架空輸電線路工程索道運輸施工工法詳解【上】

2017-07-13 10:54:08 大云網　點擊量：評論 (0)

1前言

輸電線路施工基礎材料、鐵塔設備、瓷瓶、金具和施工工具等需要運輸到使用位置，傳
統的方法是，使用汽車運輸到公路的盡頭（俗稱：大運），然后再采用人力或馬幫馱運
的方式運輸到使用位置（俗稱：小運）。Xiluodu～NZ500kV送出線路工程地形以高山
大嶺為主，其中有32基塔沒有小運道路可利用，修筑盤山道路要損毀大面積地表植被和
經濟作物，占用大量土地，修路投資額巨大，且不符合國家環保、土地和林業政策要求
。如果修筑簡易的馬幫小運道路運輸，施工效率低，運輸周期長，所以，施工單位首次
采用架空貨運索道施工，形成施工工藝標準，并在XX輸電線路施工中應用，使輸電線路
工程索道施工的設計、安裝和運輸水平得到進一步提升，總結形成本工法

2工法特點

(1) 起終點間線路可成直線，運距最短，所以砂子、石子和水泥每天可運輸15m3，塔材
每天可運輸12t，所以運輸效率高。

(2) 可跨越峽谷、山梁，與修筑運輸道路相比，生態破壞最小，施工費用低。

(3) 與傳統的馬幫運輸或人力搬運相比，勞動強度低。

3適用范圍

本工法適用于，輸電線路建設施工中，桿塔設計在高山峻嶺，小運距離較長，修筑盤山
的馬幫道路困難且費用高，配合輸電線路的施工。

4工藝原理

(1) 把索道起點和終點之間的承載索和返空索收緊騰空，兩端用圓木地錨錨固，在中間地
形凸起和承載索、返空索高度不夠的位置，架設支架，將牽引索、反空索和承載索支撐
起，動力機構安裝在起始位置，牽引索通過動力機構提供動力，通過起點和終點的轉向
滑車形成一個閉合環。

(2) 運行時承載索和反空索不動，而牽引索在動力機構卷揚機的帶動下來回運動，運載貨
車固定在牽引索上，通過運載貨車上的滑車在承載索上移動，從而帶動貨物移動，貨物
到達卸貨點后暫停卸貨，再把貨車裝于反空索上返回到上貨點，周而復始地運輸。

圖工藝原理圖

施工工藝流程及操作要點

5.1 索道施工工藝流程

5.2 索道線路選擇

5.2.1選擇索道線路時，根據地理條件和索道經過的交通要道，針對施工運輸量及地形條
件制定相應的施工方案。

5.2.2索道線路嚴禁選取從山神石、山神樹、珍稀植物、寺廟等上面經過。

5.2.3準備好輸電線路施工平面圖和斷面圖，桿塔明細表，由參與復測的人員或者熟悉路徑
的向導帶路，找到每個基位，必須找到基位的中心樁，詳細查看地形，確定索道線路的方
向和數量。

5.2.4了解地面的土質，確定地錨坑開挖是否需要爆破，此位置是否能爆破；估計索道通
道樹木的胸徑、高度、種類和數量，便于為辦理砍伐證提供依據；了解架設索道需要的
木材情況，購買木材的價格；為后續工作做好準備。

5.2.5架空貨運索道的種類很多，本工法采用兩種索道運輸方式，即為單跨單索循環式索
道和多跨單索循環式索道。對所有索道的工況進行全面分析，以最不利工況的索道作為
計算校核的依據。

圖最不利載貨索道示意圖

5.3 索道設計校核

5.3.1 為了方便讀者閱讀理解，把索道各構件名稱的書面名稱與通俗名稱作以下說明。

通俗稱呼與書面稱謂對照表表5.3.1

5.3.2索道計算校核參數

鋼絲繩技術參數表表5.3.2－1

運輸重量表表5.3.2－2

驅動裝置技術參數表表5.3.2－3

5.3.3 承載索和返空索計算及校核流程

5.3.4 承載索計算及校核

（1）求最大載荷時的計算載荷P計max

根據最不利載荷索道參數示意圖；

（2）求無載荷時最大檔的水平張力Ta

（3）求最大載荷時最大檔的水平張力Tb，利用如下狀態方程求解。

由于承載索選用公稱強度為1670Mpa的鋼絲繩，可知E承=167kN/ cm2， Φ19.5鋼絲繩的截面積為2.98cm2,于是有：

（4）求最大載荷時各支架支點處最大張力Tmax

最大載荷時，各支架支點處張力為：

式中：

Hi-----承載索第i支架支撐點到最大檔低側支架支撐點的高差，第i支支架較最大檔側低側
支架高度高時取正值，反之取負值；于是有：

（按照本例，第一支支架即為最大檔低側支架，因此高差為0）

（5）承載索強度校核

根據公式T破/Tmax>K承校核

式中：

T破-----承載索額定破斷拉力，kN；

K承-----承載索安全系數，取2.7；承載索選用公稱強度1670Mpa、公稱直徑Φ19.5鋼絲
繩，其額定破斷拉力為197kN，于是有：197/49.369=3.99>2.7強度合格,即承載索選取
Φ19.5鋼絲繩滿足各項受力要求。

5.3.5 返空索計算及校核

（1）求最大載荷時的計算載荷P計max

根據最不利載荷索道參數示意圖；

（2）求無載荷時最大檔的水平張力Ta

（3）求最大載荷時最大檔的水平張力Tb，利用如下狀態方程求解。

由于承載索選用公稱強度為1670Mpa的鋼絲繩，可知E返=167kN/ cm2， Φ13鋼絲繩
的截面積為1.33cm2,于是有：

（4）求最大載荷時各支架支點處最大張力Tmax

最大載荷時，各支架支點處張力為：

式中：

Hi-----返空索第i支架支撐點到最大檔低側支架支撐點的高差，第i支支架較最大檔側低側支
架高度高時取正值，反之取負值；于是有：

（按照本例，第一支支架即為最大檔低側支架，因此高差為0）

經比較，Tmax=T3=20.889kN

（5）返空索強度校核

根據公式T破/Tmax>K返校核

式中：

T破-----返空索額定破斷拉力，kN；

K返-----返空索安全系數，取2.7；返空索選用公稱強度1670Mpa、公稱直徑Φ13鋼絲繩，
其額定破斷拉力為83.2kN，于是有：83.2/20.889=3.983>2.7強度合格,即返空索選取
Φ13鋼絲繩滿足各項受力要求。

5.3.6 牽引索計算及校核流程

5.3.7 牽引索計算及校核

（1）求牽引載荷重量P牽

（2）求最大載荷個數N

所以最大載荷數為1。

（3）求牽引力T牽

T牽= P牽 × N ×(sina1)max

sina1最大，為0.550，于是有：

T牽=11.080 ×1× 0.550=6.094kN

（4）求摩擦阻力T摩

T摩= K摩 × P摩 × N ×(cosa1)min

式中：

K摩 ---擦系數，取0.05； cosa1最小，為0.835，于是有：

T摩=0.05

×11.080 ×1× 0.835=0.463kN

（5）求無載荷時水平張力T張

（6）求最大牽引力Tmax

Tmax=T牽+T摩+T張=6.094+0.463+6.847=13.404kN

（7）牽引索強度校核

根據公式T破/Tmax>T牽校核

式中：

K破-----牽引額定破斷拉力，kN；

K牽-----牽引索安全系數，取4.0；

-牽引索選用公稱強度1670Mpa、公稱直徑Φ11鋼絲繩，其額定破斷拉力為59.6kN，
于是有：59.6/13.404=4.446>4強度合格,即牽引索選取Φ11鋼絲繩滿足各項受力要求。

5.3.8 支架的受力計算

5.3.8.1 作用于獨根支架處的受力：

式中：

α---支架處鋼絲繩與垂直方向的夾角，不小于80°；

β---支架間的高差角，°；

G---檔距內承載索的總重力N，G=lω/cosβ；

ω---承載索單位長度的重力，本工程采用φ19.5的鋼絲繩，ω=q承=12.37N/m；

Q---集中荷重的重力（包括附件及其索具重力）,N。Q=900kg=9000N；

H---當載運物位于檔距中點或耐張段最大檔距中點時，承載索的最大水平張力，N

人字支柱受力計算按兩支柱之間的允許張角γ為30°～40°，本工程取最大張角為40°計算，G=lω/cosβ=1000×12.37/cos(33.38)=14813.662N 則:

根據《木結構設計規范》（GB50005-2003）針葉樹種的強度等級表，選取A組TC17
強度等級松柏木，其順紋抗壓強度為16Mpa，抗剪強度為1.7Mpa，橫紋抗壓強
度為3.5Mpa。

5.3.8.2 計算橫梁抗剪并選擇木材截面：

由公式：Pv/(lω)≤kfv計算木材抗剪

式中：

l---掛索與木材接觸長度，此處取200mm；

b---掛索與木材接觸寬度，此處取65mm；

fv---木材抗剪強度設計值，此處取1.7Mpa；

Pv---作用在木材上方的剪力，此處取24979.668N；

k---本工程索道長期暴露在露天環境下，k為彈性模量調整系數，取0.85則Pv/(lω)≤kfv即24979.668/(l×65)≤1.7×0.85l≥24979.668/(65×1.7×0.85)≥265.953mm

因l為圓木的1/2周長，推算木材直徑，即d=2l/π=169.397mm，取180mm即可，為確保
索道運輸的安全運行，索道用橫梁全部采用200mm以上的圓木。

5.3.8.3 根據公式計算支柱直徑

因此，d取100mm即可。為確保索道運輸安全，索道用支柱全部采用150mm以上圓木。

5.3.9 牽引裝置選擇

5.3.9.1 柴油機提供的扭矩

式中：

Mg---柴油機扭矩 N.m；

P---柴油機功率 Kw；

n---柴油機轉速 r/min

5.3.9.2后橋驅動力

因為最大牽引力

Tmax=13.404kN=13404N < Ft，所以驅動裝置滿足使用。

式中：

Ft---驅動力 N；

Mt---驅動力扭矩 N.m；

ik---變速箱傳動比；

i0---后橋傳動比；

ηr---汽車手動變速傳動機械效率；

r---驅動輪半徑 m；

5.3.10 地錨選擇

5.3.10.1 地錨示意圖

圖5.3.13.1 圓木地錨埋設示意圖

5.3.10.2 地錨錨體強度計算

式中

σ1----地錨錨體的彎曲應力，N/cm2；

Mmax---地埋木或鋼管的中心點最大彎距，Ncm；

q---地埋木或鋼管單位長度上的荷載，N/cm；

l---地埋木或鋼管的長度，cm；

W---地埋木或鋼管的抗彎截面系數，cm3 ；

[σ]----錨體容許彎曲應力，N/cm2，對于圓木，[σ]=1079N/cm2。

為了保證索道的安全，選用d≥20cm的圓木做地錨木。

5.3.10.3 地錨抗拔力計算

式中:

p---地錨的容許抗拔力，kN；

P=Tmax=49.37kN

Vb---地錨坑拔的土壤體積，m3；

h---地錨的埋置深度，m；

φ1-----土壤的計算抗拔角度，（°）查表；取20°

γ0-----土壤密度，kg/m3，查表；取1700kg/m3=17kN/m3

α---地錨受力方向與地面的夾角，（°）；取45°

K---地錨抗拔安全系數，一般取2.0。

所以：

為了保證索道的安全，取h≥2.5m。

5.4 索道設備配置，訂購鋼絲繩，要求銷售商提供產品合格證，驅動裝置、翻轉式料桶加工。

圖5.4－1 驅動裝置圖

圖5.4－2 翻轉式料桶圖

5.5 施工安全技術交底

施工前組織施工人員，對整個索道索道施工的安全技術進行交底，并做好交底記錄及施工人員備案等資料。在施工過程中組織多次的安全技術交底活動，保證新增加的工人掌握索道的技術后施工。

圖5.5 安全技術交底

5.6 索道裝卸場地選擇，即索道的起點和終點場地選擇。裝貨點宜設置在靠近公路邊交通
條件好的地方。索道卸貨點要盡量靠近塔位，減少二次運輸，并且卸料點在上山坡側。索
道驅動裝置宜設置在起點處。根據索道的運輸量，通過經濟分析，必要時投入施工機械，
把索道的裝貨點設計在大運公路的邊緣，大大減少索道上料的人工搬運。

圖5.6－1 索道起點布置圖

圖5.6－2索道終點布置圖一

圖5.6－3索道終點布置圖二

5.7 起點和終點地錨埋設驗收

地錨埋設的工藝流程：定點→挖坑→驗坑→埋設。地錨坑的定點根據現場位置選擇，選擇
較為平坦的位置，土質為堅土。挖坑時應根據地質情況選擇地錨坑坡度，馬道坡度為
30～45°。坑深不得小于2.5m。地錨坑挖掘完畢，應由施工隊長檢查，并在埋設前做好防
護措施。地錨埋設時應根據所使用的地錨規格定，本工法采用直徑不小于200mm的圓木地錨。

圖5.7－1 地錨驗收圖一

圖5.7－2 地錨驗收圖二

圖5.7－3 地錨驗收圖三

圖5.7-4 地錨驗收圖四

5.8 索道通道處理

5.8.1 索道線路盡量避免與電力線路、通信線路、公路的交叉，如果跨越公路時，必須設
立明顯的警示牌，跨越電力線路必須進行改造。

圖5.8.1－1 索道跨越村莊小路

圖5.8.1－2 索道跨越電力線路

5.8.2 將確定的索道路徑上需要砍伐的樹木、灌木林、清理的巖石等在協議談妥后進行清
理。索道的寬度應以4m左右為宜，即索道線中心向兩側各延伸2m作為索道的寬度，并
可根據現場實際的情況進行調整。樹林通道處理，要求路徑測量準確，寬度適宜，減少
樹木砍伐。

圖5.8.2 樹林、灌木林通道處理圖

5.9 鋼絲繩展放

5.9.1 人工展放Φ11mm的牽引鋼絲繩，展放宜由高出向低處進行，鋼絲繩之間的聯接采
用插接的方式進行，展放過程中應注意鋼絲繩不能形成死結，應避免與巖石棱角的摩擦
。鋼絲繩采用插接的方式進行聯接，通過兩端地錨上的高速轉向滑車形成一個閉環。

圖5.9.1－1 人力展放鋼絲繩圖

圖5.9.1－2 牽引繩閉環圖

5.9.2 承載索和返空索展放，把承載索、返空索分別固定在牽引索上，通過驅動裝置從起始端牽引到終點端。

5.9.3 承載索和返空索收緊騰空，用葫蘆把承載索和返空索收緊騰空，兩端分別固定在地錨上
。承載索的錨固應使用鋼絲繩卡固定。

圖5.9.3承載索和返空索收緊騰空

5.9.4鋼絲繩聯接，本工法使用三種規格的鋼絲繩，鋼絲繩的長度不夠需要接長和牽引繩
形成閉環，均采用插接編結的方法聯接。

圖5.9.4 鋼絲繩插接編結

5.10 驅動裝置安裝

圖5.10 驅動裝置安裝圖

5.11 支架搭設支撐器安裝

5.11.1 支架橫梁選用杉樹、松樹、梨樹等優質木材，直徑不小于200mm，長度大于3.5m,
支架主柱使用直徑不小于150mm，長度大于4m，支撐器與橫梁的聯接鋼絲繩不小于Φ11mm
，支架主柱和斜撐應支撐在堅實平穩的地面上，兩人字支柱間應用直徑不小于80mm的木料
加固，在兩人字抱桿的側面設置拉線或者圓木支撐，防止支架左右擺動，橫梁、立柱和斜撐
之間均用鋼絲繩繞綁。

5.11.2 支架與承載索垂直安裝，使其運行時只受垂直下壓力，如果受地理條件限制不能垂
直，采用帶轉角功能的支撐器。支架的拉線不允許用裸露的巖石做錨點，由于特殊地形不
能挖錨坑的，可用3根1.2m長的鋼釬斜向插入地下，用Φ13.5的鋼絲繩連成整體錨樁。

5.11.3 支架架設步驟

圖5.11.3－1 支架架設步驟一

圖5.11.3－2 支架架設步驟二

圖5.11.3－3 支架架設步驟三

圖5.11.3－4支架架設步驟四

5.11.4 支架架設位置、依據，在中間地形凸起和承載索、返空索高度不夠的位置，便于裝
卸料的位置，同時滿足設計校核部分，檔距、高差不可大于最不利載荷索道的要求。

圖5.11.4－1地形凸起位置的支架

圖5.11.4－2鋼絲繩高度不夠的支架

5.11.5 支撐器安裝，支架架設完后，先把支撐器吊掛在支架的橫梁上，再用葫蘆把鋼絲繩
吊裝于支撐器上。

圖5.11.5－1 支撐器安裝

圖5.11.5－2 鋼絲繩吊裝

5.12 索道不卸料繼續轉運架設

5.12.1 根據索道的長度、高差、地形等因素進行傳動區段的劃分，單級索道應用一個傳動
段，當一個傳動段不能滿足時，可采用多級索道分段傳動。但索道要盡量連續，減少卸料
周轉，采用貨車不卸料周轉到下一個傳動段繼續運輸。

5.12.2 轉向過渡到下一個傳動段

圖5.12.2 轉向過渡

5.12.3 直線過渡到下一個傳動段

圖5.12.3 直線過渡

5.13 調試

5.13.1 先空負荷運轉，檢查驅動裝置位置正確，固定穩固，牽引繩能再絞磨上自動排繩，
支撐器調整到貨車能順利通過位置，檢查支架穩固性，必要時在支架上增加木斜撐或設
置斜拉線。

圖5.13.1－1 驅動裝置調試

圖5.13.1－2 支撐器加撐桿調整

圖5.13.1－3 支撐器使用拉線調整

圖5.13.1－3 支撐器加墊調整

5.13.2 調試完畢，應組織相關部門人員，對索道地錨的錨固，牽引索、反空索、承載索的
錨固，機械設備進行檢查，并做好檢查驗收記錄。

5.13.3 各系統調試驗收合格后，先小重量運輸，各部位無異常后，再逐步加載，最大載重
不得超過設計校核值。檢查高速滑車、貨車滑輪是否轉動靈活，檢查貨車是否能順利通過
支撐器，承載索的馳度是否滿足要求，兩端地錨是否牢固，支架是否有變形扭曲現象，系
統各部件的聯接是否可靠。兩端的通信是否通暢，安全警戒工作是否安排到位。合格后正
式投入運輸。

5.14 運行維護

5.14.1 砂子、石子運輸，使用翻轉式料桶裝運。