001

9、500钻孔深度（mm）200200柴油发电机（功率）（kW）10075主轴动力（kW）2215泥浆泵动力（kW）3730主轴扭矩（Nm）4200042000钻杆类型（Nm）21981688泥浆泵抽量（Nm）420m3/h320m3/h塔架高度（m）66整机轮廓（长宽高）（m）运输状态8.52.52.87.52.32.8工作状态8.52.76.57.52.56.5整机重量（t）17.514 系列化回转钻机技术参数 灌注桩基础施工装备及施工工艺研究三、基础施工装备及施工工艺14 灌注桩基础施工装备及施工工艺研究 旋挖钻机1. 工作原理：利用动力头旋转产生扭矩带动钻杆转动实现成孔的机械设备。2. 结

10、构组成：按照国网公司目前已经实现的系列化旋挖钻机组成主要包括动力头、主卷扬、上车机构、下车机构（分轮式和履带两种）、驾驶室等。旋挖钻机三、基础施工装备及施工工艺15 灌注桩基础施工装备及施工工艺研究 旋挖钻机3.技术参数及适用性：如右所示，系列化钻机参数。4.运输：综合型/中型旋挖钻机进转场采用平板车；小型旋挖钻机自行走方式。4.施工工艺： 施工装备 钻机就位 护筒埋设 成孔 钢筋笼加工及吊装 浇筑混凝土 起拔护筒，继续浇筑 基础拆模养护 系列化旋挖钻机技术参数三、基础施工装备及施工工艺16装配式基础标准化施工工艺分坑开挖基坑操平、找正底梁安装底板安装立柱吊装防腐处理回填质量保证措施1）组织措

11、施 推行全面质量管理，开展全员、全过程的质量管理活动，建全质量保证体系，并在体系的运行过程中不断完善。 广泛开展全面质量管理活动，重点部位和关键工序设质量管理员。 实行逐级技术交底制度，加强质量教育，提高全体职工的质量意识。2）技术措施 组建精干的测量队伍，并配置先进测量仪器；对已测放的桩位和施工用临时水准点，派专人定期复核并做检查记录。 强化计量管理，保证量值传递准确，计量器具按规定送检，并作好记录。 加强资料收集工作，跟随工程进度积累和保存对应的资料、文件和通知等，在整理编集竣工资料时应做到统一、标准和符合有关规定。三、基础施工装备及施工工艺17掏挖基础标准化施工工艺质量保证措施1）基础施

12、工的质量是线路施工质量的保证，其质量应满足有关施工及验收标准的要求。2）原材料的质量控制。3）基坑挖钻应保证坑底的尺寸和坑的深度。4）支模前应检查钢筋的型号、尺寸及数量是否正确。5）混凝土的搅拌应均匀，每次搅拌时间应满足相关标准要求。 6）混凝土应根据当时的气温及时养护 7）基础拆模 8）基础外表清理应防止基础附近积水。三、基础施工装备及施工工艺18灌注桩基础标准化施工工艺回转钻机机械化成孔工艺三、基础施工装备及施工工艺19灌注桩基础标准化施工工艺旋挖钻机湿法机械化成孔工艺三、基础施工装备及施工工艺20灌注桩基础标准化施工工艺旋挖钻机套管护壁机械化成孔工艺三、基础施工装备及施工工艺21岩石基础

13、标准化施工工艺质量保证措施1）钻孔时，应定时观察钻杆倾斜角度，如发生倾斜，调节钻架斜拉杆使钻杆保持垂直。 2）地脚螺栓或锚筋在安装前应除去浮锈及油污，保证外表清洁。 3）锚孔成孔后应尽快组织混凝土浇注。 4）灌注和捣固时不应碰撞锚杆，浇筑后禁止摇晃锚杆。 5）承台浇注完成后，按要求标高抹面，要求一次成型，防止二次抹面。 三、基础施工装备及施工工艺22四、混凝土施工装备及施工工艺混凝土施工装备分类混凝土施工主要包括混凝土制备和输送、泵送、灌注及振捣等。施工装备包括混凝土搅拌装备、泵送装备及振捣装备的。线路混凝土施工特点线路的混凝土施工，相对其他行业，单基基础的土方量小且塔位分散，对道路条件较好区

14、域可直接选用商混，但多数区域还需现场搅拌。此外在山区等道路较差区域施工，还面临大型设备无法进场等问题。如何选择？1.设备轻小型化，保证设备能够进场。2.保证现场混凝土的搅拌质量，混凝土能够顺利浇筑等。 需要根据基础浇筑需求计算满足其施工能力的混凝土施工装备的性能参数，然后选取适宜的施工装备、 23 混凝土搅拌装备1. 分类及特点：按照作业方式分为周期式和连续式；按照搅拌原理分为自落式（生产效率低，一般适合搅拌塑性混凝土）和强制式（拌合质量好，效率高，特别适于拌合干硬性混凝土和轻质骨料的混凝土）；按卸料方式分为倾翻式和不倾翻式等。2. 线路需求：满足临时道路的通行要求、出料容量满足连续浇筑需求、

15、满足长期露天使用的稳定性、经济性。3. 技术参数：包括额定容量、工作时间、搅拌转速和生产率等。 由于混凝土搅拌装备为成熟产品，且现场多使用塑性混凝土。根据需求计算，选取JZ型双锥反转出料搅拌机。其由上料系统及底盘、搅拌系统等组成，适宜用于搅拌粒径不超过80mm的重骨料、塑性和低流动性混凝土。四、混凝土施工装备及施工工艺研究24 混凝土搅拌装备4. 技术参数：选取JZ350作为适宜装备，参数如下： 型号出料量进料量生产率m/h骨料最大粒径拌筒电机功率拌筒或轴转速整机质量JZ3500.350.561214605.5121720005. 施工工艺（1）施工准备：包括设备进场及现场固定等。（2）搅拌作

16、业：包括上料和卸料工序。（3）清洗：清洗设备。四、混凝土施工装备及施工工艺25 混凝土泵送装备1. 分类：按照功能的不同混凝土输送泵可分为臂架泵、车载泵、搅拌一体泵、拖泵等几种类型。2. 工作原理：利用压力将预拌混凝土沿输送管道连续输送至混凝土浇注现场的机械，能同时完成水平和垂直输送混凝土。3. 线路需求：设备能通过临时道路、轻量化、泵送压力及高度满足使用需求、满足野外作业条件（无电源等）。4. 技术参数：包括输送排量、出口压力、电机功率和分配阀形式等，根据计算，对不同的使用工况选择不用的装备。列举局部柴油泵车的参数如下： 混凝土泵四、混凝土施工装备及施工工艺26 混凝土泵送装备5. 施工工艺

17、 柴油动力混凝土泵车参数泵送设备进场管道安装调试塌落度检测管道冲水混凝土输送清洗管道撤除设备退场四、混凝土施工装备及施工工艺27 混凝土振捣装备1. 分类：按频率分为高、中、低频；按动力来源分为电动、风动及内燃机等；按传动方式分内部、外部及振动台等。振捣装置具有体积小、重量轻、可移动，作用半径大等特点。2. 工作原理：一种借助动力通过一定装置作为振源产生频繁的振动，并使这种振动传给混凝土，以振动捣固混凝土的设备。3. 线路需求：应具有轻型化、结构紧凑、故障率等特点，振动器线路长度不小于5m。一般选用插入式的内部振捣设备。4. 技术参数：包括棒头直径、频率和振幅等。具体插入式的技术参数如下表所示

18、： 插入式振动器四、混凝土施工装备及施工工艺28 混凝土振捣装备5. 施工工艺振捣设备进场安装调试振捣作业完工清洗设备退场 棒头直径（mm）推荐的频率（次)推荐的振幅（mm）近似的作用半径（mm） 每个振捣器的近似生产率（m/）振捣器的用途183S10000150000.40.8761520.84用于捣实很薄的构件和有限位置中的塑性和高流态混凝土。可用作较大振捣器的补充，特别是在预应力构件型模中钢线和沟槽密集的地方。也可用以制作实验室试样。31639000135000.51.01272542.37.7用于捣实薄的墙、柱、梁、预制柱、薄板和建筑物接缝中的塑性混凝土。可在受限制的部位用作较大振捣器

19、的补充。51898000120000.61.31783564.615用于捣实一般结构物如墙、柱、梁、预应力桩及重型板中的低流态混凝土坍落度在）。用以在大体积混凝土及铺筑路面的模板附近进行辅助振捣。可装成振捣器组以便在铺筑路面时迸行全断面的插人振捣。振捣装置的技术参数四、混凝土施工装备及施工工艺29落地双平臂抱杆 主要包括起重臂、塔顶、载重小车、吊钩、上支座、下支座、回转塔身、腰环、标准节、套架、装配式基础（含底架基础、基础底块）等 。 双平臂落地抱杆根据输电铁塔具有空心结构以及塔件对塔身轴心对称布置的特点，将抱杆坐落于塔身中心的抱杆基础或底座上。通过两侧水平臂上电动牵引的小车实现变幅，既可以采

20、用双侧平衡起吊，也可以单侧起吊。1起吊滑车；2抱杆拉线；3双钩紧线器；4腰环；5塔材；6提升系统；7控制绳；8变幅系统；9起吊绳、变幅绳；10-摇臂；11-抱杆主体落地平摇臂抱杆结构图五、杆塔组立施工装备及施工工艺30落地双平臂抱杆落地双平臂抱杆大致分三种型号分别为ZBL-2P-21/5、ZBL-2P-21/8和ZBL-2P-24/8，技术参数见右表。 抱杆型号ZBL-2P-21/5ZBL-2P-21/8ZBL-2P-24/8额定起重力矩80100120最大不平衡力矩404060起升高度最大使用高度150150150工作时最大独立高度212124最大悬臂高度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总功率38.47276五、杆塔组立施工装备及施工工艺31落地单动臂抱杆 落地单动臂抱杆共分两种型号分别为ZBL-DY-50、ZBL-DY-160。 使用时分独立状态和附着状态两种工况，分别对应不同的高度和起升角。技术参数见右表。抱杆型号ZBL-DY-50ZBL-DY-160额定起重力矩50160使用高度附着状态抱杆高度150抱杆高度150最大起升高度（仰角155/170最大起升高度（仰角155/172使用高度独立状态抱杆高度21抱杆高度25最大起升高度（仰角26/41最大起升高度（仰角29/46附着时最大悬臂高度21最大起重量4

22、8最大起重量时幅度1.5-12.52.5-20最大幅度20.824最大幅度时起重量2.36.5工作工况仰角对应幅度最小仰角对应最大幅度15最小仰角对应最大幅度15/24m最大仰角对应最大幅度88.3最大仰角对应最大幅度87总功率26.568收臂后吊臂顶部尺寸23532805收臂后回转位置尺寸26583065五、杆塔组立施工装备及施工工艺32 抱杆类型的不同，对应的施工工艺有所差异，但整体工法类似。主要为抱杆组立、塔材吊装、抱杆提升、塔身吊装、曲臂吊装、横担吊装、抱杆撤除等。 抱杆组塔的施工工艺流程如右。五、杆塔组立施工装备及施工工艺33 流动式起重机作为机械化程度强、平安性能好、施工效率高的施

23、工装备，目前在线路的组塔施工中得到了较为广泛应用。 按照平丘地区与山区的不同地形，使用2类不同的起重机（分别是轮式和履带式），形成施工工艺的标准化流程如右。五、杆塔组立施工装备及施工工艺34接地施工装备分类接地施工的不同主要依据接地型式而异，主要分水平接地施工和垂直接地施工。水平接地施工装备又分开挖类与非开挖类。开挖类装备包括：链式挖沟机、挖掘机等。非开挖类设备：水平定向钻机、垂直钻机等。接地施工特点线路接地施工，主要影响因素为地质、地貌条件及道路通行条件。如何选择？1.根据接地型式选择不同装备；2.根据地面植被情况、道路交通条件及地质条件选择。 如何选择？六、接地施工装备及施工工艺35六、接

24、地施工装备及施工工艺 水平接地施工装备1. 分类及特点：按照开挖类与非开挖类分：开挖类有链式挖沟机（适用平地和不含石块或岩石等地质条件场地，需要有进场道路）和小型履带式（轮式）挖掘机（适合于平地或起伏较平缓的山地，需要施工进场道路）；非开挖类有水平定向钻机（适用于平地或起伏较平缓的山地且较松软地质（不具备穿岩能力，遇到块石或岩层需绕道，需要有进场道路，对环境破坏小）。2. 线路需求：水平接地体是在地中水平铺设直径为1012mm热镀锌圆钢，埋深为0.61.0m，敷设方式为环形和放射形。3. 技术参数：链式开沟机：开沟宽度为1040cm，最大开沟深度为160cm，开沟速度 每小时可达100300m

25、。配套拖拉机功率2595马力，工作速度50500m/h。 小型履带式（轮式）挖掘机：铲斗容量在0.044m30.23m3,重量约在26t。 水平定向钻机：最大推拉力180kN;扭矩6kNm；最大推拉速度23m/min 36 水平接地施工装备4. 结构组成：链式挖沟机：链轮、动力系统、拖拉机底盘等组成； 小型挖掘机：发动机、液压系统、工作装置、底盘、电气控制系统等组成； 水平定向钻机：发动机、底盘、锚固装置、钻架、动力头、虎钳、泥浆系统组成。5. 优化改进设计：水平定向钻机作为一种非开挖设备对环境破坏小，机械化程度高的设备，在接地敷设中尤为适用，但目前此类设备入岩能力差，体积过大。经设计计算该设

26、备形成技术参数： 水平钻机优化改进设计技术参数六、接地施工装备及施工工艺37 水平接地施工装备 链式挖沟机 水平定向钻机 挖掘机六、接地施工装备及施工工艺38 水平接地施工装备施工工艺开挖类接地施工工艺开挖类接地施工工艺六、接地施工装备及施工工艺39 垂直接地施工装备1. 分类及特点：包括履带式垂直钻机（适用于沼泽地以外的常见地形地貌下的施工环境）；电动潜孔钻机（适用于大直径炮孔作业）；岩石锚杆钻机（适用于锚杆基础成孔）2. 线路需求：1）垂直接地体为L5*50角铁、20铜覆钢钢棒埋深2.05.0m需要垂直接 地孔孔径为3060mm。 2）垂直接地体为石墨模块。方型模块水平埋设埋深为0.6m；圆形模块直 径为150mm，埋设深度为1.5m。3. 技术参数：履带式垂直钻机：钻孔直径跟管114219mm，潜孔105200mm，深 度可达40m；钻机重量6t. 电动潜孔钻机：钻孔直径6080mm，深度可达15m，重量（不含空压 机）约100kg。 岩石锚杆钻机：钻孔直径78168mm，深度可达60m，重量达450kg。 六、接地施工装备及施工工艺40 垂直接地施工装备 履带式垂直钻机 电动锚杆钻机 岩石锚杆钻机垂直接地施工工艺六、接地施工装备及施工工艺41七、张力架线施工装备及施工工艺 导引绳展放用多旋翼飞行器标准化 多旋翼