架空输电线路工程索道运输施工工法详解【上】

2017-07-13 10:54:08 大云网　点击量：评论 (0)

1前言

输电线路施工基础材料、铁塔设备、瓷瓶、金具和施工工具等需要运输到使用位置，传
统的方法是，使用汽车运输到公路的尽头（俗称：大运），然后再采用人力或马帮驮运
的方式运输到使用位置（俗称：小运）。Xiluodu～NZ500kV送出线路工程地形以高山
大岭为主，其中有32基塔没有小运道路可利用，修筑盘山道路要损毁大面积地表植被和
经济作物，占用大量土地，修路投资额巨大，且不符合国家环保、土地和林业政策要求
。如果修筑简易的马帮小运道路运输，施工效率低，运输周期长，所以，施工单位首次
采用架空货运索道施工，形成施工工艺标准，并在XX输电线路施工中应用，使输电线路
工程索道施工的设计、安装和运输水平得到进一步提升，总结形成本工法

2工法特点

(1) 起终点间线路可成直线，运距最短，所以砂子、石子和水泥每天可运输15m3，塔材
每天可运输12t，所以运输效率高。

(2) 可跨越峡谷、山梁，与修筑运输道路相比，生态破坏最小，施工费用低。

(3) 与传统的马帮运输或人力搬运相比，劳动强度低。

3适用范围

本工法适用于，输电线路建设施工中，杆塔设计在高山峻岭，小运距离较长，修筑盘山
的马帮道路困难且费用高，配合输电线路的施工。

4工艺原理

(1) 把索道起点和终点之间的承载索和返空索收紧腾空，两端用圆木地锚锚固，在中间地
形凸起和承载索、返空索高度不够的位置，架设支架，将牵引索、反空索和承载索支撑
起，动力机构安装在起始位置，牵引索通过动力机构提供动力，通过起点和终点的转向
滑车形成一个闭合环。

(2) 运行时承载索和反空索不动，而牵引索在动力机构卷扬机的带动下来回运动，运载货
车固定在牵引索上，通过运载货车上的滑车在承载索上移动，从而带动货物移动，货物
到达卸货点后暂停卸货，再把货车装于反空索上返回到上货点，周而复始地运输。

图工艺原理图

施工工艺流程及操作要点

5.1 索道施工工艺流程

5.2 索道线路选择

5.2.1选择索道线路时，根据地理条件和索道经过的交通要道，针对施工运输量及地形条
件制定相应的施工方案。

5.2.2索道线路严禁选取从山神石、山神树、珍稀植物、寺庙等上面经过。

5.2.3准备好输电线路施工平面图和断面图，杆塔明细表，由参与复测的人员或者熟悉路径
的向导带路，找到每个基位，必须找到基位的中心桩，详细查看地形，确定索道线路的方
向和数量。

5.2.4了解地面的土质，确定地锚坑开挖是否需要爆破，此位置是否能爆破；估计索道通
道树木的胸径、高度、种类和数量，便于为办理砍伐证提供依据；了解架设索道需要的
木材情况，购买木材的价格；为后续工作做好准备。

5.2.5架空货运索道的种类很多，本工法采用两种索道运输方式，即为单跨单索循环式索
道和多跨单索循环式索道。对所有索道的工况进行全面分析，以最不利工况的索道作为
计算校核的依据。

图最不利载货索道示意图

5.3 索道设计校核

5.3.1 为了方便读者阅读理解，把索道各构件名称的书面名称与通俗名称作以下说明。

通俗称呼与书面称谓对照表表5.3.1

5.3.2索道计算校核参数

钢丝绳技术参数表表5.3.2－1

运输重量表表5.3.2－2

驱动装置技术参数表表5.3.2－3

5.3.3 承载索和返空索计算及校核流程

5.3.4 承载索计算及校核

（1）求最大载荷时的计算载荷P计max

根据最不利载荷索道参数示意图；

（2）求无载荷时最大档的水平张力Ta

（3）求最大载荷时最大档的水平张力Tb，利用如下状态方程求解。

由于承载索选用公称强度为1670Mpa的钢丝绳，可知E承=167kN/ cm2， Φ19.5钢丝绳的截面积为2.98cm2,于是有：

（4）求最大载荷时各支架支点处最大张力Tmax

最大载荷时，各支架支点处张力为：

式中：

Hi-----承载索第i支架支撑点到最大档低侧支架支撑点的高差，第i支支架较最大档侧低侧
支架高度高时取正值，反之取负值；于是有：

（按照本例，第一支支架即为最大档低侧支架，因此高差为0）

（5）承载索强度校核

根据公式T破/Tmax>K承校核

式中：

T破-----承载索额定破断拉力，kN；

K承-----承载索安全系数，取2.7；承载索选用公称强度1670Mpa、公称直径Φ19.5钢丝
绳，其额定破断拉力为197kN，于是有：197/49.369=3.99>2.7强度合格,即承载索选取
Φ19.5钢丝绳满足各项受力要求。

5.3.5 返空索计算及校核

（1）求最大载荷时的计算载荷P计max

根据最不利载荷索道参数示意图；

（2）求无载荷时最大档的水平张力Ta

（3）求最大载荷时最大档的水平张力Tb，利用如下状态方程求解。

由于承载索选用公称强度为1670Mpa的钢丝绳，可知E返=167kN/ cm2， Φ13钢丝绳
的截面积为1.33cm2,于是有：

（4）求最大载荷时各支架支点处最大张力Tmax

最大载荷时，各支架支点处张力为：

式中：

Hi-----返空索第i支架支撑点到最大档低侧支架支撑点的高差，第i支支架较最大档侧低侧支
架高度高时取正值，反之取负值；于是有：

（按照本例，第一支支架即为最大档低侧支架，因此高差为0）

经比较，Tmax=T3=20.889kN

（5）返空索强度校核

根据公式T破/Tmax>K返校核

式中：

T破-----返空索额定破断拉力，kN；

K返-----返空索安全系数，取2.7；返空索选用公称强度1670Mpa、公称直径Φ13钢丝绳，
其额定破断拉力为83.2kN，于是有：83.2/20.889=3.983>2.7强度合格,即返空索选取
Φ13钢丝绳满足各项受力要求。

5.3.6 牵引索计算及校核流程

5.3.7 牵引索计算及校核

（1）求牵引载荷重量P牵

（2）求最大载荷个数N

所以最大载荷数为1。

（3）求牵引力T牵

T牵= P牵 × N ×(sina1)max

sina1最大，为0.550，于是有：

T牵=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 ---擦系数，取0.05； cosa1最小，为0.835，于是有：

T摩=0.05

×11.080 ×1× 0.835=0.463kN

（5）求无载荷时水平张力T张

（6）求最大牵引力Tmax

Tmax=T牵+T摩+T张=6.094+0.463+6.847=13.404kN

（7）牵引索强度校核

根据公式T破/Tmax>T牵校核

式中：

K破-----牵引额定破断拉力，kN；

K牵-----牵引索安全系数，取4.0；

-牵引索选用公称强度1670Mpa、公称直径Φ11钢丝绳，其额定破断拉力为59.6kN，
于是有：59.6/13.404=4.446>4强度合格,即牵引索选取Φ11钢丝绳满足各项受力要求。

5.3.8 支架的受力计算

5.3.8.1 作用于独根支架处的受力：

式中：

α---支架处钢丝绳与垂直方向的夹角，不小于80°；

β---支架间的高差角，°；

G---档距内承载索的总重力N，G=lω/cosβ；

ω---承载索单位长度的重力，本工程采用φ19.5的钢丝绳，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---当载运物位于档距中点或耐张段最大档距中点时，承载索的最大水平张力，N

人字支柱受力计算按两支柱之间的允许张角γ为30°～40°，本工程取最大张角为40°计算，G=lω/cosβ=1000×12.37/cos(33.38)=14813.662N 则:

根据《木结构设计规范》（GB50005-2003）针叶树种的强度等级表，选取A组TC17
强度等级松柏木，其顺纹抗压强度为16Mpa，抗剪强度为1.7Mpa，横纹抗压强
度为3.5Mpa。

5.3.8.2 计算横梁抗剪并选择木材截面：

由公式：Pv/(lω)≤kfv计算木材抗剪

式中：

l---挂索与木材接触长度，此处取200mm；

b---挂索与木材接触宽度，此处取65mm；

fv---木材抗剪强度设计值，此处取1.7Mpa；

Pv---作用在木材上方的剪力，此处取24979.668N；

k---本工程索道长期暴露在露天环境下，k为弹性模量调整系数，取0.85则Pv/(lω)≤kfv即24979.668/(l×65)≤1.7×0.85l≥24979.668/(65×1.7×0.85)≥265.953mm

因l为圆木的1/2周长，推算木材直径，即d=2l/π=169.397mm，取180mm即可，为确保
索道运输的安全运行，索道用横梁全部采用200mm以上的圆木。

5.3.8.3 根据公式计算支柱直径

因此，d取100mm即可。为确保索道运输安全，索道用支柱全部采用150mm以上圆木。

5.3.9 牵引装置选择

5.3.9.1 柴油机提供的扭矩

式中：

Mg---柴油机扭矩 N.m；

P---柴油机功率 Kw；

n---柴油机转速 r/min

5.3.9.2后桥驱动力

因为最大牵引力

Tmax=13.404kN=13404N < Ft，所以驱动装置满足使用。

式中：

Ft---驱动力 N；

Mt---驱动力扭矩 N.m；

ik---变速箱传动比；

i0---后桥传动比；

ηr---汽车手动变速传动机械效率；

r---驱动轮半径 m；

5.3.10 地锚选择

5.3.10.1 地锚示意图

图5.3.13.1 圆木地锚埋设示意图

5.3.10.2 地锚锚体强度计算

式中

σ1----地锚锚体的弯曲应力，N/cm2；

Mmax---地埋木或钢管的中心点最大弯距，Ncm；

q---地埋木或钢管单位长度上的荷载，N/cm；

l---地埋木或钢管的长度，cm；

W---地埋木或钢管的抗弯截面系数，cm3 ；

[σ]----锚体容许弯曲应力，N/cm2，对于圆木，[σ]=1079N/cm2。

为了保证索道的安全，选用d≥20cm的圆木做地锚木。

5.3.10.3 地锚抗拔力计算

式中:

p---地锚的容许抗拔力，kN；

P=Tmax=49.37kN

Vb---地锚坑拔的土壤体积，m3；

h---地锚的埋置深度，m；

φ1-----土壤的计算抗拔角度，（°）查表；取20°

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

α---地锚受力方向与地面的夹角，（°）；取45°

K---地锚抗拔安全系数，一般取2.0。

所以：

为了保证索道的安全，取h≥2.5m。

5.4 索道设备配置，订购钢丝绳，要求销售商提供产品合格证，驱动装置、翻转式料桶加工。

图5.4－1 驱动装置图

图5.4－2 翻转式料桶图

5.5 施工安全技术交底

施工前组织施工人员，对整个索道索道施工的安全技术进行交底，并做好交底记录及施工人员备案等资料。在施工过程中组织多次的安全技术交底活动，保证新增加的工人掌握索道的技术后施工。

图5.5 安全技术交底

5.6 索道装卸场地选择，即索道的起点和终点场地选择。装货点宜设置在靠近公路边交通
条件好的地方。索道卸货点要尽量靠近塔位，减少二次运输，并且卸料点在上山坡侧。索
道驱动装置宜设置在起点处。根据索道的运输量，通过经济分析，必要时投入施工机械，
把索道的装货点设计在大运公路的边缘，大大减少索道上料的人工搬运。

图5.6－1 索道起点布置图

图5.6－2索道终点布置图一

图5.6－3索道终点布置图二

5.7 起点和终点地锚埋设验收

地锚埋设的工艺流程：定点→挖坑→验坑→埋设。地锚坑的定点根据现场位置选择，选择
较为平坦的位置，土质为坚土。挖坑时应根据地质情况选择地锚坑坡度，马道坡度为
30～45°。坑深不得小于2.5m。地锚坑挖掘完毕，应由施工队长检查，并在埋设前做好防
护措施。地锚埋设时应根据所使用的地锚规格定，本工法采用直径不小于200mm的圆木地锚。

图5.7－1 地锚验收图一

图5.7－2 地锚验收图二

图5.7－3 地锚验收图三

图5.7-4 地锚验收图四

5.8 索道通道处理

5.8.1 索道线路尽量避免与电力线路、通信线路、公路的交叉，如果跨越公路时，必须设
立明显的警示牌，跨越电力线路必须进行改造。

图5.8.1－1 索道跨越村庄小路

图5.8.1－2 索道跨越电力线路

5.8.2 将确定的索道路径上需要砍伐的树木、灌木林、清理的岩石等在协议谈妥后进行清
理。索道的宽度应以4m左右为宜，即索道线中心向两侧各延伸2m作为索道的宽度，并
可根据现场实际的情况进行调整。树林通道处理，要求路径测量准确，宽度适宜，减少
树木砍伐。

图5.8.2 树林、灌木林通道处理图

5.9 钢丝绳展放

5.9.1 人工展放Φ11mm的牵引钢丝绳，展放宜由高出向低处进行，钢丝绳之间的联接采
用插接的方式进行，展放过程中应注意钢丝绳不能形成死结，应避免与岩石棱角的摩擦
。钢丝绳采用插接的方式进行联接，通过两端地锚上的高速转向滑车形成一个闭环。

图5.9.1－1 人力展放钢丝绳图

图5.9.1－2 牵引绳闭环图

5.9.2 承载索和返空索展放，把承载索、返空索分别固定在牵引索上，通过驱动装置从起始端牵引到终点端。

5.9.3 承载索和返空索收紧腾空，用葫芦把承载索和返空索收紧腾空，两端分别固定在地锚上
。承载索的锚固应使用钢丝绳卡固定。

图5.9.3承载索和返空索收紧腾空

5.9.4钢丝绳联接，本工法使用三种规格的钢丝绳，钢丝绳的长度不够需要接长和牵引绳
形成闭环，均采用插接编结的方法联接。

图5.9.4 钢丝绳插接编结

5.10 驱动装置安装

图5.10 驱动装置安装图

5.11 支架搭设支撑器安装

5.11.1 支架横梁选用杉树、松树、梨树等优质木材，直径不小于200mm，长度大于3.5m,
支架主柱使用直径不小于150mm，长度大于4m，支撑器与横梁的联接钢丝绳不小于Φ11mm
，支架主柱和斜撑应支撑在坚实平稳的地面上，两人字支柱间应用直径不小于80mm的木料
加固，在两人字抱杆的侧面设置拉线或者圆木支撑，防止支架左右摆动，横梁、立柱和斜撑
之间均用钢丝绳绕绑。

5.11.2 支架与承载索垂直安装，使其运行时只受垂直下压力，如果受地理条件限制不能垂
直，采用带转角功能的支撑器。支架的拉线不允许用裸露的岩石做锚点，由于特殊地形不
能挖锚坑的，可用3根1.2m长的钢钎斜向插入地下，用Φ13.5的钢丝绳连成整体锚桩。

5.11.3 支架架设步骤

图5.11.3－1 支架架设步骤一

图5.11.3－2 支架架设步骤二

图5.11.3－3 支架架设步骤三

图5.11.3－4支架架设步骤四

5.11.4 支架架设位置、依据，在中间地形凸起和承载索、返空索高度不够的位置，便于装
卸料的位置，同时满足设计校核部分，档距、高差不可大于最不利载荷索道的要求。

图5.11.4－1地形凸起位置的支架

图5.11.4－2钢丝绳高度不够的支架

5.11.5 支撑器安装，支架架设完后，先把支撑器吊挂在支架的横梁上，再用葫芦把钢丝绳
吊装于支撑器上。

图5.11.5－1 支撑器安装

图5.11.5－2 钢丝绳吊装

5.12 索道不卸料继续转运架设

5.12.1 根据索道的长度、高差、地形等因素进行传动区段的划分，单级索道应用一个传动
段，当一个传动段不能满足时，可采用多级索道分段传动。但索道要尽量连续，减少卸料
周转，采用货车不卸料周转到下一个传动段继续运输。

5.12.2 转向过渡到下一个传动段

图5.12.2 转向过渡

5.12.3 直线过渡到下一个传动段

图5.12.3 直线过渡

5.13 调试

5.13.1 先空负荷运转，检查驱动装置位置正确，固定稳固，牵引绳能再绞磨上自动排绳，
支撑器调整到货车能顺利通过位置，检查支架稳固性，必要时在支架上增加木斜撑或设
置斜拉线。

图5.13.1－1 驱动装置调试

图5.13.1－2 支撑器加撑杆调整

图5.13.1－3 支撑器使用拉线调整

图5.13.1－3 支撑器加垫调整

5.13.2 调试完毕，应组织相关部门人员，对索道地锚的锚固，牵引索、反空索、承载索的
锚固，机械设备进行检查，并做好检查验收记录。

5.13.3 各系统调试验收合格后，先小重量运输，各部位无异常后，再逐步加载，最大载重
不得超过设计校核值。检查高速滑车、货车滑轮是否转动灵活，检查货车是否能顺利通过
支撑器，承载索的驰度是否满足要求，两端地锚是否牢固，支架是否有变形扭曲现象，系
统各部件的联接是否可靠。两端的通信是否通畅，安全警戒工作是否安排到位。合格后正
式投入运输。

5.14 运行维护

5.14.1 砂子、石子运输，使用翻转式料桶装运。