摘要：城乡供水调水工程在当前中国社会经济发展中占据着重要位置，尤其是于绿色资源开发利用蓬勃兴起，将视为推动经济可持续发展关键举措的背景下，清洁、环保、可再生的水资源中得到广泛的应用，在供水调水管道的施工中，缆索吊运技术发挥其独特优势，对比传统运输方式，在施工效率、工程成本、施工安全、环水保保护方面表现突出且适应面广，本论文以昆明市城乡供水调水项目管道铺设工程为例，介绍缆索吊运技术在山区复杂地形条件管道铺设工程中的应用和施工工艺。

关键词：缆索吊运；复杂地形；施工工艺

1山区复杂地形条件下管道吊运施工概述

昆明市东川区城乡供水调水管道铺设线路途径多个村镇，部分段落穿越国家自然保护区，国家公益林等区域，涉及范围广，沿途部分地势险峻，多处位于山腰峭壁，工作面狭窄，传统的修筑便道，占地面积较大，破坏生态较为严重，后期生态恢复工作投入较大，临时修筑施工便道已无法满足现场实际施工需要。经研究采取索道运输管道能够轻松跨越山川、峡谷、河流等复杂地形，安全顺利的将管材运至施工现场，同时配合使用可调式钢管门架，实现管道焊缝对接，完成安装工作。保障了管道施工过程的安全和施工质量，节约了工程项目成本，本施工工艺适用于山区复杂地形条件下材料运输、安装等建设工程中。

2 工程应用实例

2.1工程概况

昆明市东川区城乡供水调水工程位于东川区铜都街道、乌龙镇、红土地镇。设计引水规模820万m3/年。引水线路起点为燕子洞附近，水源为泉水，终点为东川区铜都街道拟建水厂及野牛水厂，输水管线沿燕子洞下游河谷左岸，途经轿子山水库左岸，于轿子山水库下游交通桥附近跨到小清河右岸，经小清河四级站、老鹰岩、小清河五级站、乌龙河左岸，而后跨乌龙河、块河和大白河到达拟建水厂。

本工程管道采用重力式输水，管道为内衬不锈钢复合管，管道型号分别有：Q355C（D529×8+2mm）、Q235C（D529×8+2mm）、Q235C（D529×6+2mm），管道起点高程2850.00m，管道终点高程1192.00m（拟建水厂位置）、1440m（野牛水厂），地面高差分别为1658m、1410m。

整个供水系统由取水枢纽、供水管道、减压池（7座）等组成，附属设施有检修阀、泄水阀、空气阀等。

2.2工程不良地形地貌

项目地处云南高原中北部，地势西高，工程区水系小江流域，小江及支流两岸为深切割高、中山峡谷或中切割中山陡坡地形。工程区受地质构造及侵蚀作用控制，形成粗大的树枝状水系，地表径流强烈，冲沟发育，区内山高、坡陡、谷深，其中取水枢纽首部至里程K0+000m～K1+300段位于轿子雪山国家自然保护区，管线沿河沟布置，传统机械设备无法进入，材料自下而上运输困难；新乐冲沟（K9+840～K10+600）、长山箐沟（K31+600～K32+600）位于国家公益林范围内，管线沿山腰铺设，地势陡峭，作业面狭窄，施工难度大。

2.3山区管道运输工艺对比分析

本工程地形地貌山高、坡陡、谷深，冲沟发育，同时位于林区，传统的修建盘山道路，采用车辆运输方式，存在占地面积广，植被破坏严重，加上此处征地难度大，后期环水保恢复工作难度大，投入成本高等缺点，同时车辆运输安全及运输效率也存在潜在风险；又经施工调查得知目前可行的新型的运输方式，主要还包括定向钻穿越技术、无人机运输两种，虽然定向钻穿越技术可以在不破坏地面植被和地貌的情况下，下穿山川、峡谷以及河流等障碍之物，但是在提高定向钻穿越的精度和成功率以及降低施工风险和成本的这两方面必须结合项目本身情况着重考虑；无人机运输是近年来的新兴技术，在山区供水管道运输中具有很大的应用潜力，但是无人机的选型、载重能力提升、飞行控制技术以及与供水管道运输的适配性等方面在此项目上得不到有效发挥。

采取索道运输安装管道能够轻松跨越山川、峡谷、河流等复杂地形，解决了传统运输方式在这些区域面临的道路修建困难、成本高昂等问题，还可以根据需要设计不同承载能力的索道系统，满足大规模供水管道的运输需求，一次可以运输多根管道，提高运输效率，减少运输次数；索道运输通常具有较快的速度，可以大大缩短供水管道的运输时间，同时配合滑道运输，设计可灵活弯曲和起伏的滑道，能够完美贴合山区复杂多变的地形，具有良好的操控性和稳定性，能够在有限的山区作业平台上安全行驶。

3 缆索吊装施工工艺

3.1缆索施工

3.1.1施工流程

索道施工流程：测量放线→场地平整→地锚埋设→索道支架安装→展放牵引绳→展放放空绳→展放承载绳→驱动装置安装→系统调试→检查验收→运行维护。

3.1.2施工要点

①测量放样

施工前根据管道线路图纸，结合现场实际地形，测设出各支架相应平面位置和高程，复核各支架相对高差及偏角角度，锚定点平面位置及与支架偏角。

②场地平整

场地平整一般包括堆料场、装卸料场地平整、地锚坑开挖，地锚基地应坚实平整，对于松软土地应清除或者换填，保证支架架立安全稳定，施工作业时，尽量利用原有地形条件，因地制宜，减少土石方开挖量，避免对周边地形和植被造成损坏，开方前做好截排水措施，开挖过程中做好边坡防治工作，涉及到高处、临边作业时，设置安全防护设施，确保施工安全。

③支架安装

支架架立点应充分利用原有的地形高差条件，支架架设高度以保证运输安全所需最小距离为前提，而尽可能降低的高度设置，支架高度一般控制在3m～4m，支架采用人工组立，支架腿务必安装于平坦且稳固的地面，防止因地面不平或松软而导致支架倾斜、下沉等安全隐患，支架在路径中心线上，纵、横向轴线偏差不超过30mm，竖向偏差不超过10mm，通过卷扬机和独立拔干就地起立支架立杆，设置好四根临时撑杆对向支撑并保证支架垂直于地面；局部施工段落受山体地形条件限制，索道靠山一侧采用3t墙锚对支架侧面进行加固，防止支架倾斜，对于小转角的支架应在外角侧设置临时拉线，拉线选用Ф13.5mm的钢丝绳，拉线对地夹角不应大于45°。

④地锚埋设

地锚位置应选择在土质坚硬，稳定的地方，地锚的设置方向应与受力方向一致，保证地锚能够最大程度地承受和传递荷载，在架空线路施工中，地锚的设置应与线路拉力方向一致；地锚坑坑底设置卧牛槽，优化受力分布状况，使地锚更加稳固的嵌入地下，增加抗拔力，提升地锚可靠性和安全性，让整个地锚系统能承受更大拉力。

⑤地锚抗拔力验算

依据《架空电力线路施工及验收规范》（GB50233-2014）的规定，设计地锚尺寸长宽高；120cm×30cm×240cm，计算地锚的抗拔力，以满足固定杆塔、拉线，确保线路的稳定和安全，经过校核，8t地锚埋深大于2.4m时，满足本工程使用要求。

⑥架设牵引索

经施工调查，牵引索架设可采用人工展放方式，牵引索起始端用卡具与地锚临时锚固，另一端通过牵引机进行控制和操作，并使用绳索、滑轮等工具，逐步将牵引索拉至预定位置。在牵引索的连接处使用旋转连接器进行固定，通过控制张力机的张力输出，使牵引绳在恒定的张力下拉动牵引绳进行展放。展放过程中密切关注线缆的状态和张力变化，确保线缆平稳、准确地沿着预定路径敷设。

若使用机械牵引钢绳时，需要确保相关设备准备就绪，钢丝绳在从绳盘放出时，严禁用人力控制直接放出，防止绳盘失控伤人，钢绳必须经过制动器或其他带有张力控制的装置张力松出，钢绳在制动器上缠绕不得少于5圈，尾绳必须由专人控制，且不能少于2人。

⑦牵引索的验算与选择

依据《起重机设计规范》（GB/T3811-2008）的规定计算牵引绳在不同工况下受力情况，确保牵引绳在的安全系数满足设计要求，保证设备的安全运行，经验算：牵引索的安全系数K取4.5，考虑到防扭钢丝绳使用过程不会扭转或打结及抗拉强度高的特点，故选用11mm防扭牵引绳（破断力为68kN），安全系数μ=68÷4.63=14.7，满足要求。

⑧展放返空索

利用牵引索进行返空索展放，在牵引索的起始段使用卡具将返空索连接牢固，启动牵引索的牵引设备，让牵引索按照预设的路线和速度进行牵引，牵引过程中，要安排专人观察返空索和牵引索的状态，保证同步移动，并且没有出现缠绕、打结等异常情况，当牵引索和返空索到达预定的终端位置，使用地锚上的固定环将返空索的终端固定在终端位置上，并对返空索的张力进行调整，返空索的弛度比取与承载索相同的弛度比。

⑨展放承载索

返空索和牵引索安装好后，它们为承载索的牵引提供了路径和支撑，行走滑车被挂在返空索上，承载索与行走滑车用专门的卡具连接，使承载索顺利的牵引至指定位置，通过制动器调节牵引速度，使承载索能够以安全、可控的速度被牵引至终端，并与锚固装置连接牢固，在牵引过程中，当承载索经过各支架时，需要将其归为到各支架支撑器上，归位后还需进一步调整和固定，防止承载索运行过程中滑落。

承载索张力和松紧度直接影响到索道的承载能力、运行稳定和使用寿命，必须对其严格检查，采用机械式拉力表，电子张力计可以准确的测量出张力大小，通过观察承载索的线形、用手触摸感觉紧绷程度进行判断其松紧度。

⑩承载索的验算与选择

依据《索道设计技术手册》的规定，结合承载索的弧垂、张力对照表，计算承载索在不同负荷条件下的张力，保证结构的安全和稳定，经验证，选用φ18.5钢丝绳（破断拉力169.5kN）满足工程要求。

⑪驱动装置安装

本工程采用索道牵引设备选用柴油卷扬机。具有设备通用、安拆便捷、投入成本低，操作安全，适应性强等优点，牵引索应从卷筒下方卷入，保证牵引索缠绕紧密和有序。

⑫运输系统检查验收

检查支架结构体系是否稳定，结构件有无裂缝、门架体系倾斜角度等问题；检查缆索有无断丝、磨损、锈蚀等情况，确保其强度符合要求；检查电气线路连接正确、牢固，有无破损、短路隐患；测试控制系统的可靠性，包括启动、停止、调速等功能正常。确保制动装置灵敏可靠，能在紧急情况下迅速制动。

4 结束语

山区复杂地形条件下供水调水管道铺设采用缆索吊运施工技术，因地制宜解决了地形险峻地区条件下管道运输难题，同时利用既有地形高差，优化线路规划，减少了材料的浪费，降低了设备能耗、减小了设备投入和人力投入，经济效益显著，同时避免了大面积的土方开挖，对地表植被破坏较小，节约用地，减弱了对当地生态环境破坏的影响，在当地环境起到了一定保护作用。

综上所述，索道运输管道在提高资源配置效率、保障公共安全、保护生态环境等方面具有显著的社会效益，为社会的可持续发展做出了重要贡献。该工艺可在复杂地质环境，特别是地势险峻且生态敏感地区适用性更为显著，具有一定的推广应用价值。

参考文献

[1]孙浩.张保林：标准化货运索道在架空输电线路施工中的应用研究 《科技传播》2016

[2]陈锐锋：超高压输电线路长距离大高差多桩位循环索道运输施工技术探讨 《中国高新技术企业》2016