奇峰线路机械化施工专项设计G.docx

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奇峰线路机械化施工专项设计G

哈牡铁路电气化改造奇峰牵引站220千伏线

路工程机械化施工专项设计

牡丹江电力经济技术研究所

牡丹江电力设计院

工程咨询乙级资质证书工咨乙20920070004

电力工程设计乙级证书A223003739

2017年3月牡丹江

4.4注意合理分段13

4.5施工道路及作业场地要求

一、工程概况

1.1建设规模

本工程为220千伏奇峰甲乙线，单双回混合架设，线路总长为60.3km。

线路跨越220千伏线路四次，110千伏及以下线路30次；跨越G10高速4次，跨越拟建高速铁路4次，跨越拟建电气化铁路2次。

序号

项目

工程情况

路径长度（km）

（1）奇峰甲乙线，线路全长0.456km

（2）奇峰甲线，线路全长29.406km

（3）奇峰乙线，线路全长30.348km

架设方式

单、双混合

导线选型

JL/G1A-400/35

地线选型

OPGW、JLB40-120

设计风速（m/s）

29m/s

覆冰厚度（mm）

10mm

地形比例

平地27.2%，丘陵29.8%，山地43%。

1.2路径描述

图一路径图

线路起点为海林变220kV出线构架，向北出线后连续右拐，到达岭东村西南侧。

左转一直向东方向前行，在岭东村东南侧左拐向东北行进，跨越G10哈牡高速、正在建设的哈牡高铁后至斗银村西北侧。

左转后向一直向西行进，至平和村西北侧。

线路在此左转，再次跨过G10哈牡高速后左转，跨越正在建设的哈牡高铁直至永丰村西北，向西南方向前行至既有铁路北侧，在此左转直至最终进入奇峰牵引站，线路总长60.3千米，双回线路长0.456千米，单回路总长59.844千米。

其中，奇峰甲线全长29.406千米，奇峰乙线全长30.438千米。

1.3地形、地质

拟建线路位于海林市郊，海林市位于长白山脉北端中低山区，根据中国工程地质分布图，属完达山--张广才岭低山丘陵工程地质亚区。

拟建工程线路沿途主要均为位于低山、坡地，高差相差不是很大，少数地段处于河漫滩上。

线路沿线上覆地层主要以第四系冲积、洪积成因的堆积物为主，岩性主要为粉质粘土、粉土、砂土等；下伏为不整合的白垩系地层，岩性主要为泥岩、泥质砂岩等。

据调查，下伏基岩埋深一般大于50m。

线路沿线上覆地层以粘性土为主，基坑直立性较好。

对于平地、坡地、岗地地段的杆塔，建议采用开挖式基础；对靠近河漫滩地势低洼的地段建议采用桩基础。

线路沿线地基土最大冻结深度为2.05m；标准冻结深度为1.94m。

塔位基础设计时应考虑

通过勘察，拟建场地的地层结构具有一定的规律性，其堆积形成过程中的相变较为明显，岩土性质在在水平及垂直方向的演变遵循一定的规律，场地土坡积相呈现。

第四系地层为表土、粉质粘土夹砾、粉质粘土混砂。

通过勘察及所收集区域资料综合分析，本场地未见其它结构活动痕迹（泥石流、断裂等）及其它外动力地质作用影响，该场地属较稳定场地，可进行工程建筑。

本次勘察范围内，地下水位埋深0.5-3.8米。

按照国家地震局有关要求，本地区抗震烈度为六级，属于抗震有力地段。

本工程将根据以上不同地质条件采用不同的基础形式。

结合以往线路的设计、施工经验，综合考虑在山地地带采用掏挖基础，平地丘陵主要采用直柱大板式柔性基础、台阶基础，靠近河岸边处可考虑采用灌注桩基础等。

1.4交通运输情况

本工程机械化施工地段地处海林市区周边区域，临近G10国道，有多条乡道穿过，交通较为便利，运输方便。

1.5气象条件

风速：

29m/s（10m高）,导线设计覆冰厚度为10mm，地线覆冰厚度为15mm。

1.6导地线

导线LGJ-400/35钢芯铝绞线，地线两根，一根为JLB40-120，一根为OPGW-24B1-120复合地线光缆。

1.7防雷及绝缘

本工程线路采取的主要防雷保护措施为：

1）防雷的主要措施：

本线路全线架设双地线。

2）杆塔上地线对导线的保护角：

3）杆塔上两根地线间距离不超过导地线间垂直距离的5倍；

4）在一般档距的档距中央，导地线间净空距离S满足：

S≥0.012L＋1（m）L为档距，m；

注：

计算条件为＋15℃气温、无风、无冰。

根据2014年版《黑龙江省电力系统污区分布图》，结合沿线现场调查情况，本工程路径沿线为c或d级污秽区。

根据国网公司18项反措，配置绝缘考虑，将来几年的污秽区发展情况适当留有裕度，绝缘配置时提高一个级别，即按d级上限配置，本工程即按此标准配置绝缘。

三跨地段采用独立耐张段，直线塔独立单挂点双联串。

本工程导线悬垂绝缘子推荐使用悬式复合绝缘子，耐张绝缘子在Ⅲ级污区推荐使用盘形悬式玻璃绝缘子，（水田地段采用盘形悬式陶瓷绝缘子）跳线绝缘子推荐使用防风偏绝缘子，进出线档推荐使用盘形悬式陶瓷绝缘子。

1.8塔型及杆塔数量

根据本工程选定的路径方案及沿线地形、气象条件、导地线型号，综合分析比较各类塔型的技术条件、经济指标后，根据“国家电网公司输电线路铁塔通用设计”原则和精神，本工程选用《国家电网公司输变电工程通用设计220kV输电线路分册（2011版）》中的2K1和2J2模块的系列铁塔及《国家电网公司输变电工程通用设计电气化铁路供电工程杆塔分册（2015版）》2N4模块的系列铁塔，适宜机械化施工的铁塔共计117基。

其中：

奇峰甲线表1-1

序号

塔型

水平

档距

垂直

档距

度数

呼称高

数量

2N4-ZM1

350

450

2N4-ZM1

350

450

2N4-ZM1

350

450

2N4-ZM2

410

550

2N4-ZM2

410

550

2N4-ZM2

410

550

2N4-ZM2

410

550

2N4-ZM3

500

650

2N4-ZMK

410

550

2N4-ZMK

410

550

2N4-J1

400

550

0～20

2N4-J1

400

550

0～20

2N4-J2

400

550

20～40

2N4-J3

400

550

40～60

2N4-J4

400

550

60～90

2N4-J4

400

550

60～90

2N4-J4

400

550

60～90

2N4-DJC1

350

650

0～40

2N4-DJC1

350

650

0～40

2N4-DJC1

350

650

0～40

合计

57基

奇峰乙线表1-2

序号

塔型

水平

档距

垂直

档距

度数

呼称高

数量

2K1-ZM1

350

450

2K1-ZM1

350

450

2K1-ZM1

350

450

2K1-ZM1

350

450

2K1-ZM2

410

550

2K1-ZM2

410

550

2K1-ZMK

410

550

2K1-ZMK

410

550

2K1-J1

450

550

0～20

2K1-J1

450

550

0～20

2K1-J1

450

550

0～20

2K1-J2

450

550

20～40

2K1-J3

450

550

40～60

2K1-J4

450

550

60～90

2K1-J4

450

550

60～90

2K1-J4

450

550

60～90

2K1-DJ

350

500

0～90

2K1-DJ

350

500

0～90

2K1-DJ

350

500

0～90

合计

60基

1.9基础型式及数量

本工程适宜机械化施工地段采用的基础型式主要有直柱板式柔性基础、刚性台阶基础、灌注桩基础等共计117基,其中：

奇峰甲线表1-3

序号

塔型

呼称高

基础型式

数量

2N4-ZM1

ZM1RC

2N4-ZM1

2N4-ZM2

ZM2RC

2N4-ZM2

2N4-ZM3

ZM3RC

2N4-ZMK

ZMKC

2N4-ZMK

2N4-J1

J1C1

2N4-J1

J1C2

2N4-J2

J2C

2N4-J3

J3C

2N4-J4

J4C

2N4-J4

2N4-DJC1

DJC1C1

2N4-DJC1

DJC1C2

合计

57基

奇峰乙线表1-4

序号

塔型

呼称高

基础型式

数量

2K1-ZM1

ZM1RC

2K1-ZM1

2K1-ZM2

ZM2RC

2K1-ZM2

2K1-ZMK

ZMKC

2K1-ZMK

2K1-J1

J1C1

2K1-J1

J1C2

2K1-J1

J1C1

2K1-J2

J2C

2K1-J3

J3C

2K1-J4

J4C

2K1-J4

2K1-DJ

DJC1

2K1-DJ

DJC2

2K1-DJ

合计

60基

1.10接地型式及数量

本工程线路所经地区均为非居民区，所有铁塔逐基接地，埋设接地装置，接地装置的型式按方环加射线设计，接地材料采用ф12圆钢，四接地引下线用螺栓与铁塔的四个塔脚相联,采用ф12镀锌圆钢。

全线路适宜机械化施工地段共计117基铁塔，其中T6型接地型式23基，TF6型接地型式94基。

其中：

奇峰甲线表1-5

序号

塔型

呼称高型式

接地型式

数量

2N4-ZM1

T6/TF6

2/1

2N4-ZM1

T6/TF6

1/6

2N4-ZM1

T6/TF6

4/8

2N4-ZM2

TF6

2N4-ZM2

TF6

2N4-ZM2

TF6

2N4-ZM3

TF6

2N4-ZMK

TF6

2N4-ZMK

T6/TF6

1/1

2N4-J1

TF6

2N4-J2

TF6

2N4-J3

2N4-J4

T6/TF6

1/2

2N4-J4

TF6

2N4-J4

TF6

2N4-DJC1

TF6

合计

T6型13基，TF6型44基

奇峰乙线表1-6

序号

塔型

呼称高型式

接地型式

数量

2K1-ZM1

T6/TF6

2/1

2K1-ZM1

TF6

2K1-ZM1

T6/TF6

3/13

2K1-ZM1

TF6

2K1-ZM2

TF6

2K1-ZM2

TF6

2K1-ZMK

TF6

2K1-ZMK

T6/TF6

1/1

2K1-J1

TF6

2K1-J1

TF6

2K1-J2

TF6

2K1-J3

2K1-J4

TF6

2K1-J4

TF6

2K1-DJ

TF6

2K1-DJ

TF6

合计

T6型10基，TF6型50基

二、路径方案比选及优化

本工程路径选择综合考虑机械化施工的因素，降低安全成本，提高施工效率。

依据现有的规程规范并且结合机械化施工特点，路径选择确定原则如下：

（1）综合考虑线路长度、地形地貌、地质、冰区、交通、施工、运行及地方规划等因素，进行多方案技术经济比较，做到安全可靠、环境友好、经济合理。

（2）采用机械化施工的杆塔位选择应以环境影响最小为原则，尽量避开因周边建、构筑物造成机械化施工困难的场地。

方案一：

本方案线路起点为海林变220kV出线构架，向北出线后连续右拐，到达岭东村西南侧。

左转一直向东前行，在岭东村东南侧左拐向北行进，跨越哈牡高速、正在建设的哈牡高铁后，左转经过斗银村北侧，之后一直向西行进，至平和村北侧山坡。

左转跨越哈牡高速、正在建设的哈牡高铁后右转，经永丰村西北，向西南方向前行至既有铁路北侧，在此左转直至最终进入奇峰牵引站，线路总长60.08千米。

方案二：

本方案线路起点为海林变220kV出线构架，向北出线后连续右拐，到达岭东村西南侧。

左转一直向东方向前行，在岭东村东南侧左拐向东北行进，跨越G10哈牡高速、正在建设的哈牡高铁后至斗银村西北侧。

左转后向一直向西行进，至平和村西北侧。

其中，奇峰甲线全长29.406千米，奇峰乙线全长30.438千米。

本工程两个路径方案均处于海林市周边，道路运输相对便利。

综合考虑道路通行情况、海林市规划指令性意见，选定方案二（单回线路J2~J6,J9~J11段）为机械化施工适宜路径。

三、导地线的运输、架设

3.1牵张场的设置、大小

本工程设计时结合机械化架线施工的特点，依据导线型式，牵引场、张力场大小，结合道路运输条件，对牵张场进行了初步确定，选择在地势平坦的区域，且应满足牵引机、张力机能直接运达到位的要求。

尽量利用已有道路，跨越220千伏线路、高铁、高速时采用独立耐张段，提高线路安全性，便于架线施工。

架线时，可直接优先选择临近道路的耐张塔位附近做为牵张场，尽量减少临时道路的修建。

本工程设立的牵引场尺寸为25m×20m，张力场尺寸为35m×20m，其中：

奇峰甲线表3-1

牵引段序号

牵引段设置

牵引段长度（m）

重要交叉跨越

J4-J9

1197

跨越35千伏线路一次

J9-J12

902

跨越220千伏线路一次

J12-J19

2127

跨越拟建高速铁路一次，高速公路一次

J19-J22

900

跨越220千伏线路一次

J22-J32

3312

J32-J45

3369

跨越110千伏线路一次

J45-J51

1202

跨越110千伏线路一次,高速公路一次

J51-J55

1312

跨越拟建高速铁路一次

J66-J72

1825

J91-J93

395

跨越普通铁路一次

J93-J96

643

奇峰乙线表3-2

牵引段序号

牵引段设置

牵引段长度（m）

重要交叉跨越

Y4-Y10

1588

跨越35千伏线路一次

Y10-Y14

1071

跨越220千伏线路一次,

Y14-Y21

2006

跨越拟建高速铁路一次，高速公路一次

Y21-Y24

920

跨越220千伏线路一次

Y24-Y35

3517

Y35-Y45

3178

跨越110千伏线路一次

Y47-Y53

1222

跨越110千伏线路一次,高速公路一次

Y53-57

1487

跨越拟建高速铁路一次

Y67-Y76

3067

Y90-Y92

506

跨越普通铁路一次

Y92-Y95

725

图二八角旋翼机图三八角旋翼机

导地线架设导引绳采用八角旋翼机展放，导线采用一牵一张力展放；直线塔紧线，耐张塔平衡挂线。

地线展放采用一牵一张力放线施工工艺，耐张塔紧线。

人员匹配：

牵引场、张力场各配备人员10人及15人（机械操作1人、吊车司机1人、技工2人、普工11人）。

根据放线区段塔基数量设置不同数量的人员在塔位、跨越架或其它重点区域看护，监视走板过滑轮情况。

典型成效：

按一个放线流程6公里考虑，需要7～10天。

3.2导地线及牵张设备的运输

3.2.1导地线运输

通过资料了解，结合现场实际运输情况，具体参数如下：

表3-3

导地线型号

单盘尺寸

每盘重量

运输设备

JL/G1A-400/35

2.2mx1.2m

3.3t

轻型卡车

JLB40-120

1.6mx1m

1.4t

轻型卡车

OPGW-24B1

1.5mx1m

1.2t

轻型卡车

注：

光缆盘重与尺寸具体视配盘情况决定，表中数值为最大值。

3.2.2牵张设备运输

本工程牵张设备选型如下：

表3-4

导线型号

主牵引绳直径（mm）

牵引绳破断力（kN）

机械类型

主要技术参数（kN）

机械尺寸

（mm）

重量

（kg）

JL/G1A-400/35

158

牵引机

3200*2200*2500

4650

张力机

1X40

3200*2000*2500

4320

选择的牵张设备场地地势比较平坦，可经局部平整即可满足牵引机、张力机运输要求。

导地线及牵张设备的运输可通过邻近的G10国道、牡海公路、乡道及通往各个牵引段的临时道路运输。

四、杆塔选型及优化

根据本工程选定的路径方案及沿线地形、气象条件、导地线型号，综合分析比较各类塔型的技术条件、经济指标后，以及根据“国家电网公司输电线路铁塔通用设计”原则和精神，本工程适宜机械化施工地段铁搭选用《国家电网公司输变电工程通用设计220kV输电线路分册（2011版）》中的2K1模块的ZM1、ZM2、ZMK型直线塔及J1~J4型耐张塔及《国家电网公司输变电工程通用设计电气化铁路供电工程杆塔分册（2015版）》2N4模块的ZM1、ZM2、ZM3、ZMK型直线塔及J1~J4型耐张塔。

4.1组塔施工

4.1.1组塔施工现状

目前国内输电线路工程施工主要是以内悬浮抱杆、吊车（25t、50t）为主，在特高压工程中由于铁塔呼高高，重量大，部分塔型采用了落地摇（平）臂抱杆和塔式起重机型式。

不管是哪种型式，人力高空作业比重还是较大，而高空作业对于人身安全，装配质量都是一个严峻的考验。

尽量减少高空作业是以后输电线路施工发展的又一个方向。

图4组塔施工现状

4.1.2组塔施工设备

根据本工程实际情况，大多数铁塔重量在20吨以下，全高在30-60米之间，建议采用25吨、50吨吊车与内悬浮抱杆配合使用进行组塔施工作业。

（1）内悬浮外拉线抱杆

奇峰甲线J48-J55，奇峰乙线Y50-Y57地段，跨越哈牡客专铁路地段，铁塔全高较高，且横担较长个别铁塔较高、较重，建议采用内悬浮外拉线抱杆及吊车联合作业

（2）吊车组塔

铁塔在地面组装，用吊车起立。

地面组装完成后，所有螺栓采用定扭矩扳手机械紧固。

吊装时要对吊点位置及易变形位置采取必要措施，吊装完成后及时紧固地脚螺栓。

图5吊车

图6吊车组塔

吊车组塔较为灵活快捷，但对地形地质条件要求较高，对立塔高度有一定限制。

以上组塔设备在运输状态宽度均不超过2.6m，对道路并无高于基础施工设备、材料的运输要求。

本工程适宜机械化施工地段平地及丘陵地段，其施工作业面均能满足机械化施工要求。

本工程一般线路段的的塔型推荐采用比较成熟的吊车结合内悬浮抱杆的方式进行组立。

道路条件较好时，优先选择吊车方式进行铁塔组立。

道路条件较差时，选用内悬浮抱杆的方式进行铁塔组立。

杆塔组立资源配置方式

表4-1

机械类型

道路通行条件

塔全高

（m）

铁塔最大分解

重量

（kg）

是否为组合式机械配置方案

机械型号及主

要技术参数

配套工艺

人员

配置

综合效益

内悬浮抱杆

无道路条件

无特殊限制

1500

否

最大起

重量

2.5t以上

抱杆分解组塔工艺

15人

运输方

便工艺成熟成本低

吊车

具备吊车进场条件

铁塔30米以上

根据吊车性能确定

独立或组合使用