循环牵引索道运输在750kV输电线路工程中的应用

   摘要：750kV官亭～兰州东Ⅱ回输电线路工程III标段沿线地形以高山大岭为主，交通运输十分困难。结合现场地形、地貌施工特点和我公司的施工经验，针对车辆运输难以就位的问题，提出索道运输这一方法并进行论述。采用索道运输施工技术，很好地解决了工程材料、器材运输的难题，使施工得以顺利进行。

   关键词：循环牵引索道  750kV  输电线路工程  应用

    0 引言

    750kV官亭～兰州东Ⅱ回输电线路工程III标段，工程建设地位于甘肃省兰州市榆中县及临洮县，沿线地形以高山大岭为主，几乎没有运输道路可以利用，工程材料、器材运输十分困难。其中N153～N164等14基塔位根本无运输道路，修筑盘山运输道路要损毁大面积的地表植被及经济作物，占用大量土地，经核算要实现修路运输，投资额巨大，且不符合国家环保、土地和林业政策要求。加之上述塔位工程材料、器材的运输量大，若以传统的人力或畜力运输，除需要修筑简易的运输道路外，劳动强度高,施工效率低,运输周期长。

    1 架空索道运输的提出
    对现场进行多次详细的实地调查，经过周密的可行性分析和技术经济比较后，认为采用架空索道运输具有施工投入小、作业简单、劳动效率高、受天气及外部环境因素影响小等优点，同时避免了因修筑运输道路而占用大量土地，损毁树木和植被，符合绿色环保施工的要求，对于解决山区和林区施工材料和器材的运输难题具有较高的经济技术性能比。故最终采用索道运输施工技术进行750kV官亭~兰州东Ⅱ回输电线路工程Ⅲ标段部分塔位的工程材料和器材运输。

    2 架空索道位置的确定
    对拟选取的各种架设位置进行沿线的地形现场实地调查，以便根据具体情况，合理选用架空索道进行运输。按照架空索道跨距最小、中间没有明显凸出物、两端地势平坦的原则择优选取。运输用索道的起点，应考虑尽可能与其他运输工具相连接，索道的终点应尽可能在线路塔位附近，以求线路材料直接运达，减少索道两端的二次运输。索道的选线必须避免跨越电力线路、通讯线及民房。

    3 索道运输有关技术参数选取
    索道型式：循环牵引索道；跨距：200～250m；高差角：高差角一般在30°以下；运载能力：最大运载能力为0.5t；运行速度：运行最大速度为1.2m/s；承载索：φ20.0钢丝绳；牵引索：φ9.3钢丝绳；牵引动力：5吨卷扬机（最高牵引速度1.2m/s，相应牵引力为5KN）。

    4 循环牵引索道的组成及现场布置

    4.1 本工程采用循环式架空索道运输，采用一根承力索，一根牵引索实现循环运送货物。首先将所需运输的材料连接到牵引方向的牵引索上，启动卷扬机材料运输到位后卸料完成，将3吨行走滑车的卡具松开挂到另一侧的牵引索，同时地面施工人员将下一次所需要运输的材料连接好，再次启动卷扬机进行下一次材料的运输，形成了循环式的材料运输，运输效率很高。

    4.2 基本构成 循环牵引索道包括支架系统（含起始支架、中间支架、终端支架），牵引系统（含承力索、牵引索、两端锚固系统），动力系统（卷扬机）。

    5 循环牵引索道各受力部位计算

    5.1 支架部分 结合本工程地形条件、施工条件、运载荷重条件，选择使用双人字形圆木支架结构组成支架。支架的横梁两端各安装一套承力索悬托和一个牵引索悬托机构，使承力索和牵引索的荷重转移至支架上。支架的选择和验算：

    5.1.1 承力索和牵引索部分

    5.1.1.1 承力索的验算与选择 承力索有多个荷载作用，间距为S时，其最大水平张力按公式1计算：  
    式中：Q——集中荷载，验算值取500kg（4900N）；S——行走小车之间距离，取80m；β——高差角，取30°；k——承力索的强度安全系数（k=2.6）；k1——承力索单位长度重量对其破断拉力之比，1/m，钢丝绳为5.6×10-6；f——承力索在重载下的档距中点最大驰度，m，取8；l——档距，验算值取250m；T——承力索在多个负载作用下，N，最大水平张力。
    以承力索的最大水平张力T，作为承力索的最大使用拉力，按公式2计算选定承力索的截面规格。
    Tb≥k×T=212.4KN    （公式2）
    式中：Tb——承力索破断拉力，N
    承力索Tb＝212.4kN，选用“6×19钢丝＋1麻芯”的φ20.0钢丝绳；通过计算，承力索根据载重500kg、使用档距250m、最大高差角30°的使用条件，选择使用“6×19钢丝＋1麻芯”、强度为155kg/mm2的φ20.0钢丝绳。该钢丝绳的破断拉力总和不小于234KN。

    5.1.1.2 牵引索的验算与选择 牵引索承受的最大拉力按公式3计算。
    P=P1+P2+P3   （公式3）
    式中：P1——集中荷载Q沿牵引索方向向上的分力，此分力按照档距l＝250m，高差h＝200m，高差角β＝30°，荷重Q＝500kg（4900N），按照公式4进行计算。   
    将数值代入公式6，则P1＝3.41kN。
    P2——载重滑车沿承力索滚动时摩擦力，此分力按照公式5进行计算。
    μ为滑车轴摩擦系数，μ＝0.02；μ′为滑车与承力索摩擦系数，μ′＝0.06；r为滑轮的半径，r＝10。
将数值代入公式6，则P2＝0.034kN。
    因为牵引索为循环牵引索，牵引索的回引绳在滑车的反拉力取经验值P3＝0.98kN。
    总牵引力∑P＝P1+P2+P3=4.424kN
    以牵引索的最大总拉力P，作为牵引索的最大使用拉力，按公式6计算选定承力索的截面规格。
    Ta≥k×T=19.9KN    （公式6）
    式中：Ta——牵引索破断拉力，N；K——牵引索的强度安全系数取4.5；
    牵引索Ta＝19.9kN，选用“6×19钢丝＋1麻芯”的φ9.3钢丝绳；通过计算，牵引索根据载重500kg、使用档距250m、最大高差角30°的使用条件，选择使用“6×19钢丝＋1麻芯”、强度为155kg/mm2的φ9.3钢丝绳。该钢丝绳的破断拉力总和不小于48.9KN。

    5.1.2 循环牵引索道支架的计算 支架上每根支柱的总压力N总是验算支架受力的依据。双人字圆木支架上每根支柱的总压力压力N总按照公式7进行计算。   
    式中： Q ——集中荷重的重量（包括附件及其索具重量）荷重按500kg（4900N）考虑；G ——承力索和牵引索重量；G=4.9kN；W ——承力索、牵引索单位长度重量之和；β——索道支点间高差角；T——当载运物位于档距中点时，承力索的最大水平张力； N ——在支柱坐、右侧的辅助拉线中，每侧作用于支柱的垂直压力，因采用双人字圆木支架，不考虑打拉线故取N=0；α——承力索和牵引索后侧固定拉线与地平面间的夹角，此处取值为45°；γ——人字形支柱两支柱间的张角，以30°～40°为宜，此处取值为30°。

    将数值代入公式7，得出支架上每根支柱的总压力N总＝22.94kN。
    支架圆木规格的计算及选择       
    式中：G——每根支柱中部以上的自重，取0.49kN；F——支柱中部的截面积；F=3.14×27.52/4=593.7cm2；d0——支柱中部的直径；d0=（20+35）/2=27.5cm；d1——支柱的梢径，取20cm；d2——支柱的根径，取30cm；当λ≤75时，Φ=1-0.8(λ/100)2 ；当λ＞75时，Φ=3100/λ2；λ——圆木支柱的长细比；λ=l/43.6；l——圆木支柱的长度，取300cm；[σ]压——木材的容许压应力，选用杨树取50.8N/cm2；Φ×F=503.4cm2≥=461.2cm2
    撑杆选用梢径为20cm，根径为35cm，长度为300cm材质为杨树做为人字形撑杆。经计算满足要求。

    5.1.3 动力部分 根据所受力计算结果，选择使用5T卷扬机。该牵引机的持续最大引力为50kN，相应速度为0.5m/s；持续最高牵引速度为1.2m/s。

    6 索道架设

    6.1 架空索道运输系统的安装与调试流程:机具运输→清理通道→埋设地锚→支撑架安装→承力索架设→牵引系统安装→提料斗安装(吊装动滑车组安装)→系统调试→原材料运输。

    6.2 索道运输系统的安装与调试流程分述

    6.2.1 清理通道:将架空索道走廊内影响索道安装或运输的地上障碍物清理干净，并对两侧料场及支撑架安置处的地面进行平整。