电力工程机械化施工专题研究报告

1 概述

随着社会经济的持续快速发展，电网投资规模持续加大，电网工程建设呈快速上涨趋势。输变电工程是电网工程的核心，变电站建设存在作业面小、工作细致等特点，比起线路工程机械化施工的长足进步，变电站土建工程施工中依然存在风险和掣肘。传统的以“人力为主、机械为辅”的施工模式将难以为继，迫切需要转变发展方向，提高发展质量，降低安全事故风险，因此采用机械化施工，利用更为先进的施工设备以及更高效率施工工艺的需求应运而生。 1.1 机械化施工设计的必要性

在经济社会持续快速发展和坚强智能电网建设需求的背景下，对工程建设质量和工期提出了更高要求，输电工程施工单位一直是用最原始、最传统的方式，从事世界上电压等级最高，也是最艰苦、最困难的建设任务，该施工形式是不可持续的。有必要在输电土建工程建设中创新理念和方法，研发适合变电土建工程专业特点的施工机械装备，推进变电站全过程机械化施工，符合全寿命周期建设要求，降低人工投入和作业风险，进一步提升工程建设质量、效率，实现优良的经济、环境和社会效益。深入进行施工技术和装备创新实现一流施工技术、一流装备配置、一流工程管理，实现施工由劳动密集型向装备密集型转变，已成为电网建设技术的发展趋势，是持续提升电网建设水平的必由之路。 1.2 机械化施工的意义

土建工程是一切电气安装工程的基础，且施工周期最长、涉及工程全过程，变电工程的任何一个门类都离不开土建施工。但在过去很长一段时间里，广大变电施工企业往往较为重视电气安装及调试等专业，而对土建专业重视程度不足，甚至有些从业人员认为搞电气施工才是技术工作，搞土建的人都是“粗人”，土建施工都是没有什么技术含量的“粗活”，施工技术本身极简极易，导致土建施工通常是各送变电施工企业的薄弱环节。

在当前所开展的变电土建施工建设中，机械发挥了重要的作用，离开机械则无法正常开展机械化施工。通过机械施工，不仅可以减轻人工作业繁重的体力劳动，在不适宜人工作业的场所更是可以避免或减少劳动伤害，扩大施工范围。此外，在人工费日益高企的今天，针对具体施工目标与施工标准，应该选择对应的

机械型号与规格，进而对其进行科学配装，将其功能进行完全发挥，可显著的保质提速、降本增效。

变电土建工程机械化施工内涵丰富、现实意义重大，做好这项工作对提高生产效率，确保施工安全，控制施工进度、质量及成本均大有裨益，因此开展变电工程全过程机械化施工具有很强的现实意义。 2 机械化施工在变电站中的应用

全过程机械化施工与常规施工理念不同，机械化施工需要修筑简易的施工道路，并将设备运至站内进行施工，而常规的施工主要采用人力运输方式进场。机械化施工可节省相应的人力运输、材料本体费用、提高施工效率，但需额外增加施工道路修筑费用、植被青赔费用、施工机械转场费用等。

结合本工程建设特点，该站为全户内型无人值班有人值守地上变电站，主要建（构）筑物有主厂房、事故储油池和电缆隧道等，总建筑面积9250m2。其余构筑物有提升井、围墙高度2.3m。站区地面硬化铺装采用渗水砖。

综合考虑该全户内站的建筑结构特点及站址区域环境，本站机械化施工主要包括钢结构建筑机械化施工、进站道路机械化施工、土方平整及基础机械化施工和机械化敷设电缆施工，还有全过程机械化施工管理措施。

其中，钢结构建筑机械化施工主要包括：钢结构建筑的机械化施工方法、钢结构建筑施工的机械和钢结构建筑机械焊接工艺。

为了更好地实行全过程机械化施工，在施工前要详细分析变电站的工程基础、场地整平、钢结构建筑拼装、电缆施工等各分部工程的情况，并制订全过程机械化施工方案。全站机械化施工流程图如下图1所示。

方案策划使用挖掘机、推土机、装载机道路修筑使用吊车、轮式运输车工地运输挖掘机、商混运输车、泵车基础施工接地施工使用链式挖沟机使用吊车、高空拼装法、新型塔机钢结构房屋建设使用电缆输送机、电缆支架、牵引机、控制电源等电缆施工 图1 全站机械化施工流程图

3 道路机械化施工

本工程主站内主变运输道路4.5m宽，其他道路4.0m宽，内转弯半径12m。站内道路做法同站外道路一致，也采用沥青混凝土道路或混凝土道路。

考虑到站内施工的便捷性，站区将修建一条临时站外道路市政道路，可以满足大型设备运输及消防要求，使用挖掘机、装载机和推土机实现道路的拓宽、填平及平整，以满足大型机械进场。 3.1 临时道路施工

临时道路修建与作业面整理：在进行输电线路项目施工时，由于是临时修筑与使用，使用结束之后需恢复其本来面貌，此情况下，应当先采用挖掘机与推土

机对道路进行拓宽、填平、初平整操作，此期间能够以转载机辅助，以满足土石料运输需求。此外，如果临时道路需要大型机械进场施工，可采用刮平机对完成平整操作之后的简易道路进行道路的平整作业，之后还需采用各种型号的压路机进行道路硬化操作，并铺设厚度超过10mm的钢板，以满足大型机械进场施工具体需求。

临时道路修建需合理选择施工机械，提高效率。 3.2 施工机械的合理配置原则

公路的工程施工和养护不能没有机械设备，尤其是在工程量比较大，施工复杂的情况下，为了确保施工进度和质量，施工单位就一定要配置相应的机械设备来满足实际施工的要求。公路机械设备的配置务必要考虑施工效益，主要是由于所配置的机械设备直接关乎公路工程与养护的质量和进度，在进行机械设备的配置时要从以下几个方面综合考虑：

1）正确选择设备的类型。在进行设备的选型采购工作时，首先要结合施工条件和要求选择设备类型。然后进行初选，关注几个厂家和机型，调查了解这些设备制造商的总体情况，包括产品的生产销售情况，经营能力，质量保证措施和售后服务水平等与设备有关的内容。

2）严格控制设备的性能。通过对设备及其附件、易损件的供应，售后服务、产品价格、交货期、保修期以及设备结构，性能等多方面的综合评价，最后选择理想的机型和生产厂家，在进行选择的时候一定要满足：适用性和先进性的施工特点，结合施工、生产需要和单位的实际情况选择相应的机械，一方面要符合单位装备结构合理化的要求，另一方面，要适合施工养护现场的作业条件，确保工程质量和进度，不断提高作业效率，选用先进的施工机械，以获得更好的经济效益。

3）除了上述两个方面以外，在进行配置机械设备的过程中，还要考虑机械设备的环保性、通用性和专用性、施工的季节性、机械的分散流动性、作业环境等因素。

.3.3 合理组织机械化施工

1）编制合理的机械化施工组织计划

机械化施工组织计划的编制是进行公路工程施工中的关键环节，同时也是开

展施工的基础。在编制施工组织设计的过程中一定要认真研究招标文件、设计图纸和招标时所编的初步组织设计，在此基础上对施工现场和施工环境做进一步的调查、核实及收集有关数据资料。合理组织机械化施工是提高作业效率、降低施工成本、提高经济效益的关键途径。公路施工单位一定要具备与各项工程任务完全相符合的机械设备是存在困难的。所以，一定要充分利用现有的机械设备，结合工程量、工期、质量要求和实际施工条件，合理选择、调配和组合机械设备，组织机械化施工。

2）正确确定工程项目所需主导机械与配套机械的组合。配套机械的工作容量、生产率和数量要稍大一点，从而充分发挥主要机械的作业效率。因为主导机械承担着施工过程的关键工序的施工任务，所以主导机械决定着施工方法、方式、进度和质量，同时在相当大的程度上决定着整套机械效率的发挥。

3）尽量减少机械的组合数量。通过这种措施能够提高作业的效率和运行的可靠性，配套组合的机械数量越多，整套机械的工作效率越低。一旦配套的机械中有一台机械出现故障，那么整个工程就将停工，而配套机械的数量越多，则停工的可能性就越大。所以，配套机械的数量要在满足施工要求的基础上越少越好。

4）机械设备组织安排。一方面要看工程质量和进度，一定要作好机械调度计划。另一方面就是要加强施工机械管理和调度，要结合施工计划，安排机械进场安装、调试及作业，加强施工机械的现场管理，充分发挥机械的使用效率，从而确保工程质量和进度，努力提高机械设备的利用率和经济效益。 3.4 路基工程机械化施工的具体操作步骤 3.4.1 施工机械的选择

各种机械都有其不同的用途，每一个施工内容往往可以采用不同的机械去施工或将多种机械组合施工，因此，有必要掌握路基施工机械的有关选用原则：首先，工程量和施工进度是选择机械的主要依据，一般施工量大时采用大型机械，反之，采用中小型机械，但这也不是绝对的，要看具体的施工环境。如要进行工程量大的路堑开挖，由于受到其两边的沟谷的限制，大型机械不易通过，如果仅仅为了运输而修便道或便桥很不经济，因此，可以考虑采用较小型机械进行施工。对于路基工程的施工机械的选择，可以根据其不同的作用内容、土质条件、经济运距以及气象条件来确定可以采用的机械。

3.4.2 路基工程的机械化施工

结合具体的施工实际，参照国内外的具体施工经验及研究成果，对路基工程施工中常用机械操作方法的要点作些介绍。

1）推土机

推土机的基本作业包括铲土、运送、卸土和空回四个作业过程。通过现场观察，欲提高推土机的作业效率，应注意以下环节，铲土时应以最短时间和最短距离铲满土；运送时，尽量减少土壤的漏损，以便让更多的土运送到卸土点；卸土时也应根据不同的施工条件采用不同的卸土方法，以达到相应的技术要求和施工安全；空回时，应尽可能快速驶回。

2）平地机

平地机是一种铲土、运土、卸土同时进行的连续作业机械，它的主要工作装置是刮刀，可以调整四种作业动作，即刮刀平面回转，刮刀左右端升降，刮刀左右引伸和刮刀机外倾斜，来完成刮刀刀角铲土的侧移，刮刀刮土的侧移，刮刀刮土的直移以及机身刮土等作业内容。通过观察，平地机刮刀铲土侧移可适用于侧向移土修筑路堤，平整场地，回填沟渠等作业，同时还适用于大面积路基填土的平整作业，只要将刮刀位于不同的平面角，往返几次作业，就可以把土壤刮得相当平整，另外平地机可以用来修整路拱，修刷边坡，开挖路槽等施工作业。

3）挖掘机

挖掘机是路基工程施工的主要机械，其效率高、产量大、工作效益低，因此，在考虑采用其进行施工时，应结合地形条件、工程量大小以及运输条件来决定，从我们的具体实践中发现正铲挖掘机在土石方开挖中采用侧向和正向两种不同开挖方法，前者卸土时，回转角小于90°，而且运输车辆可以直线进出，无需调头和倒驶，因而缩短了循环时间;后者其转角大于90°，增加了循环时间，但其开挖量较大，运输车辆需调头和倒驶，因而，使施工现场变得拥挤。对于反铲挖掘机一般有沟端和沟侧两种开挖方法，前者开挖时从沟的一端开始，然后沿沟中线倒退开挖，当开挖到尽头时，可调头开挖相邻部分；后者与前者不同之处在于运输车辆应停在沟端，动臂回转小于90°，循环时间短，效率较高。了解了挖掘机的使用特点，各施工企业应根据具体情况选择不同的挖掘机类型及开挖方法。

4）压路机

路基压实机械的类型较多，根据压实原理,一般可分为静压、夯实和振动压实三种，不同的压实机适用于不同的施工环境，通过现场实验及分析比较，我们认为：土质及土层厚度是选择压实机具的主要依据。例如：光面滚压路机多用于基层压实；羊足滚多用于路基或填土的初压工作，特别是对于温度较大、粒度大小不等的粘性土压实效果尤佳；轮胎压路机则适应各种性质土壤的压实，其适应范围广，压实深度大，压实效果也不错；振动压路机则适宜于非粘性土的压实。知道了不同的压实机械的使用性能，施工企业可根据具体的施工环境及土质条件，选择合适的压实机械，并通过实验路段，确定最后层厚和压实遍数，这样会达到事半功倍的效果。 3.5 路基施工机械的合理组合

使各种路基施工机械进行最佳组合不是一个简单的问题，而是包涵着运筹学、技术经济比较学等方面的内容。我们认为应从以下几方面去考虑：

1）主要机械和配套机械，在工作容量、数量及工作率等方面应稍有储备，机械的工作能力也应配合适宜，以便充分发挥主要机械的生产率。例如：在挖掘机与自卸汽车的配合作业中挖掘机的工作容量与自卸汽车的车辆容量相适宜，以保证作业的连续性。

2）牵引车与配套机具的组合在路基施工中也经常成为一个矛盾，有的一些辅助性机具或拖式机械没有独立的动力行车功能，需要牵引车牵引工作，这时需要两者组合协调和平衡，一是避免动力过剩；二要避免动力不足。

3）配合的机械,其组合要尽量少，否则，总的效率就越低。在现场,我们经常看到在一个组合中，当其中一台发生故障，组合中的其它机械便不能工作，为此我们应尽可能地组织各个系列组合，进行平行施工。

4）在整个机械化施工中，应尽量使用同一功能的、标准的、系列化的机械，这样可以便于维修和管理。除此之外，为了使各种施工机械合理的组合，施工企业还要结合机械装备情况及其完好率、新购机械的可行性等具体实际，选择较为合理的组合，因地制宜，做到技术上合理，经济上有利。

工地运输根据现有道路及交通条件，临近塔位道路不具备大型施工装备进场要求，需要修建简易道路，使用挖掘机、装载机和推土机实现道路的拓宽、填平

及平整，以满足大型机械进场。主要采用轮胎运输车进行运输，如果遇到连日大雨，道路泥泞及丘陵时采用履带运输车运输，履带式吊车装卸。 3.6 沥青混凝土路面机械化施工

本工程进站临时道路是水泥混凝土路面，后期正式道路是84m长的沥青混凝土道路，站内道路也是沥青混凝土道路，其施工作业及机械化施工工序、机械及施工要点均不同于水泥混凝土道路，施工时需严格控制施工质量，保证路基铺设完整。

沥青混凝土路面指的是用沥青混凝土作面层的路面，经人工选配具有一定级配组成的矿料（碎石或碎砾石、石屑或砂、矿粉等）与一定比例的录用沥青材料，在严格控制条件下拌制而成的混合料。 3.6.1 沥青混凝土路面的机械化施工工艺

目前，沥青混凝土路面的机械化施工工艺主要包括搅拌工艺、摊铺工艺及碾压工艺三种。

1）搅拌工艺

（1）沥青混凝土拌和设备的选择。沥青混凝土拌和设备是沥青混凝土路面进行机械化施工的主要设备，选择合适的拌和设备，不仅可以提高沥青混凝土的产率及质量，也可以进一步的保证公路的安全性。目前，在我国沥青混凝土的搅拌工艺中，使用较多的主要是间歇式沥青混凝土搅拌机，该类型搅拌机虽然体积较大，生产沥青混凝土时需要较大的动力，耗能较大，但是其能将石料、骨料等原材料搅拌均匀，因此生产除的沥青混凝土油石比适度，并且残余含水量较低，因此，目前我国在沥青混凝土路面的机械化施工中时多使用间歇式沥青混凝土搅拌机。

（2）间歇式沥青混凝土搅拌机工艺流程。间歇式沥青混凝土搅拌机采用综合式作业的方式，主要工艺也是最重要的工艺是对砂石料的处理，其步骤主要是湿的砂石料在进样器中进行初步配制后，再利用内置运送器将其陆续运送到烘干器中，烘干器内的筛分器会将砂石按不同的规格进行分类，并根据分类结果将不同规格的砂石储存在仓斗内。在进行该工艺时，需要注意的主要有以下几点：砂石料的供给与烘干是同时进行的；而原材料的称量以及沥青混凝土的出料过程应该按周期进行。

2）摊铺工艺

摊铺工艺主要是指利用机械化设备将沥青混凝土平整的摊铺到地面上，保证公路的平整度，进而保障骑车及行人的安全性。其主要工艺流程主要是卸料及摊铺两个流程，卸料主要是指由载料车将沥青混凝土从制造厂运输至施工现场，并将摊铺原料卸下装入摊铺机中；摊铺主要是指利用摊铺机将装载好的沥青混凝土平整的摊铺在地面。在进行卸料时，应注意做好防止沥青混凝土粘附在装载箱内部的工作，应提前在装载箱内部涂抹一层防粘剂或润滑油，另外也要注意，若运输的距离较远，要做好对沥青混凝土的保温工作，进而保证摊铺工作的顺利进行；在摊铺时应注意，卸料与摊铺是同时进行的。

3）碾压工艺

碾压工艺是沥青混凝土路面机械化施工的最后一步，也是极其重要的一步，主要是指在摊铺机将沥青混凝土摊铺至地面之后，利用碾压机对路面进行碾压，进一步保证路面的压实度及平整度，目前，我国使用较多的碾压机主要是两轮碾压机及三轮碾压机。在碾压工艺中，控制好碾压的力度、次数、方式以及碾压过程中路面的温度可以很大程度的保障路面的平整。该工艺的主要流程为接缝碾压、初次碾压、复压以及终压四步。接缝碾压主要是指碾压机以路面中线为标准，由路两边向中间的顺序进行碾压，直到碾压到中轴线为止；初次碾压、二次碾压以及最终碾压主要是指施工方对路面进行反复检查后，对路面不平整的地方进行再次碾压，直至路面平整为止。

3.6.2 沥青混凝土拌和设备的选取与具体施工方案

当前的沥青混凝土拌和设备主要有两大类型，分别为滚筒式搅拌机和间歇式搅拌机。其中滚筒式搅拌机采用的是连续作业的方式，自由搅拌的生产工艺，这种搅拌机动力消耗较少，设备紧凑，但缺点是易老化，使用性能不高。间歇式搅拌机采用的是分批计量，其优点是搅拌均匀，残余含水量较低，但缺点是动力消耗大，设备体积大，不便运输。

对于拌和设备的工艺流程可分为三类：一类是循环作业式工艺流程，是将材料一份份拌制完成；一类是连续作业式沥青混凝土搅拌机，它采用定量加料、烘干加热、搅拌出料等多种工艺来完成；最后一种是综合作业式搅拌机，它基本结合以上两种的优点。

3.6.3 沥青混凝土路面摊铺机械化施工

摊铺中存在较多问题，主要有材料离析、摊铺不平、温度离析，等等。它也有自身的运转——摊铺工艺。运转车为了避免与运料车碰撞，为了保证铺摊机工作的稳定、恒速以及连续作业，要减少运转车与摊铺机的接触。此外，运转车需进行二次搅拌，可以充分搅拌材料离析的沥青混合料，降低混合料的温度离析。 3.6.4 沥青混凝土路面压实机械的选择

压路机碾压程序，在压路机施压时，要以路面的中轴线为标准，应该从两侧的边线分别向中心碾压，直至压到中心为止。沥青混凝土路面施压取决于路面的实质量，包括行驶的速度、压路机技术员的操作水平、压路机的种类以及质量、沥青混凝土的温度等。严格控制沥青混凝土在运输与摊铺时的温度，要求其处于5℃～10℃的气温中，这就决定了运距应该把握在10km左右。如果温度降低，应及时做好保温措施。 9.15.3.6.5 注意事项

（1）震捣棒的分布。震捣棒主要用于搅拌工艺中对原材料进行搅拌，震捣棒的分布密度决定了成品的密度、湿度及粘度等重要性质，一般来说，搅拌机在使用初期时，震捣棒的位置是已由生产厂家固定好的，但随着使用时间的加长，其位置会发生一定程度的改变，因此，施工方应注意监督原料制造厂对震捣棒的位置进行调试，以保证沥青混凝土的高质量。

（2）严格控制碾压温度。该点注意事项主要针对于碾压工艺，碾压时路面的温度会对路面的压实度及平整度产生较大的影响，因此，施工方应严格控制碾压温度，一般来说，终压与接缝碾压的时间间隔不超过15min为宜。

（3）严格规范碾压路线。在碾压的过程中，应注意控制好碾压的路线，进而确保路面的平整度，一般来说，碾压应按照由低到高进行。 4 土方平整及基础机械化施工 4.1 站区土石方概况

本站规划设计为全户内型无人值班有人值守地上变电站。主要建（构）筑物有主厂房（包括主变间、电容器室、220kV GIS室、110kV GIS室、10kV开关室、限流电抗器室等房间）、事故储油池和电缆隧道等，总建筑面积9250m2。提升井等布置于站区东部。站区北侧围墙中心线退用地红线1m，其余三侧围墙中心线

退用地红线2m。站区地面硬化铺装采用渗水砖。 4.1.1. 场地布置

在土方工程机械化施工的场地布置上应当坚守四个原则：一是为了减小机械操作人员的工作强度，所以尽量不走弯路；二是减少来回循环的运动距离；三是尽量排除机械所做的无用功；四是维护机械的正常运行，降低机械的常发故障。在坚持这是个布置场地原则的前提下，可以根据施工现场大小进行布置，若施工现场宽大，如挖河筑堤或者路基填筑等比较大而且平整的工程，可以一次或者几次的按照单机分段包干施工，而若施工场地比较狭小，则可以采用单机作业。 4.2 土石方工程机械化施工 4.2.1 推土机施工

推土机是目前土方工程施工中最为常见的施工设备之一，在推土机施工中是一种自行挖土、运土的工具。在目前的工程项目中，运输距离在一百平米之内开挖实践移动填作为目前常采用的主要方式，以当前30～60m为最佳的标准和运输距离。推土机在施工应用的过程中主要的优势在于操作灵活方便、运输简单，对施工平面面积要求较小以及易于转移等优势。推土机在目前施工中求主要的施工方法有以下几种：

（1）下坡推土法。

在一般情况下，增大推土机铲土深度和运土数量，提高生产效率和推土机回填管够的时候都可以采用这种方法进行施工。

（2）分批集中施工措施。

分批集中施工法主要应用与土质完整性好、质地较硬的土壤层中，在这些土壤中应用这种方法对于缩短运输质量和运输时间十分有效。一般情况下可以提高生产效率12％-18%。

（3）并列推土法。

在较大面积的平整场地施工中，采用两台或三台推土机并列推土。一般可使每台推土机的推土量增加20％。并列推土时，铲刀间距 15～30cm。并列台数不宜超过四台。 4.2.2 铲运机施工

铲运机有拖式铲运机和自行式铲运机两种。铲运机的特点是能独立完成铲

土、运土、卸土、填筑、压实等工作，对行驶道路要求较低，常用于坡度在20°以内的大面积场地平整，开挖大型基坑、沟槽，以及填筑路基等土方工程。铲运机可在Ⅰ～Ⅲ类土中直接接挖土、运土，适宜运距为600～1500m，当运距为200～350m时效率最高。铲运机的开行路线。环形路线，施工地段较短、地形起伏不大的挖、填工程，适宜采用环形路线。8字形路线。对于挖、填相邻，地形起伏较大，且工作地段较长的情况，可采用8字形路线。

使用铲运机铲土的施工方法一般分为：

（1）下坡铲土。利用铲运机的重力来增大牵引力提高生产率。 （2）跨铲法。预留土埂，间隔铲土的方法。

（3）助铲法。一般每3-4台铲运机配1台推土机助铲。 4.2.3 单斗挖土机施工

单斗挖土机是土方开挖常用的一种机械，按其行走装置的不同，分为履带式和轮胎式两类；按其工作装置的不同，可以更换为正铲、反铲、拉铲和抓铲四种；按其传动装置又可分为机械传动和液压传动两种。单斗挖土机适用范围：当场地起伏高差较大、土方运输距离超过1000m，且工程量大而集中时，可采用挖土机挖土，配合自卸汽车运土，并在卸土区配备推土机平整土堆。 4.2.4 正铲挖土机施工

“前进向上，强制切土”，能开挖停机面以上的I一Ⅳ级土，适用在地质较好、无地下水的地区工作。

反铲挖土机。“后退向下，强制切土”，能开挖停机面以下的I-Ⅲ级土，适宜开挖深度4m以内的基坑，对地下水位较高处也适用。

拉铲挖土机。“后退向下，自重切土”。能开挖停机面以下的I～Ⅱ级土，适宜开挖大型基坑及水下挖土。抓铲挖土机。“直上直下，自重切土”，特别适于水下挖土。

4.3 土石方的填筑与压实 4.3.1 填筑压实的施工要求

应掌握粘土、易风化的岩石两种永久性填方的填方高度和边坡坡度。填方宜采用同类土填筑，如采用不同透水性的土分层填筑时，下层宜填筑透水性较大、上层宜填筑透水性较小的填料，或将透水性较小的土层表面做成适当坡度，以免

形成水囊。基坑(槽)回填前，应清槽，检查基础的结构混凝土达到一定的强度后方可回填。

填方应按设计要求预留沉降量，填方压实工程应由下至上分层铺填，分层压(夯)实，分层厚度及压(夯)实遍数，根据压(夯)实机械、密实度要求、填料分类及含水量确定。

4.3.2 土料选择与填筑方法

碎石类土、砂土、爆破石渣及含水量符合压实要求的粘性土可作为填方土料。淤泥、冻土、膨胀性土及有机物含量大于8％的土，以及硫酸盐含量大于5％的土均不能做填土。填方土料为粘性土时，填土前应检验其含水量是否在控制范围以内，含水量大的粘土不宜做填土用。 4.3.3 填土压实方法

填土压实方法有：碾压法、夯实法及振动压实法。平整场地等大面积填土多采用碾压法，小面积的填土工程多用夯实法，而振动压实法主要用于粘性土。

（1）碾压法，羊足碾一般用于碾压粘性土，不适于砂性土，此外，松土不宜用重型碾压机械直接滚压，应先用轻碾压实，再用重碾压实就会取得较好效果。

（2）夯实法，夯实法主要用于小面积回填土。可以夯实粘性土或非粘性土。夯实法分人工夯实和机械夯实两种。

（3）振动压实法，振动碾是一种振动和碾压同时作用的高效能压实机械，比一般平碾提高功效1～2倍，可节省动力30％。这种方法用于振实填料为爆破石渣、碎石类土、杂填土和粉土等非粘性土效果较好。 4.2 基础工程机械化施工 4.2.1 基坑开挖

该站基础局部选用独立柱基础，局部采用筏板式整板基础，基槽开挖全部采用挖掘机机械开挖。根据现场实际情况优先选择地形条件较适合的基础施工，然后再推广到其他基础。

挖掘机是一种适合基础工程基坑开挖作业的施工机械。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工。

图9.15-2 挖掘机开挖 图9.15-3 成型基坑

4.2.2 混凝土制造及输送

基础混凝土采用预拌混凝土（商品泵送混凝土）。预拌混凝土采用混凝土罐车运输。混凝土浇筑时施工中的坍落度应按混凝土实验室配合比进行测定和控制，浇筑混凝土应连续进行，浇筑不留施工缝。现场施工时，车辆运输至现场，并利用泵车输送到浇筑工位，直接入模，能够确保混凝土的浇筑质量，避免因为长距离人工运输造成的混凝土污染及损失。

对于大方量基础或罐车无法运输到基础根部时，采用地泵或泵车进行浇筑。

图9.15-4 混凝土罐车 图9.15-5 泵车浇筑

5 钢结构建筑机械化施工

本方案为两层建筑，平面布置左右均匀，为矩形布置。整体建筑结构选用装

配式钢框架结构型式，钢结构的优势特点明显，相对于混凝土框架结构，具有轻质高强、性能优的结构性能。 5.1 钢结构建筑的特点

钢结构建筑的建筑材料主要是钢材，应用广泛。在大量实践中可知，作为一种新兴建筑结构形式，钢结构建筑的发展前景十分广阔，装配式钢结构的特点主要表现在以下几方面：

1）结构体系特点

钢结构结构体系能够大跨度、大开间，有利于功能、空间的灵活布置，具有良好的抗震性能，自重轻，提高施工效率，缩短工期，且能够提高住宅的有效使用率，钢结构的质量容易保证。

2）工业化生产程度

衡量一种建筑结构体系的工业化生产程度可以通过设计标准化，材料生产工厂化和施工工业化标准化三方面判定。

钢结构主要结构构件为工厂化生产，产品定性化程度高，因而更适合于模数化体系，并且能够实现建筑材料生产的工厂化。此外，钢结构施工现场的主要工作是各种建筑构件的安装、拼接，属于技术密集型劳动，需要较多大型机械设备而非大量劳动力，与工业化施工的要求正相吻合。

3）建筑物理性能

相比于混凝土建筑，装配式钢结构体系在热环境、声环境、光环境方面均具有较大的优势，钢结构能够选用较好的隔墙材料，同时还能满足其它装配式新型墙体材料施工安装，在创造热舒适环境上有较强优势。此外，钢框架结构梁、柱截面通常只有混凝土结构的一半，为外墙开窗形式提供极大灵活性，非常适合于大面积开窗的建筑。在创造空间明亮的光环境方面有先天优势。

4）节能与环保

轻型钢结构体系在建筑节能方面的优势在于钢结构体系可以让建筑围护系统有更多的墙体种类选择，可根据实际要求决定不同的保温隔热措施。同时，钢结构体系在资源消耗、能源消耗和CO2排放指标上均优于混凝土结构体系，钢材的可回收性使钢结构被誉为绿色建筑，可回收率达80%以上。

上述可见，本变电站建筑物结构方案采用装配式钢框架结构型式具有以下优

点：

1）综合配电楼由传统“人工现场制造”改为“工厂化加工、装配式建设”，基本无现场“湿作业”，可节省工期约50天，全面提升变电站建设能力。

2）钢结构方案可实现“标准化设计”；

3）钢结构方案寿命更长，在变电站60年全寿命周期内成本最优。 4）临近北京地区，钢结构生产厂家较多且技术力量强，该方案适合北京地区实际情况。

5）使用寿命终结时钢材可回收利用，节能环保，属于“绿色建筑”。 5.2 钢结构建筑的机械化施工方法

由于钢结构建筑是利用各种不同类型的钢材进行拼接安装而成的建筑，因此在施工中不可避免的要使用到大量的机械器具，因此其施工的机械化程度较高。在实际的工程施工中，可以根据设计需求、现场条件、机械性能等不同因素的限制，采用不同的建筑机械化施工方法。一般钢结构的机械化施工方法主要有高空拼接、整体安装等方法，近年来，随着科技的不断进步与发展，一些新的机械化施工方法也在不断的被研发与应用，并且取得了较为良好的施工效果。如全自动施工法。 5.2.1 高空拼装法

高空拼装法主要在厂房、体育馆等网架结构建筑中应用，使用钢管搭建施工平台，主要作用为控制网架标高，当支承网架和拼装操作台使用。在实际施工过程中要用到多台中小型塔机，将钢件吊至空中预定标高处，按照人员在支架上完成钢件的拼装。高空拼装法不会应用到大型起重机械，不过需要用到大量的钢管架，钢管架的装拆工作要耗费很多人力和时间，同时经常开展高空作业，机械化程度并不高，施工劳动强度较大。 5.2.2 整体安装法

整体安装法主要在地面完成对厂房钢屋架、钢网架等拼装，之后用起重设备将其提升至设计位置，并进行安装和固定。目前，使用较多的整体安装起重方法有：把杆提升法、电动螺杆提升机提升法和吊链提升法等。在使用整体安装法时，使用的拼装支架并不高，不需要经常进行高空作业，焊接质量能够得到保障，所以近年来在钢结构建筑机械化施工中用的比较广泛。

该变电站为全户内站，主体为二层配电楼，型式是装配式钢框架。装配式钢结构的结构构件为工厂化生产，在现场需要利用各种不同类型的钢材进行拼接安装而成，该站适宜选用整体安装方法，完成建筑钢结构的拼装。 5.3 钢结构建筑施工的机械

钢结构建筑的施工机械功能和作用在一定程度上决定了钢结构建筑的施工方法的选用与施工进度的快慢，因此，不断发展新的钢结构建筑施工机械是非常有必要的。现阶段钢结构施工机械主要有自动建筑机和新型塔机。 5.3.1 金属房屋自动建筑机

该机械是一座移动式金属房屋建造工厂，用于建造半圆拱形的钢制式铝制房屋。整套钢结构加工和起重设备(卷扬机)安装在一个大拖车上，可用牵引汽车拖至房屋建造地点建造金属房屋。 5.3.2 钢结构施工用的新型塔机。

新型钢柱塔机的塔身就是钢结构大楼的钢立柱，随着楼层的升高(钢立柱接长)它依靠自身的顶升装置随之升高，所以其外形和作用与传统的内爬机有下列优点：①不需另置塔身，造价低；②不需在楼层设置内爬塔专用爬升孔洞及孔洞补强，且顶升时间缩短1/3，既利于施工，又减少施工用料、加快施工进度。 5.4 钢结构建筑机械焊接工艺

钢结构建筑有着使用便利、适应性强、自重轻等优点，对钢结构焊接工程而言，每个细小工作环节都要认真对待，实际施工必须根据焊接工序开展，确保钢结构建筑的质量与安全。在进行钢结构焊接工作时，必须根据施工图中标注的材料与距离，重视预留足够的焊接缩短量和加工余量。在钢材的下料前，需要仔细分析规定的钢材，在对偏差值做出改正与调整之后，必须确保在标准的许可偏差值范围内，确保钢材下料过程中量良好。采用焊接的方法安置悬挂壁，按照焊接节点合理调整吊挂壁的坡度值，保证满足各种要求后方可进行焊接。此外，靠边吊挂壁所有指标正常后，安置其他吊挂壁。在将所有吊挂壁安置好后，将其最高、最低标高线分别标出来。

在进行无缝钢管的焊接作业时，必须要坚持先焊接再校正的原则。在吊挂壁设备安装结束之后，应当对不同连接点和连接点附近实施质量检查，确保每一处连接点都可以满足相关质量规定。另外，必须要确保吊挂壁的挂壁竖向面的基本

参数都能够满足质量规范，比如不垂直度和挂壁坡度的控制。当结束钢结构主体焊接作业之后，还应当对其实施防锈喷漆等保护作业，同时第一时间对焊接作业过程中出现的熔碴等杂物进行清理，从而确保钢结构表面能够光洁平整。 6 机械化敷设电缆 6.1 机械化敷设电缆的概况

机械化敷设电缆是一项复杂的工程，必备机具主要包括：电缆输送机、电缆支架、牵引机、滑轮、输送机动力、控制电源箱等。具体的方式如下：

（1）电缆输送机是电缆敷设的核心设备，主要参数包括输送速度、额定输送能力、外形尺寸以及电缆外径适用范围等。高压电缆单根长度350m，一般情况下40m左右均匀放置电缆输送机，并在转弯处尽可能多布置1台。

（2）电缆敷设时统一听从指挥，全程有人监护配备对讲机，如发现有机械故障、施工环境影响等因素，会导致使电缆外皮受伤，立即停止敷设，找出原因并进行处理。

6.2 机械化敷设电缆的优越性

与人工敷设相比，机械化敷设不容易受到气候、人为等因素干扰，且工作效率是人工敷设的一倍以上，而人工敷设则受工人技术、气候、地形等外部因素的限制，无法有效保证施工的持续性。机械化敷设电缆可以使电缆表面均匀受力，有效避免损伤，人工敷设容易破坏电缆表面的保护套。机械化敷设相比于人工敷设的成本更低，安全系数更高。机械化敷设的目的是为了解决过去施工过程中电缆外护套容易破损、磨损、划伤等质量弊病。 6.3 机械化敷设施工技术的应用 6.3.1 施工前准备

电缆敷设工程施工建设为节约成本和时间往往要求具有一定的效率，但是由于电缆敷设施工复杂，并且具有较多的问题，所以效率方面具有很大的不足。操作直接决定最终的电缆敷设质量。但是目前由于施工人员素质等问题，直接导致操作不规范等问题显著，也导致电缆敷设质量存在问题。因此，在开始电缆敷设前需要进行几项准备工作：

（1）制作专业支架，确保稳定性，确定电缆架设位置，配备敷设人员和机具；

（2）建筑电缆沟已制作完成确认电缆沟走向，测量确认电缆长度与设计尺寸相比较；

（3）核对图纸确保电缆通道符合电缆最小弯曲半径、核对电缆通道标高，为日后电缆敷设提供方便。 6.3.2 安装输送机及敷设机具

电缆沟从设计上要考虑避开其他建筑物，并保持一定距离。施工过程中，如何克服这个夹角以及如何尽量克服其他几个转弯所造成的不利因素，将是影响电缆敷设实施的重要环节。各项器具的安装方式如下：

（1）在桥架上进行电缆敷设施工时，工作人员应该先搭建一个平台供输送机安防，为了避免使桥架发生变形事故，平台设计要均衡受力，如果敷设位置选择在电缆沟内，可以适当地对摆放平台进行加宽。

（2）输送机的具体安置方面，可以在离电缆盘处，每隔15m-30m处安放一台，如果遇到电缆拐弯情况，输送机可以在距离拐弯处5－10m处进行安放。平滑轮的安放位置应与输送机保持3－5m，与最大截面电缆的最小弯曲半径相比，转角滑轮组的弯曲半径应该更大。

（3）在电缆路径发生升高、降低及有可能摩擦电缆时设置导向滑轮。应以电缆的自然垂度作为滑轮的安装依据，并从而确保电缆传动的自然性。 6.3.3 电缆敷设

（1）以事前设定好的敷设路径为依据，工作人员应先将输送机摆放至恰当的位置，需要注意的是电机与控制箱必须接地安放，然后遵照安装规则连接电缆。按照我国规定的电缆敷设与接线要求，对电缆沟、过路段进行联合验收，办理中间交接，确保无遗漏；按照设计要求对电缆沟进行充沙，检查回填沙标高。

（2）然后先进行盘车，确定灵活无误后可给输送机通电。如果设备是长时间为使用过的，为了保护机器，可以适当地为期添加机械润滑油。在通电后，工作人员需对所有机器的运行方向进行检查，确保所有机器的运行方向一致，然后在对主、分控制箱的灵敏度进行检查。确认设备正常运行后，则可以开始进行电缆输送工作。

（3）确认输送机的运行后，工作人员可以开始进行滑轮固定，要确保其安全稳固。在电缆牵引机启动后，工作人员可以将电缆盘进行放松，使电缆的松弛

度与牵引机的牵引力相适应，避免电缆受到巨大拉扯力而断裂。

（4）当电缆通过输送机后，工作人员可以根据电缆的直径，适当地对输送机两端的滚轮高度进行调整，尽量保证电缆可以从输送机的中部穿过，同时可以利用手柄对电缆进行安全输送，夹紧力可以根据具体情况而定，尽量保证电缆与履带之间不发生偏移。 7 全过程机械化施工管理措施 7.1 全过程机械化施工管理原则的内涵

输电线路全过程机械化施工建设是一项系统创新工程，从设计、施工、装备、建管四个专业入手，应用全寿命周期理念，创新设计方法、施工工艺、专用装备和工程管理。公司提出，要按照“先进性，专业化、标准化、系列化”的原则，各专业协同配合，系统开展创新工作，实现“标准化设计、机械化施工、流水化作业”的建设模式，持续提升智能电网工程建设能力，提升施工技术水平，推进施工企业的转型升级。全过程机械化施工管理和技术创新成果体现了先进性、专业化、标准化、系列化。先进性要求施工装备机械化、自动化程度高，技术先进，应用灵活，安全高效，结合线路施工特点，研制开发出体积小、质量轻、功能齐全、灵活组合、便于转场的专用机械装备；专业化要求施工装备适应电网工程特点，专业针对性强、功能适用，满足线路施工地质、地形和杆塔基础需要，具有挖掘、起重、筑路、运输等多种功能；标准化要求实现满足不同地形、地质条件下机械化施工的基础设计方法、通用设计成果，施工装备设计、制造标准化，施工方案、作业指导书、施工组织标准化；系列化就是针对不同地质、地形条件，形成系列化设计技术成果，形成不同功能、型式、规格、参数的系列化施工机械，满足修筑道路、物料运输、基础施工、组塔、架线等施工全过程需要。 7.2 全过程机械化施工管理措施

输电线路设计是输电线路工程建设全寿命周期中的重要环节，对施工中所采用的工艺、机械设备等具有导向作用。全过程机械化施工设计技术是对现有技术的继承、发展和创新，是在确保工程满足安全、适用和耐久性要求的前提下，在工程建设中创新设计理念和方法。因此，工程设计要转变传统设计理念和思维定式，在路径选择、勘测、导地线埋设、杆塔设立、基础建设、接地设计各环节积极贯彻全过程机械化施工的理念和原则，根据机械化施工装备性能，优化确定基

础型式和参数取值等，从而形成受力性能好、满足机械化施工的基础等设计

系列，同时不断融合施工装备技术新成果，创新设计方法，进一步优化设计内容，为机械化施工提供便利条件。另外，按照机械化施工的要求，创新适合全过程机械化施工的设计理念，深化勘测技术要求，加强设计与施工技术的统一协调，实现设计与施工的有效、有机衔接。

全过程机械化施工在主要施工工序上用机械代替人力，彻底改变了原有的施工模式。为适应机械化施工模式，施工单位应加强全过程机械化施工的技术人才队伍建设，增加相应的专业技术人员配备，培养具备一定装备知识的施工管理人员和现场操作人员，并在工程中摸索经验，不断丰富实践经验，逐步实现现场作业人员的转型，将工程建设由劳动密集型向技术型、机械化施工转变；将工程划分为临时道路修建、物料运输、基坑开挖、混凝土浇筑、铁塔组立和架线施工等工序，将各工序工程在平面或空间上划分为若干个施工区段，然后优化施工组织措施，确保输电线路作业呈流水化施工，保证各施工班组可以同时在不同的施工区段上先后平行搭接施工，充分提高劳动生产率。 8 结论

全过程机械化施工，改变了变电工程建设过去以人力为主、机械为辅的方式，实现了变电工程建设向机械化方式的转变，有利于提升电网安全质量、效率效益、工艺水平，是一流电网建设技术发展的必然要求。与此同时可以较好地保护环境，适宜在电力工程中推广应用。变电站建设采用机械化施工，也将会带来明显的效益。