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国网通用航空有限公司 北京 102209
摘要：为解决特高压建设中存在的关键施工技术难题，全面提升特高压电网建设水平，依托浙北～福州和锡盟～山东两条特高压交流线路，相继进行了应用直升机参与特高压工程施工的科技研究和试点应用。本文回顾了近年来国内直升机在特高压电网工程中的应用情况，介绍了直升机在输电线路施工过程中物资运输、基础施工、组立铁塔、张力放线等方面的研究探索和应用实施，并展望了直升机施工技术在应用推广中的发展前景。
关键词：直升机施工；特高压铁塔；组塔放线；作业效率
0 引言
我国幅员辽阔，能源储备与电力负荷分布不均衡。为增强更大范围内电力资源优化配制能力，满足不同区域不断增长的用电需求，大规模的特高压电网的建设正迅速发展。特高压输电线路施工过程中，不可避免地要途径高山、大岭等严苛施工环境，若采取常规施工方法，工程难度大、效率低，需研究采取先进施工手段，克服恶劣的自然条件进行特高压线路的施工。
采用直升机参与特高压输电线路施工，具有效率高、适应性强、自然资源破坏少、节约人工等优势。直升机在电网运行中已逐渐承担了电力巡线、检修作业等任务，在超、特高压线路的日常运维、重大气象地质灾害发生时的应急抢险等方面发挥着重大作用，同时，关于直升机在输电线路施工方面的科研尝试和推广应用都有了显著进展，对提升电网机械化施工水平有着重大推动作用。
1应用直升机运输施工物资
输电线路地形情况大多比较复杂，选择一种安全、经济、高效、环保的运输技术，对提升工程进度、降低施工成本、保证运输物件的质量、保护环境具有重要意义。施工材料及工器具采用何种小运方式是决定施工进度的重要因素。特高压工程施工材料及工器具单件质量或尺寸均较大，目前主要采用索道、普通车辆或特种运输车辆的直达运输方式。针对位于山地等较为恶劣地形的塔位和单基材料量较多、单件尺寸或质量较大的塔位，施工中主要采用索道运输方式。
而在浙北～福州1000kV特高压交流工程16标段中，地形主要以高山大岭为主，部分为山地，线路沿线植被茂密，附近没有可以利用的车行道路，交通非常困难。如单独使用索道方式进行施工，不仅周期长进度慢，一些困难地段人员和机械也很难进入。为提高浙北-福州特高压输电线路建设速度，采用直升机开展吊运作业，将塔材送上预定塔位，取得了显著成果。
2013年12月至2014年3月，在浙北～福州工程福建无人区，国网通航公司采用KA-32直升机进行了物料运输技术试点（试验），累计飞行140余小时，吊运853次，运输塔材等物料2400余吨，有效缓解了无人区施工压力。
图1-1 Ka-32直升机吊运塔材
从统计数据看，利用直升机开展物资运输大大加快了输电线路建设速度。特高压输电线路每基铁塔塔材重量达160～180吨，在无索道的情况下利用骡马与人力运输需30天左右的时间才能完成1基塔材运输；若利用索道运输也需15天左右的时间，而按照浙福线直升机单日平均运输塔材92.39吨计算，利用直升机运输1基特高压输电线路铁塔塔材平均仅需2天，在运输7L026（A29+1）塔位物资时更创造了单日吊运152.87吨的记录，A29+1塔位塔材全部运输仅用时1天零2个小时，非索道及骡马运输可比，特别是吊运A25号塔位塔材时，塔位处于坡度超过70度的山脊，飞机吊装的钢材准确稳定卸载在陡坡的指定位置上。充分证明在高山峻岭等交通困难地段利用直升机开展运输物资作业可大大提高施工进度和施工效率，同时以较少的人力投入完成物资运输作业任务。
2应用直升机参与基础施工
特高压工程基础混凝土方量较大，施工阶段要求塔位设置混凝土搅拌点。建设混凝土搅拌站，实施集中搅拌，能够进一步提高施工质量、效率，减少施工现场占地面积。根据各塔位的地形、道路条件，施工中一般选择地泵、翻斗车运送混凝土至塔位基础的方式。
但遇到高山大岭地势时，道路崎岖，车辆难以进入，交通运输极为困难。随之而來的是修筑施工道路经济和环境成本过高。直升机吊运混凝土已有较完善的工艺流程，国家电网公司通过研究设计，开发适配直升机作业的混凝土吊罐并制定标准，2007年11月4日在1000kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程中首次采用直升机吊运混凝土施工，在线路工程现场N26塔位顺利吊运浇筑混凝土。采用直升机参与线路基础施工，减少了树木砍伐量，避免对环境的过度破坏，同时采用多个混凝土罐交替使用，缩短吊运时间，节约了大量人力和时间。
3应用直升机吊装组塔施工
在国内交直流特高压输电工程建设中，内悬浮外拉线抱杆分解组塔实用性较强，效率较高，是应用最广泛，技术最成熟的施工工艺。但同时要求地面、高空作业配合人员众多，施工效率提升较为困难。对于地形条件较好、交通便利、适合吊车等大型机具出入的塔位，可采用吊车分段组立铁塔，减少施工人员数量，工作效率较高，有利于提高施工进度。
若受地形限制，塔位情况无法实施抱杆组塔作业，且进出场道路限制大吨位吊车出入，直升机吊装组塔有着重要的应用价值。
1000kV锡盟-山东特高压交流工程中，由S64-F型直升机进行三基铁塔的吊装试点，自5月20日开始正式吊装作业，至5月27日11时45分，完成3基铁塔吊装任务，累计飞行13小时49分钟，完成55吊次，吊重总计336.23t。平均每吊重6.1t、用时15分钟（含加油等）；日最大吊次15吊次、吊重约100t；单次最大吊重9.33t。相较之下，传统施工方式完成1基特高压铁塔的组立至少需15天。
图2 S-64F型直升机吊装组塔
此次项目的成功实施，验证了直升机在特高压工程中吊装组塔的可行性，充分展现了直升机吊装与人工辅助组塔的安全性与高效性，可以有效解决传统作业方式带来的人员安全、环境影响等一系列问题。同时确定了直升机吊装组塔施工工艺，为后续大规模运用奠定了扎实基础。 4应用直升机进行张力放线
线档跨越电力线、峡谷、森林、经济作物区、江河、公路、铁路等放线区段，人工展放导引绳或比较困难，或容易影响跨越物的安全运营情况，并容易导致地表植被的破坏。国内输电线路工程张力放线施工中，展放导引绳使用的工具主要有动力伞、飞艇、无人机等，动力伞运输方便，操作简单，但要求起降场地较大，无人机承载能力较低，遥控飞艇结构简单，造价低廉，缺点是体积庞大，抗风能力差。目前遥控飞艇为展放初级导引绳的主要方式。
用各种飞行器逐级从铁塔顶面横担上铺放初级导引绳后，再通过人工高空作业使其过渡到五轮放线滑车里。这种施工方法俗称“铺放法”，缺陷是多次往复倒绳，过程繁琐，且周期长（一般双回路线需要7～8天）。而采用直升机展放钢引绳的工艺可大大缩短架线施工周期。此项技术我国已有初步的技术储备，上世纪80年代中期，我国曾在三峡无人区采用S-61直升机展放?10钢绳近40km（两根），钢绳进入导杆式单轮滑车21个。与直升机相配套的高速张力机以及滑车均为自主研发。国内还有多家送变电公司与飞行公司合作成功铺放迪尼玛绳的成功经验。应用直升机在空中展放钢导引绳，并使之准确进入五轮放线滑车中的钢轮毂内，十分具有发展和完善的必要。2014-2015年，依托于浙北～福州、锡盟～山东两条特高压交流线路工程，国网公司研究了直升机牵放钢导引绳直接进五轮滑车中轮技术和过酒杯塔中相的方法，并研发了相关配套工器具。经过多次模拟试验，验证了直升机展放钢导引绳的可行性，并通过了各设备的功能检测。待正式工程应用后，又将使直升机在电力线路施工应用中向前迈出一大步。
总结与展望
直升机在输电工程中的推广应用破解了极端施工条件下的作业难题。应用直升机施工可以有效解决高大山岭极端施工条件下，塔材运输、施工机械设备、施工作业人员运输等问题；
直升机施工可大大减少对自然环境的破坏。传统施工模式下，特高压钢管塔塔材运输需要修建轻、重型索道，施工人员进出塔位需要修建道路，塔位及周边区域需要预留出较大空间地面组片、埋设地锚、打拉线等，在山区组塔放线作业，需要砍伐很多树木，不仅增加了大量成本，而且樹木的大量砍伐将对自然环境造成较大影响。应用直升机吊装组塔可以有效解决以上环保问题，满足环保要求。
直升机施工效率高，可以加快施工进度，提高社会经济效益。特别是大规模化应用直升机吊装组塔，可有效缩短塔材运输、吊装组立的工期；应用直升机展放钢导引绳，减少导引绳的多级牵引工序，也可有效缩短放线区段的施工时间。可以看出，在特高压线路工程组塔放线关键工序中，应用直升机施工可以使整个特高压工程较传统施工计划提前竣工，带来巨大的社会经济效益。
直升机施工有相对较高的安全裕度。一是轻型直升机具有现场应急救援功能，二是直升机现场作业时间较传统施工作业时间大大减少，在安全风险系数相同的情况下，现场作业时间越短，发生安全风险事故的可能性越低。
直升机在整个作业过程中还可以进行空中巡视，检查基建施工安全、质量、环保措施落实情况，辅助线路工程的质量验收。
应用直升机参与电力施工，在国外已经是较为成熟的技术，得益于其成熟的运作模式、充足的适用机型、多年累积的施工经验。而国内机型和机源较少、电力施工飞行经验不足，导致目前国内应用水平与国际尚存较大差距。通过几次项目实践，弥补了国内直升机施工技术上的空白，积累了宝贵经验，对提升国家电网公司输电线路机械化施工水平、解决特高压建设过程中遇到的高山大岭等困难地段施工难题具有现实意义。随着国内低空空域政策的逐步放开、特高压线路工程的机械化需求日益提高，直升机在特高压输电线路工程中的应用将有更广阔的前景。
参考文献：
[1] 孙竹森.黄克信 苏秀成 李震宇 王曦辰 直升机在架空输电线路施工中的应用 [J].电网技术，2009.1
[2] 盛大凯，黄克信.关于应用直升机进行输电线路施工的思考[J].电力建设.2008（08）
[3] 缪谦 夏拥军.我国特高压交流试验示范工程直升飞机基础混凝土运输装置的设计与应用[J].机械设计，2008.5
[4] 缪谦，黄克信，夏拥军.直升机组立输电线路铁塔施工技术[J].施工技术.2012（24）
作者简介：
王浩淼（1989-），男，硕士研究生，国网通用航空有限公司直升机应用项目组，主要从事输电线路直升机施工应用工作。
摘要：为解决特高压建设中存在的关键施工技术难题，全面提升特高压电网建设水平，依托浙北～福州和锡盟～山东两条特高压交流线路，相继进行了应用直升机参与特高压工程施工的科技研究和试点应用。本文回顾了近年来国内直升机在特高压电网工程中的应用情况，介绍了直升机在输电线路施工过程中物资运输、基础施工、组立铁塔、张力放线等方面的研究探索和应用实施，并展望了直升机施工技术在应用推广中的发展前景。
关键词：直升机施工；特高压铁塔；组塔放线；作业效率
0 引言
我国幅员辽阔，能源储备与电力负荷分布不均衡。为增强更大范围内电力资源优化配制能力，满足不同区域不断增长的用电需求，大规模的特高压电网的建设正迅速发展。特高压输电线路施工过程中，不可避免地要途径高山、大岭等严苛施工环境，若采取常规施工方法，工程难度大、效率低，需研究采取先进施工手段，克服恶劣的自然条件进行特高压线路的施工。
采用直升机参与特高压输电线路施工，具有效率高、适应性强、自然资源破坏少、节约人工等优势。直升机在电网运行中已逐渐承担了电力巡线、检修作业等任务，在超、特高压线路的日常运维、重大气象地质灾害发生时的应急抢险等方面发挥着重大作用，同时，关于直升机在输电线路施工方面的科研尝试和推广应用都有了显著进展，对提升电网机械化施工水平有着重大推动作用。
1应用直升机运输施工物资
输电线路地形情况大多比较复杂，选择一种安全、经济、高效、环保的运输技术，对提升工程进度、降低施工成本、保证运输物件的质量、保护环境具有重要意义。施工材料及工器具采用何种小运方式是决定施工进度的重要因素。特高压工程施工材料及工器具单件质量或尺寸均较大，目前主要采用索道、普通车辆或特种运输车辆的直达运输方式。针对位于山地等较为恶劣地形的塔位和单基材料量较多、单件尺寸或质量较大的塔位，施工中主要采用索道运输方式。
而在浙北～福州1000kV特高压交流工程16标段中，地形主要以高山大岭为主，部分为山地，线路沿线植被茂密，附近没有可以利用的车行道路，交通非常困难。如单独使用索道方式进行施工，不仅周期长进度慢，一些困难地段人员和机械也很难进入。为提高浙北-福州特高压输电线路建设速度，采用直升机开展吊运作业，将塔材送上预定塔位，取得了显著成果。
2013年12月至2014年3月，在浙北～福州工程福建无人区，国网通航公司采用KA-32直升机进行了物料运输技术试点（试验），累计飞行140余小时，吊运853次，运输塔材等物料2400余吨，有效缓解了无人区施工压力。
图1-1 Ka-32直升机吊运塔材
从统计数据看，利用直升机开展物资运输大大加快了输电线路建设速度。特高压输电线路每基铁塔塔材重量达160～180吨，在无索道的情况下利用骡马与人力运输需30天左右的时间才能完成1基塔材运输；若利用索道运输也需15天左右的时间，而按照浙福线直升机单日平均运输塔材92.39吨计算，利用直升机运输1基特高压输电线路铁塔塔材平均仅需2天，在运输7L026（A29+1）塔位物资时更创造了单日吊运152.87吨的记录，A29+1塔位塔材全部运输仅用时1天零2个小时，非索道及骡马运输可比，特别是吊运A25号塔位塔材时，塔位处于坡度超过70度的山脊，飞机吊装的钢材准确稳定卸载在陡坡的指定位置上。充分证明在高山峻岭等交通困难地段利用直升机开展运输物资作业可大大提高施工进度和施工效率，同时以较少的人力投入完成物资运输作业任务。
2应用直升机参与基础施工
特高压工程基础混凝土方量较大，施工阶段要求塔位设置混凝土搅拌点。建设混凝土搅拌站，实施集中搅拌，能够进一步提高施工质量、效率，减少施工现场占地面积。根据各塔位的地形、道路条件，施工中一般选择地泵、翻斗车运送混凝土至塔位基础的方式。
但遇到高山大岭地势时，道路崎岖，车辆难以进入，交通运输极为困难。随之而來的是修筑施工道路经济和环境成本过高。直升机吊运混凝土已有较完善的工艺流程，国家电网公司通过研究设计，开发适配直升机作业的混凝土吊罐并制定标准，2007年11月4日在1000kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程中首次采用直升机吊运混凝土施工，在线路工程现场N26塔位顺利吊运浇筑混凝土。采用直升机参与线路基础施工，减少了树木砍伐量，避免对环境的过度破坏，同时采用多个混凝土罐交替使用，缩短吊运时间，节约了大量人力和时间。
3应用直升机吊装组塔施工
在国内交直流特高压输电工程建设中，内悬浮外拉线抱杆分解组塔实用性较强，效率较高，是应用最广泛，技术最成熟的施工工艺。但同时要求地面、高空作业配合人员众多，施工效率提升较为困难。对于地形条件较好、交通便利、适合吊车等大型机具出入的塔位，可采用吊车分段组立铁塔，减少施工人员数量，工作效率较高，有利于提高施工进度。
若受地形限制，塔位情况无法实施抱杆组塔作业，且进出场道路限制大吨位吊车出入，直升机吊装组塔有着重要的应用价值。
1000kV锡盟-山东特高压交流工程中，由S64-F型直升机进行三基铁塔的吊装试点，自5月20日开始正式吊装作业，至5月27日11时45分，完成3基铁塔吊装任务，累计飞行13小时49分钟，完成55吊次，吊重总计336.23t。平均每吊重6.1t、用时15分钟（含加油等）；日最大吊次15吊次、吊重约100t；单次最大吊重9.33t。相较之下，传统施工方式完成1基特高压铁塔的组立至少需15天。
图2 S-64F型直升机吊装组塔
此次项目的成功实施，验证了直升机在特高压工程中吊装组塔的可行性，充分展现了直升机吊装与人工辅助组塔的安全性与高效性，可以有效解决传统作业方式带来的人员安全、环境影响等一系列问题。同时确定了直升机吊装组塔施工工艺，为后续大规模运用奠定了扎实基础。 4应用直升机进行张力放线
线档跨越电力线、峡谷、森林、经济作物区、江河、公路、铁路等放线区段，人工展放导引绳或比较困难，或容易影响跨越物的安全运营情况，并容易导致地表植被的破坏。国内输电线路工程张力放线施工中，展放导引绳使用的工具主要有动力伞、飞艇、无人机等，动力伞运输方便，操作简单，但要求起降场地较大，无人机承载能力较低，遥控飞艇结构简单，造价低廉，缺点是体积庞大，抗风能力差。目前遥控飞艇为展放初级导引绳的主要方式。
用各种飞行器逐级从铁塔顶面横担上铺放初级导引绳后，再通过人工高空作业使其过渡到五轮放线滑车里。这种施工方法俗称“铺放法”，缺陷是多次往复倒绳，过程繁琐，且周期长（一般双回路线需要7～8天）。而采用直升机展放钢引绳的工艺可大大缩短架线施工周期。此项技术我国已有初步的技术储备，上世纪80年代中期，我国曾在三峡无人区采用S-61直升机展放?10钢绳近40km（两根），钢绳进入导杆式单轮滑车21个。与直升机相配套的高速张力机以及滑车均为自主研发。国内还有多家送变电公司与飞行公司合作成功铺放迪尼玛绳的成功经验。应用直升机在空中展放钢导引绳，并使之准确进入五轮放线滑车中的钢轮毂内，十分具有发展和完善的必要。2014-2015年，依托于浙北～福州、锡盟～山东两条特高压交流线路工程，国网公司研究了直升机牵放钢导引绳直接进五轮滑车中轮技术和过酒杯塔中相的方法，并研发了相关配套工器具。经过多次模拟试验，验证了直升机展放钢导引绳的可行性，并通过了各设备的功能检测。待正式工程应用后，又将使直升机在电力线路施工应用中向前迈出一大步。
总结与展望
直升机在输电工程中的推广应用破解了极端施工条件下的作业难题。应用直升机施工可以有效解决高大山岭极端施工条件下，塔材运输、施工机械设备、施工作业人员运输等问题；
直升机施工可大大减少对自然环境的破坏。传统施工模式下，特高压钢管塔塔材运输需要修建轻、重型索道，施工人员进出塔位需要修建道路，塔位及周边区域需要预留出较大空间地面组片、埋设地锚、打拉线等，在山区组塔放线作业，需要砍伐很多树木，不仅增加了大量成本，而且樹木的大量砍伐将对自然环境造成较大影响。应用直升机吊装组塔可以有效解决以上环保问题，满足环保要求。
直升机施工效率高，可以加快施工进度，提高社会经济效益。特别是大规模化应用直升机吊装组塔，可有效缩短塔材运输、吊装组立的工期；应用直升机展放钢导引绳，减少导引绳的多级牵引工序，也可有效缩短放线区段的施工时间。可以看出，在特高压线路工程组塔放线关键工序中，应用直升机施工可以使整个特高压工程较传统施工计划提前竣工，带来巨大的社会经济效益。
直升机施工有相对较高的安全裕度。一是轻型直升机具有现场应急救援功能，二是直升机现场作业时间较传统施工作业时间大大减少，在安全风险系数相同的情况下，现场作业时间越短，发生安全风险事故的可能性越低。
直升机在整个作业过程中还可以进行空中巡视，检查基建施工安全、质量、环保措施落实情况，辅助线路工程的质量验收。
应用直升机参与电力施工，在国外已经是较为成熟的技术，得益于其成熟的运作模式、充足的适用机型、多年累积的施工经验。而国内机型和机源较少、电力施工飞行经验不足，导致目前国内应用水平与国际尚存较大差距。通过几次项目实践，弥补了国内直升机施工技术上的空白，积累了宝贵经验，对提升国家电网公司输电线路机械化施工水平、解决特高压建设过程中遇到的高山大岭等困难地段施工难题具有现实意义。随着国内低空空域政策的逐步放开、特高压线路工程的机械化需求日益提高，直升机在特高压输电线路工程中的应用将有更广阔的前景。
参考文献：
[1] 孙竹森.黄克信 苏秀成 李震宇 王曦辰 直升机在架空输电线路施工中的应用 [J].电网技术，2009.1
[2] 盛大凯，黄克信.关于应用直升机进行输电线路施工的思考[J].电力建设.2008（08）
[3] 缪谦 夏拥军.我国特高压交流试验示范工程直升飞机基础混凝土运输装置的设计与应用[J].机械设计，2008.5
[4] 缪谦，黄克信，夏拥军.直升机组立输电线路铁塔施工技术[J].施工技术.2012（24）
作者简介：
王浩淼（1989-），男，硕士研究生，国网通用航空有限公司直升机应用项目组，主要从事输电线路直升机施工应用工作。