電動(dòng)物料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)在埋深式豎井開挖施工中的應(yīng)用研究

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

1 工程概況

葉巴灘水電站位于四川省白玉縣與西藏貢覺縣境內(nèi)的金沙江干流上，左岸隸屬于四川甘孜藏族自治州白玉縣，右岸隸屬于西藏自治區(qū)昌都地區(qū)貢覺縣。以金沙江為界，電站布置兩條導(dǎo)流洞，分別位于金沙江兩岸。

埋深式深大閘門豎井布置在左岸導(dǎo)流洞內(nèi)，分為導(dǎo)流洞閘室豎井和旁通洞閘室豎井。圍巖為石英閃長(zhǎng)巖，閘室?guī)r體較完整，以次塊～塊狀結(jié)構(gòu)為主，濕潤(rùn)～滴水，圍巖類別以Ⅱ類為主，圍巖基本穩(wěn)定，部分Ⅲ類，局部穩(wěn)定性差。

閘室頂部高程均為2767m，由連接洞聯(lián)通；導(dǎo)流洞豎井閘室底部高程為2712.5m，深54.5m，開挖尺寸15m(寬)×26m(長(zhǎng))，底部與導(dǎo)流洞相交；旁通洞豎井閘室底部高程為2719m，深48m，開挖尺寸17m(寬)×18m(長(zhǎng))，底部與旁通洞相交。平面位置關(guān)系見圖1、軸線剖面位置關(guān)系見圖2。

2 施工重、難點(diǎn)分析

(1)兩條閘室豎井開挖尺寸較大，深度大，物料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)布置難度大，降低豎井工作面施工與材料轉(zhuǎn)運(yùn)的施工安全風(fēng)險(xiǎn)是重點(diǎn)。

圖1 導(dǎo)流洞豎井與旁通洞豎井平面位置關(guān)系(尺寸單位：m)

圖2 導(dǎo)流洞豎井與旁通洞豎井剖面位置關(guān)系(尺寸單位：m)

(2)豎井開挖與導(dǎo)流洞下層施工密切相關(guān)，研究合理的物料轉(zhuǎn)運(yùn)方式減少與導(dǎo)流洞下層施工干擾，加快豎井開挖支護(hù)進(jìn)度是重點(diǎn)。

(3)導(dǎo)流洞閘室豎井與旁通洞閘室豎井由連接洞聯(lián)通，由于無(wú)另外的運(yùn)輸通道，材料通過旁通洞豎井轉(zhuǎn)運(yùn)至導(dǎo)流洞閘室豎井，距離遠(yuǎn)，合理布置轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)是難點(diǎn)。

3 方案設(shè)計(jì)

3.1 方案簡(jiǎn)述及施工工況

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況查勘，兩條閘室豎井均采用反井鉆機(jī)先行施工導(dǎo)孔，然后擴(kuò)孔形成溜渣井，再正井開挖，自上而下跟進(jìn)支護(hù)。閘室豎井開挖前，下部導(dǎo)流洞段上層開挖和旁通洞段開挖已完成。

3.1.1 材料及設(shè)備的轉(zhuǎn)運(yùn)工況

施工材料：YT-28手風(fēng)鉆、100B潛孔鉆、爆破器材、系統(tǒng)錨桿、錨噴設(shè)備、掛網(wǎng)網(wǎng)片、PC70型反鏟(7t重量)。

上述施工材料均從上部采用轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)吊轉(zhuǎn)至豎井內(nèi)作業(yè)面。導(dǎo)流洞閘室豎井施工設(shè)備和材料需跨過旁通洞閘室豎井施工區(qū)域。

3.1.2 工作面扒渣工況

閘室豎井溜渣井形成后，采用自上而下正井法開挖。溜渣井尺寸為半徑3m的圓形結(jié)構(gòu)；每個(gè)循環(huán)爆破后采用PC70型反鏟進(jìn)行作業(yè)面扒渣、清理，石渣通過溜渣井溜至下部導(dǎo)流洞和旁通洞，進(jìn)行清渣。

3.2 轉(zhuǎn)運(yùn)方案設(shè)計(jì)

施工材料、設(shè)備以PC70反鏟轉(zhuǎn)運(yùn)為工況條件上限進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。

綜合考慮上述兩種施工工況，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)建筑物結(jié)構(gòu)特性，擬定在交通洞(連接洞)頂部布置10t電動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)兩條閘室豎井的開挖施工需要。

技術(shù)參數(shù)：

(1)電動(dòng)葫蘆工作級(jí)別：M4；

(2)額定起重量：10t；

(3)起升高度：50m；

(4)起升速度：14m/min；

(5)運(yùn)行速度：20m/min；

(6)行走軌道：I32b。

優(yōu)點(diǎn)：①轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)布置在作業(yè)面頂部，解決了與下部通道相互干擾問題，也解決了導(dǎo)流洞閘室豎井物資轉(zhuǎn)運(yùn)通道問題；②電動(dòng)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，可以根據(jù)需要對(duì)運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，更易滿足現(xiàn)場(chǎng)需要；③轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，降低施工風(fēng)險(xiǎn)；④本文系統(tǒng)軌道為型鋼結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備可移動(dòng)，下部豎井爆破飛石對(duì)本系統(tǒng)傷害小，防護(hù)措施簡(jiǎn)單，成本投入小。

4 轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)實(shí)施

4.1 物料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文通過附圖方式對(duì)電動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖3為電動(dòng)物料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為物料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)局部詳圖。

圖3 電動(dòng)物料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意(尺寸單位：cm)

圖4 物料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)局部詳圖

上圖中：①表示2根C25錨桿，L=4.5m，入巖3.6m～4.1m；②表示Ⅰ32b工字鋼；③表示10t電動(dòng)葫蘆；④表示Q345連接板，板厚2cm；⑤表示轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備以PC70型反鏟為例；⑥表示頂部巖石面。

4.2 系統(tǒng)說(shuō)明

系統(tǒng)安裝程序：施工準(zhǔn)備→設(shè)備開箱清點(diǎn)和檢查驗(yàn)收→軌道梁安裝→電動(dòng)葫蘆安裝→電氣設(shè)備安裝→試運(yùn)驗(yàn)收。

采用I32b工字鋼作為電動(dòng)葫蘆軌道梁，按2m間距布置天錨進(jìn)行固定，單點(diǎn)設(shè)計(jì)總承重15.2t(其中電動(dòng)葫蘆設(shè)計(jì)承載10t、電動(dòng)葫蘆自重4t、軌道梁自重0.2t)，設(shè)計(jì)采用2根M30、C25、L=4.5m(入巖4m)砂漿錨桿進(jìn)行固定，天錨總承載力為0.01252×3.142×205×106÷9.8×2=20.5t，安全系數(shù)為20.5t÷15.2t=1.35，滿足規(guī)范要求。

4.3 軌道梁天錨、軌道梁施工

錨桿測(cè)量放樣確定布孔位置和鉆孔方向，采用三臂鉆鉆孔，確保孔深，鉆孔孔徑為φ64mm，錨桿采用先插桿后注漿工藝施工，內(nèi)注M30砂漿。

軌道梁工字鋼和連接板采用12t吊車帶操作平臺(tái)安裝，工字鋼分節(jié)安裝(單節(jié)0.2t)、連接板分片安裝，安裝過程測(cè)量全程放樣調(diào)整，調(diào)整位置合格，有經(jīng)驗(yàn)的焊工進(jìn)行焊接，檢查焊接質(zhì)量，保證安全。

4.4 電動(dòng)葫蘆的吊裝

電動(dòng)葫蘆總重量為4.0t，設(shè)計(jì)利用2臺(tái)12t汽車吊進(jìn)行整體抬吊安裝，吊裝時(shí)注意捆繩必須采取保護(hù)措施以防損傷設(shè)備。

4.5 電動(dòng)物料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)使用

該系統(tǒng)以電動(dòng)遙控手柄實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。首先利用遙控手柄將10t電動(dòng)葫蘆移動(dòng)并下放至閘室交通洞底板，以電動(dòng)葫蘆吊鉤下方至吊物，鋼絲繩不松弛為準(zhǔn)，人工將吊物上鉤，然后起鉤，吊物離地面不低于2m，通過10t電動(dòng)葫蘆向作業(yè)面移動(dòng)，至下落至作業(yè)面指定位置。若自作業(yè)面將設(shè)備、材料轉(zhuǎn)運(yùn)至洞外，操作順序相同。物料轉(zhuǎn)運(yùn)過程中上、下施工作業(yè)人員采用對(duì)講機(jī)指揮。

4.6 荷載試驗(yàn)

接通電源以后，先檢查各電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向是否與控制按鈕的方向一致，然后再按下列步驟試車：

(1)無(wú)負(fù)荷試驗(yàn)：在空載下開動(dòng)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行正反試運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查操縱線路是否正確，限位器等電氣設(shè)備工作是否可靠等；

(2)靜負(fù)荷試驗(yàn)：在運(yùn)行機(jī)構(gòu)不動(dòng)的情況，以1.25倍的額定負(fù)荷進(jìn)行試吊，負(fù)荷升離地面約100mm，懸空10min，各機(jī)構(gòu)應(yīng)正常；

(3)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)：在靜負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果良好的條件下，以1.1倍的額定荷載進(jìn)行動(dòng)載懸空試驗(yàn)，試驗(yàn)周期為40s；升6s，停14s，降6s，停14s，如此進(jìn)行15個(gè)周期，實(shí)驗(yàn)后目測(cè)各部位有無(wú)異?，F(xiàn)象，無(wú)異常則合格。

5 安全措施

(1)所有參與施工作業(yè)的人員，均需按照有關(guān)安全法規(guī)和安全操作規(guī)程作業(yè)；

(2)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的人員，必須穿戴齊全勞保防護(hù)用品，物料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)操作人員經(jīng)培訓(xùn)后上崗；

(3)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的施工人員在接受過安全交底、安全教育之后，才能進(jìn)行作業(yè)；

(4)吊裝用工具機(jī)在投入使用前，必須檢查，確認(rèn)其性能、規(guī)格、狀況符合要求；

(5)加強(qiáng)保護(hù)設(shè)備安全的工作力度，對(duì)小件、易損的設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)存放時(shí)，需置于干燥、通風(fēng)的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，并登記入庫(kù)清楚無(wú)誤，由專人保管；

(6)設(shè)備吊裝時(shí)，必須小心謹(jǐn)慎，嚴(yán)防鋼絲繩勒壞或碰壞設(shè)備，起鉤、回鉤必須低速、緩慢；

(7)強(qiáng)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)的安全用電管理，由專職電工負(fù)責(zé)接電、拆線工作，用電設(shè)備的檢修由專職電工進(jìn)行，電纜布置等工作必須符合規(guī)范；

(8)手持電動(dòng)工具等必須具有可靠的接零、接地及漏電保護(hù)裝置。軌道或其他連接構(gòu)架上應(yīng)設(shè)置接地線，接地線可用4mm～5mm的裸銅線或截面不小于25mm2的金屬導(dǎo)線；

(9)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置專職安全員，負(fù)責(zé)安全生產(chǎn)狀態(tài)的監(jiān)控，豎井每循環(huán)爆破后對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)損傷后及時(shí)安排專業(yè)人員修補(bǔ)。

6 結(jié)語(yǔ)

葉巴灘水電站導(dǎo)流洞閘室豎井、旁通洞豎井開挖支護(hù)施工，通過采用電動(dòng)物料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)取得了很大的成效。閘室豎井開挖支護(hù)于2017年12月開工，至2018年4月結(jié)束，按照節(jié)點(diǎn)工期完成施工任務(wù)，未發(fā)生安全事故。在施工進(jìn)度、施工成本及施工安全方面取得了預(yù)期的效果，可在其他類似工程中推廣應(yīng)用。同時(shí)，在施工中也總結(jié)了一些施工經(jīng)驗(yàn)，類似相鄰的閘室豎井開挖時(shí)需要增加一條施工通道至內(nèi)側(cè)閘室豎井，可保證兩條豎井同步施工，減少物料轉(zhuǎn)移系統(tǒng)吊運(yùn)強(qiáng)度，減少兩個(gè)豎井之間的施工干擾，能大大提高總體施工進(jìn)度，節(jié)約施工成本。