溪洛渡水電站右岸泄洪洞龍落尾及出口段混凝土缺陷處理登高設(shè)備應(yīng)用探討

孫 憲 國(guó),　林 芳 芳

(1.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì) 水電第七支隊(duì)，湖北 武漢　430200；2.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì) 水電第三總隊(duì)，四川 成都　611130)

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溪洛渡水電站右岸泄洪洞龍落尾及出口段混凝土缺陷處理登高設(shè)備應(yīng)用探討

孫 憲 國(guó)1,林 芳 芳2

(1.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì) 水電第七支隊(duì)，湖北 武漢430200；2.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì) 水電第三總隊(duì)，四川 成都611130)

根據(jù)溪洛渡水電站右岸泄洪洞混凝土缺陷處理技術(shù)要求，為使缺陷處理工作做到程序化、規(guī)范化，提高工效，在對(duì)泄洪洞龍落尾段進(jìn)行混凝土缺陷處理施工過程中，通過技術(shù)創(chuàng)新，借鑒建筑工程登高維護(hù)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，采用660SJ“曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)”進(jìn)行泄洪洞混凝土缺陷修補(bǔ)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果，實(shí)現(xiàn)了陡坡段混凝土缺陷處理機(jī)械化施工。

泄洪洞；混凝土；缺陷處理；機(jī)械化；溪洛渡水電站

1　概　述

溪洛渡水電站右岸泄洪洞龍落尾段為無壓段與出口明渠間的銜接段，分別由上游緩坡段、奧奇曲線段、斜坡段、反弧段、下游緩坡段組成，其間布置有1#、2#、3#摻氣坎，混凝土澆筑成型后底板坎高分別為2.125 m、1.65 m、2.42 m。龍落尾斷面形式為圓拱直墻型，斷面尺寸為14 m×19 m(寬×高)，出口明渠布置有4#摻氣坎，混凝土澆筑成型后底板坎高為1.8 m。

泄洪洞混凝土澆筑總量累計(jì)為52.4萬m3。在施工過程中，由于自然因素、施工條件等影響，其混凝土質(zhì)量通病不可避免地會(huì)發(fā)生。在混凝土缺陷處理前期，按照建設(shè)單位要求，已組織完成了泄洪洞流道混凝土過流面施工縫及裂縫、氣泡、預(yù)留孔洞等缺陷修補(bǔ)材料的比選及工藝試驗(yàn)、缺陷普查等工作，根據(jù)工藝試驗(yàn)成果及普查缺陷類型，針對(duì)不同部位、不同缺陷編制了修補(bǔ)措施。在缺陷修補(bǔ)過程中，按照建設(shè)單位要求，為加快施工進(jìn)度，對(duì)4#泄洪洞龍落尾段實(shí)行了機(jī)械化登高設(shè)備修補(bǔ)施工。

2　龍落尾段登高設(shè)備規(guī)劃

660SJ“曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)” 廣泛應(yīng)用于建筑物或市政設(shè)施登高維護(hù)作業(yè)等常規(guī)登高作業(yè)領(lǐng)域，具有移動(dòng)方便、快速等特點(diǎn)，適合泄洪洞邊墻混凝土缺陷修補(bǔ)登高作業(yè)，但其缺點(diǎn)是其只能在平地上作業(yè)，而龍落尾斜坡的坡度為22.46°，若要采用660SJ曲臂臺(tái)車作為龍落尾斜坡邊墻混凝土缺陷修補(bǔ)的登高作業(yè)平臺(tái)，需要解決其爬坡問題及水平作業(yè)平臺(tái)問題，且在陡坡混凝土缺陷修補(bǔ)中采用660SJ曲臂臺(tái)車尚屬首次應(yīng)用。

為解決660SJ曲臂臺(tái)車在斜坡上行走問題，采用了2臺(tái)“TS15-200單臺(tái)提升千 斤 頂 配

φ15.24鋼絞線進(jìn)行牽引爬行，其中1臺(tái)千斤頂做為安全保險(xiǎn)措施。為解決660SJ“曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)”在斜坡上作業(yè)的問題，在其后端增設(shè)了三角支撐平臺(tái)調(diào)節(jié)以滿足其水平作業(yè)平臺(tái)要求。三角支撐平臺(tái)采用2臺(tái)27 t級(jí)液壓千斤頂進(jìn)行牽引及固定。

3　牽引系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

由于所選用的登高設(shè)備其動(dòng)力源爬行能力有限，為滿足其在4#龍落尾斜坡上爬行，需結(jié)合登高設(shè)備性能、參數(shù)布置牽引系統(tǒng)，本套牽引系統(tǒng)主要包括 “牽引力的計(jì)算及牽引設(shè)備選型”、“提升千斤頂”布置、牽引鋼絞線的布置。按照廠家提供的技術(shù)參數(shù)所選用的該套設(shè)備的主要參數(shù)見表1。

表1　660SJ系列曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)主要技術(shù)參數(shù)表

3.1牽引穩(wěn)定性計(jì)算

3.1.1曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)在22.46°混凝土斜坡面上的受力分析

向上牽引時(shí)，下滑力P1為：

P1 =G2+G1f=Gsin22.46°+Gfcos22.46°

=130.19×0.38+130.19×0.92×0.02

=51.87(kN)。

靜止時(shí)，下滑力P2為：

P2 =G2-G1f=Gsin22.46°-Gfcos22.46°

=130.19×0.38-130.19×0.92×0.02

=47.08(kN)。

式中P為牽引下滑力；G為設(shè)備車重力，G=130.19 kN(設(shè)備車自重為12 519 kg，其他荷載500 kg)；G1為G的垂直向分解力，G1=Gcos22.46°；G2為G的軸向分解力，G2=Gsin22.46°；F為最大摩擦力，F(xiàn)=G1f，f為摩擦系數(shù)，取0.02。

作業(yè)時(shí)下滑力P3：

當(dāng)其在斜坡面上作業(yè)時(shí)，其曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)退至三角支撐平臺(tái)上，因此，其下滑力趨于零，故只需驗(yàn)證三角支撐平臺(tái)穩(wěn)定即可。

3.1.2曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)在在30°棧橋上的受力分析

660SJ曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)在30°棧橋上主要為向上牽引時(shí)的下滑力，向上牽引時(shí)的下滑力P4為：

P4 =G2+G1f=Gsin30°+Gfcos30°

=130.19×0.5+130.19×0.87×0.05

=70.76(kN)。

式中G1=Gcos30°；G2=Gsin30°；F=G1f，取0.05。

3.2牽引設(shè)備的選型

根據(jù)上述分析得出,龍落尾“660SJ曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)”的 最大牽引力為70.76 kN ，牽引設(shè)備配備2臺(tái)“TS15-200單臺(tái)提升千斤頂”配φ15.24鋼絞線進(jìn)行牽引，其中1臺(tái)做為安全保險(xiǎn)措施，方案可行。

3.3牽引系統(tǒng)固定端的布置

3.3.1提升千斤頂?shù)牟贾?/p>

在4#泄洪洞龍落尾上緩坡段第59倉(cāng)底板中心線位置布置“TS15-200”單臺(tái)提升千斤頂”，兩臺(tái)提升千斤頂前后間隔布置，布置間距大于3 m。

3.3.2固定端支座的布置

固定端支座由400 mm×400 mm箱梁構(gòu)成、長(zhǎng)80 cm，在箱型梁上、下游間隔20 cm布置φ28錨筋錨固箱型梁，φ28錨筋伸入基巖、混凝土3 m，外露0.6 m，頂部彎折0.2 m與箱型梁焊接，兩臺(tái)固定端支座中心間隔3 m、同時(shí)在箱型梁上設(shè)置φ5 cm穿索孔徑。箱型梁支座錨筋主要承擔(dān)水平方向預(yù)應(yīng)力鋼絞線拉力，箱型支座共布置有φ28錨筋8根，伸入基巖、混凝土3 m，按照4#龍落尾承受最大牽引力70.76 kN為荷載參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算。經(jīng)驗(yàn)算，其滿足要求。

3.4牽引點(diǎn)的布置

在660SJ“曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)”前端設(shè)置牽引點(diǎn)，牽引點(diǎn)由200 mm×220 mm箱型軌道梁、錨索夾具構(gòu)成，在200 mm×220 mm箱型軌道梁采用不同厚度鋼板焊接成鉸耳插銷式連接，主受力板厚3 cm、筋板厚1 cm。經(jīng)對(duì)曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)牽引點(diǎn)強(qiáng)度、連接銷軸強(qiáng)度、活動(dòng)銷軸兩側(cè)鋼板強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算得知其均符合要求。

3.5牽引鋼絞線的布置

3.5.1鋼絞線的布置

牽引鋼絞線采用φ15.24鋼絞線，自龍落尾摻氣坎處至龍落尾上緩坡段，單根鋼絞線下料長(zhǎng)度約為370 m。鋼絞線布置原則、方案為：

(1)鋼鉸線由人工自龍落尾下平段牽引布置至龍落尾上緩坡段支座處。在反弧段、斜坡段、奧奇曲線段及上緩坡段隨機(jī)布置托繩輥，托繩輥直接放置在底板上，同時(shí)，在1#、2#摻氣坎利用底板鋼筋爬梯錨筋布置簡(jiǎn)易壓繩裝置，當(dāng)無法利用鋼筋爬梯錨筋時(shí)，則在底板垂直面上增設(shè)錨筋焊接即可。

(2)鋼鉸線上游端利用提升千斤頂錨固，下游端頭利用布置在“履帶式自行高空作業(yè)平臺(tái)”的雙錨索夾具進(jìn)行錨固。

3.5.2鋼絞線破斷拉力復(fù)核

牽引時(shí)，龍落尾登高設(shè)備牽引所需的最大牽引力為70.76 kN，而φ15.24鋼絞線最大破斷拉力為270 kN，計(jì)算安全系數(shù)為3.82，滿足要求。

4　臺(tái)車作業(yè)輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.1曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)輔助系統(tǒng)

“曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)”需處于水平方能進(jìn)行作業(yè)。為滿足其在斜坡上作業(yè)，項(xiàng)目部按照龍落尾斜坡段并結(jié)合設(shè)備參數(shù)設(shè)計(jì)了三角支撐平臺(tái)做為輔助系統(tǒng)。

4.1.1輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

三角支撐平臺(tái)主要由[10槽鋼、[8槽鋼及鋼板組成，三角支撐平臺(tái)面層長(zhǎng)度為3.04 m、中心線寬度為2.06 m，車輪行走寬度為0.6 m，支撐平臺(tái)面層設(shè)置槽鋼+鋼筋擋坎做為限位裝置，作業(yè)時(shí)“660SJ曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)”退滑至三角支撐平臺(tái)上，使其設(shè)備始終處于水平狀態(tài)進(jìn)行作業(yè)。

4.1.2輔助系統(tǒng)穩(wěn)定性驗(yàn)算

三角支撐平臺(tái)框架由[10槽鋼組成，縱、橫間距0.5 m布置[10槽鋼，中間增設(shè)[8槽鋼斜撐及剪刀撐等，按照此結(jié)構(gòu)及參數(shù)分析“660SJ曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)”靜止在三角支撐平臺(tái)上作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性。“660SJ曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)”靜止在三角支撐平臺(tái)時(shí)的狀態(tài)見圖1。

圖1　660SJ曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)示意圖

由圖1可知，曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)靜止在混凝土面上、后輪完全靜止在三角支撐平臺(tái)靜止作業(yè)時(shí)最大荷載值為130.19 kN+2 kN(作業(yè)人員、材料最大荷載)=132.19 kN，分布至四個(gè)點(diǎn)受力：132.19 kN/4=33.05 kN，在每個(gè)點(diǎn)布置豎向槽鋼兩根。為簡(jiǎn)化計(jì)算，在不考慮布置斜撐、剪刀撐的基礎(chǔ)上計(jì)算豎向槽鋼的穩(wěn)定性，滿足要求。

4.2過坎棧橋的設(shè)計(jì)

“曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)”由4#泄洪洞出口明渠采用大噸位吊機(jī)吊入明渠底板后，自上至下爬行至3#摻氣坎后掛牽引系統(tǒng)進(jìn)行輔助牽引，跨摻氣坎時(shí)布置過坎棧橋，棧橋由面層、支撐層及底板保護(hù)層、固定層構(gòu)成。棧橋面層由P3015組合鋼模板拼裝而成，并在P3015組合鋼模板上間距20 cm鋪設(shè)φ32鋼筋防滑條，支撐層由φ48縱、橫向鋼管架構(gòu)成，底板保護(hù)層由4根縱向[10槽鋼構(gòu)成，保護(hù)已澆筑底板混凝土面，同時(shí)便于支撐層在斜坡道上的穩(wěn)固。

5　安全保證措施

為確保登高設(shè)備牽引、運(yùn)行安全及泄洪洞龍落尾段混凝土表面缺陷處理順利完成，嚴(yán)格遵照施工方案及以下要求：

(1)登高設(shè)備的牽引及爬坡、過坎實(shí)施方案應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)方案執(zhí)行，設(shè)備安裝、棧橋等必須經(jīng)過驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可使用。

(2)設(shè)備操作人員必須經(jīng)設(shè)備廠家專業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)或由設(shè)備廠家專業(yè)人員進(jìn)行操作，由設(shè)備廠家專業(yè)培訓(xùn)的人員應(yīng)在培訓(xùn)合格后持證上崗，并按照設(shè)備的操作規(guī)程進(jìn)行操作，嚴(yán)禁非持證人員違規(guī)作業(yè)、野蠻操作。

(3)登高設(shè)備在移動(dòng)過程中要求收回登高設(shè)備大臂，降低重心，做到“人、機(jī)”分離，避免意外發(fā)生。

(4)登高設(shè)備作業(yè)框內(nèi)的施工人員在作業(yè)時(shí)必須配掛安全帶，同時(shí)禁止身體外探過多而造成重心外移。

(5)登高設(shè)備牽引過坎時(shí)必須通知現(xiàn)場(chǎng)管理人員、安全員等，管理人員、安全員應(yīng)全程監(jiān)控作業(yè)并督促其嚴(yán)格落實(shí)移動(dòng)過程中的安全措施。

(6)“660SJ曲臂高空作業(yè)平臺(tái)”每次作業(yè)時(shí)，設(shè)備必須完全靜止在三角支撐平臺(tái)上并保證機(jī)身水平。

6　結(jié)　語

實(shí)踐證明，溪洛渡水電站左岸泄洪洞龍落尾在缺陷處理過程中采用傳統(tǒng)排架搭設(shè)方式，施工中投入了大量鋼管、扣件、竹跳板等材料并耗費(fèi)了大量人力用于腳手架搭拆和材料轉(zhuǎn)運(yùn)；而右岸泄洪洞通過采取以上措施，將660SJ“曲臂式高空作業(yè)平臺(tái)”應(yīng)用于陡坡段進(jìn)行混凝土缺陷修補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)了施工機(jī)械化且其安全可靠，在保證節(jié)點(diǎn)工期的同時(shí)，投入的勞動(dòng)力不到左岸的一半，從而使右岸泄洪洞龍落尾段混凝土缺陷修補(bǔ)不僅成本大大降低，同時(shí)也提高了施工效率。

7　結(jié)　語

在泄洪洞龍落尾段混凝土缺陷修補(bǔ)中應(yīng)用“660SJ曲臂高空作業(yè)平臺(tái)”登高設(shè)備，替代了傳統(tǒng)鋼管腳手架作業(yè)方式，避免了鋼管等材料的大規(guī)模轉(zhuǎn)運(yùn)、安拆，減少了大量人力的投入及陡坡排架搭設(shè)基礎(chǔ)錨固對(duì)泄洪洞混凝土底板的破環(huán)，保證了過流面混凝土缺陷修補(bǔ)的施工質(zhì)量和安全，節(jié)約了資金，使施工進(jìn)度大幅度提高，創(chuàng)造了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在今后的水利水電工程陡坡段混凝土缺陷處理中值得借鑒和推廣。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-07-12

TV7;TV52;TU69

B

1001-2184(2016)04-0012-03

孫憲國(guó)(1973-),男,吉林松原人，高級(jí)工程師,學(xué)士，從事水利水電工程的施工技術(shù)與管理工作；

林芳芳(1985-)，女，安徽天長(zhǎng)人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.