自主研发深基坑作业机 破解电力施工安全难题

作者：国网甘肃电力融媒体中心

9月7日，中卫至兰州铁路白银段牵引站330千伏外部供电工程现场，施工人员正在使用“一体化深基坑作业智能机”开展深基坑作业。施工中用到的这款利器是由国网甘肃省电力公司研发制造，破解了深基坑作业安全措施难以落实的难题，为中国电力行业施工装备的机械化和智能化发展装上了自主研发、自主创造的强大引擎。

勇于突破 啃下安全施工“硬骨头”

电力建设工程中，铁塔基础深基坑作业是最基础、量最大、危险程度高的重要工序，其作业点的地质基础构造复杂多变、危险因素多且难以观察识别，作业安全事故时有发生。

除了在管理层面严格落实国家电网公司基建安全管控关键措施外，能不能通过技术手段和智能装置降低深基坑作业安全风险？

在深入分析国内多起深基坑作业事故发生原因后，国网甘肃电力发现，长期以来，国内深基坑作业仍处于一个相对落后的水平，国内市场关于电力施工深基坑作业的设备并没有符合规范的标准化设备，且功能单一、安全性不高、智能化程度较低，尚无多功能集成的深基坑作业装置，这是深基坑作业事故频发的重要因素之一。

“目前，在电力行业深基坑作业中，井口支架多数使用角铁焊接而成，相对笨重，搬运不便；提料方面使用绞架人力提土或者采用小型卷扬机，效率不高；气体检测方面，一般是施工人员随身携带气体检测报警装置，检测到氧气不足或有害气体超标后需要自行撤离，防护机制不完善、不合理。”已经从事输电线路施工多年的施工队长贾培林指出了传统深基坑作业方式的种种弊端。

国网甘肃电力自主研发的深基坑一体化智能装置正式投入施工现场作业。

为了攻克这项难题，国网甘肃电力严格贯彻落实国家电网公司基建施工现场“查风险、治违章、抓落实”安全主题活动要求，制定深基坑开挖专项解决方案，研发一套操作简便、安全可靠、功能完备的深基坑作业智能设备，依靠设备主动、及时地发现危险并预警，自动采取有效措施加强人员保护，破解深基坑安全作业难题，防范基建安全事故发生。

在国网公司基建部的指导下，7月初，国网甘肃电力“国网工匠”翟宗亮及其创新团队深入施工现场进行勘察，掌握现场需求，成立课题研发小组，开展技术攻关。经过多次实验、检测、调试，7月24日，国内首台“一体化深基坑作业智能机”在中兰铁路牵引站330千伏外部供电工程施工现场进行试验，各项功能均达到预期要求，性能参数满足有限空间作业要求。随后，经过一个月的试用、改进、再试用、再改进,第二代于8月正式进行多点推广试用。

技术攻关 争做行业标准“领头羊”

“一体化深基坑作业智能机”不是对旧设备的简单组合，而是对传统深基坑作业方式的创新和变革。

该装置集快速稳定提料、实时气体检测、智能送风、自动声光报警、紧急提升施工人员、差速器挂点、软梯挂点等多个实用功能于一体，实现了运输、安装、操作便捷化，功能多元化、集成化，控制智能化，完美地解决了现场深基坑作业过程中遇到的一系列安全问题，完全符合输电线路工程深基坑作业安全技术措施的要求。

“气体实时检测装置和声光报警自动送风系统可24小时实时监测，当坑内氧气含量不足时，气体检测装置自动识别，声光报警系统即时启动，同时送风系统迅速送风，保证坑内氧气含量正常。”主创人白浩伟介绍道。当施工人员在深基坑内发生紧急情况时，不论白天还是夜晚，通过该装置的检测和声光报警系统的警示，利用应急救援装置可迅速将施工人员拉出基坑，最大限度保障人生安全。

“翟宗亮劳模工作室”创新团队研发检测“一体化深基坑作业智能机”。

该装置实现数据采集云监控，将各项实时数据传送至在线监测管控平台，对现场设备运行状态、作业人员安全状态及井下作业环境异常实时预警，通过多种方式对异常状态告警提示并实时推送现场监督终端，使人身安全保障跨入数字时代。同时，该平台可对历史数据进行统计分析，按不同工程、作业点、时间统计相关报表，便于查询分析，为管理人员提供决策辅助。

与一体机配套使用的还有一款智能手环，可以对施工人员心率、脉搏、体温、呼吸等生命体征进行实时监测，一旦发现异常，前后两端同时报警提示，有效预防安全生产事故，防患于未然；具备远程指导功能，可实时掌握人员位置及工作区域，具备实时语音对讲功能，指导作业人员安全作业，有助实时动态掌控井下作业人员的安全状态和工作开展情况；具备一键呼叫功能，利用SOS模块与监控平台建立远程通讯，确保发生意外及时发出求救信号，以便快速获得救援。

在现场数据传到后台的过程中，该装置运用智能物联网网关，通过有线或无线方式，将深基坑内的各类传感器数据实时采集、存储并转发至在线监测管控平台，基于LoRa/ZigBee无线传输模块与深基坑内作业人员佩戴的具有生命特征的可穿戴设备进行数据交互；基于G/5G传输模块，将现场的各种监测的信息实时传输到平台，监控人员可以实时掌握现场的状况，当发生报警时，可以将信息实时推送至管理人员的现场监督终端。

8月26日，中国电科院讨论确定了“一体化深基坑作业智能机”检验试验标准规程，完成了相关检测，为国内同类产品提供了统一标准。

高效安全 成为工程现场“热销品”  

自“一体化深基坑作业智能机”问世，凭借高效、安全、可靠的优势，迅速“燃爆”了电力施工现场，成为了热销品。

“基坑井口支架的设计方面选用无缝圆钢管作为骨架搭建，支架底部可装设安全围挡，钢管之间使用销轴链接，结构强度大，满足现场施工要求，安装、运输方便快捷，四脚均设有钢钎锚固点，进一步加强了安全可靠性。”白浩伟说。

“一体化深基坑作业智能机”送风软管向作业区送风，氧气探测器实时监测作业区内氧气含量。

深基坑开挖最主要的工作内容就是循环将坑内挖出的废土提出，这项看似平常而简单的作业，是整个作业中工作量最大的。由于深度一般都在5米以上，长时间开挖会造成基坑及周围环境变形等风险。缩短施工工期、提高作业效率尤为重要。

该装置让提土开挖效率倍增。“以往靠人工提料最少需要4人，费时费力，效率不高。现在好了，有了智能化的设备，2个人就可以开展作业，它一次能够提起200至400公斤的废土，是以往的5倍。之前提一桶最少需要2分钟，现在不到10秒就上来了。施工的效率明显提高，施工安全质量也有了根本保证。还有安全围挡、差速器挂点、软梯挂点现场使用都很方便、可靠，给现场安全作业提供了很大的保障。”贾培林说。

听闻“一体化深基坑作业智能机”的功效，各施工现场迫不及待地想要早日用上这款“神器”。8月10日，定西市通渭百万风电 330千伏线路工程现场引入了4台“一体化深基坑作业智能机”，到当月底，原来一个月的工作量，用了新设备20天就完成了。项目经理孙军说，“那段时间正好赶上汛期，对深基坑开挖施工进度影响很大，幸好这款装置给力，现在人员投入减少了、安全保障提高了，很多方面都很方便、可靠。”

输电线路施工都是野外工作，地理环境、交通条件、施工用电等都极不方便。“这个设备拆装非常容易，施工人员经简单培训后都可以操作，并且送风、提料深度能到25米左右，仅用一台3千瓦的小型柴油发电机就具备进行完整作业的动力条件。不论在高原、草甸，还是在沼泽、森林都不受地域限制，各种类型的基坑都可以用，真是给我们施工解决了大问题了。”孙军说。

7月31日，全国17家送变电公司到国网甘肃电力调研该装置，现场签订了订购协议。8月14日，国网公司基建部组织全国14家省电力公司及相关业务单位的专家们到甘肃现场观摩一体化深基坑作业智能机，提出改进建议。

截至目前，已有20台“一体化深基坑作业智能机” 在甘肃中兰铁路、通渭百万风电两个线路工程中得到全面应用。已累计确认订单数量45套，重庆、冀北、辽宁等公司也已联系采购该套设备，确定购置意向90套。

据了解，国网甘肃电力已具备每月生产100套“一体化深基坑作业智能机”的能力，后期根据具体要求还将增加产能，最终达到每月生产200套的能力。

责任编辑：苏磊