烏東德水電站上游圍堰右岸堰肩卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝及實(shí)施專項(xiàng)方案

徐傳波

（中國(guó)雄安集團(tuán)有限公司，河北 保定 071700）

1 工程概況

烏東德水電站上游圍堰左右岸堰肩需通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行材料運(yùn)輸，為解決各部位的材料運(yùn)輸并針對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝和實(shí)施，特編制本方案。

2 卷?yè)P(yáng)機(jī)布置

2.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)布置位置及相關(guān)特性

根據(jù)本次防護(hù)材料運(yùn)輸要求，卷?yè)P(yáng)機(jī)在右岸導(dǎo)流洞進(jìn)口EL.950m 平臺(tái)布置1 臺(tái)5T 卷?yè)P(yáng)機(jī)，具體布置特性：卷?yè)P(yáng)機(jī)5t，設(shè)計(jì)提升重量＜0.5T，高程950～1060m，長(zhǎng)度225m。

2.2 纜索吊裝系統(tǒng)布置

2.2.1 纜索系統(tǒng)的總體布置

纜索吊裝系統(tǒng)包括承重索、牽引索、跑車；主要由上、下承重索錨固系統(tǒng)、卷?yè)P(yáng)機(jī)地錨及基礎(chǔ)構(gòu)成的錨固和基礎(chǔ)體系組成。

纜索承重索均選用1φ16 鋼絲繩，牽引索選用1φ14鋼絲繩。根據(jù)纜索的裝料點(diǎn)及右岸堰肩邊坡地形、地質(zhì)情況，本工程1#纜索主跨為225m，承重索長(zhǎng)250m,牽引索長(zhǎng)500m，最大揚(yáng)程110m。

2.2.2 纜索起吊設(shè)備主要參數(shù)

纜索吊機(jī)主要參數(shù)：設(shè)計(jì)起吊重量＜0.5t（吊具等附件重量之和不超過(guò)100kg），起升高度80m，平均繩速10m/min，承載索規(guī)格1φ16，卷?yè)P(yáng)機(jī)型號(hào)JM5C，額定拉力50KN，電動(dòng)機(jī)型號(hào)柴油動(dòng)力 16 匹，減速機(jī)型號(hào)JZQ-400 KS40，牽引索鋼絲繩規(guī)格1φ14。

2.2.3 動(dòng)力裝置錨固系統(tǒng)

纜索承重索地錨均采用砂漿錨桿錨固體系。上錨點(diǎn)采用3 根Φ32，L=3.5m 錨桿，鋼筋外露0.5m；下錨固點(diǎn)采用3 根Φ32，L=3.5m 錨桿，鋼筋外露0.5m；支撐架采用4 根Φ2 8，L=2m 錨桿，鋼筋外露0.5m；采用C20 混凝土澆筑形成錨固基礎(chǔ)[1]。

根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn):上述錨固系統(tǒng)錨可滿足主承重繩及牽引繩的錨固要求。

纜索卷?yè)P(yáng)機(jī)布置在右岸導(dǎo)流洞進(jìn)口上游圍堰堰肩950m高程卸料平臺(tái)處。卷?yè)P(yáng)機(jī)平臺(tái)均采用6 根Φ32 地腳螺栓將卷?yè)P(yáng)機(jī)基座與C20 混凝土基礎(chǔ)連接，混凝土基礎(chǔ)尺寸為：150cm×150cm×100cm，地腳螺栓采用φ32 鋼絲繩錨桿（一頭絲一頭帶鉤），入巖2m，絲扣外露0.25cm。

2.3 安全驗(yàn)算

2.3.1 基本數(shù)據(jù)

φ14 鋼絲繩0.685kg/m，長(zhǎng)度500m，φ16 鋼絲繩0.8457 kg/m，長(zhǎng)度250m。

2.3.2 鋼絲繩允許應(yīng)力

卷?yè)P(yáng)機(jī)索道主要有：承重索、牽引索各一根，纜索承重索均選用1φ16 鋼絲繩，牽引索選用1φ14 鋼絲繩。

根據(jù)建筑施工計(jì)算手冊(cè)《結(jié)構(gòu)吊裝工程》中查知：

鋼絲繩容許應(yīng)力計(jì)算如下：

Ф16 鋼絲繩容許拉力為:

2.3.3 承重索、牽引索受力計(jì)算

根據(jù)纜索起吊設(shè)備主要設(shè)計(jì)參數(shù)，分別對(duì)1#和2#纜索（承重索和牽引索）進(jìn)行驗(yàn)算。

1.荷載計(jì)算

（1）纜索

（2）纜車G1=100kg(現(xiàn)場(chǎng)采用滑車、吊籃及其它附加件重量之和不超過(guò)此值)

表5 與鋼絲繩直徑匹配的繩卡數(shù)

（3）按最大起吊重量不超過(guò)500kg 考慮，則G2=500× 1.1=550kg

（4）最大荷載Q=（G1+G2）×g=6.37KN

2.對(duì)纜索進(jìn)行驗(yàn)算

（1）承重索

在纜索吊裝過(guò)程中，主索的線性和張力是相互影響的，需采用迭代方法來(lái)計(jì)算。但本次纜索吊裝驗(yàn)算，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，取最大垂度f(wàn)m=20m，且出現(xiàn)在跨中。

此時(shí)跨中水平張力為：

承重索最大拉力位于上錨固點(diǎn)，對(duì)應(yīng)承重索垂直合力為：

Φ16 鋼絲繩選擇滿足要求。

（2）牽引索

取起吊點(diǎn)為距錨固點(diǎn)約10m 處，牽引初始垂度5m，則sinrmax=85/240=0.354，cosrmax=0.935。

滑輪運(yùn)行阻力：W1=Q(sinrmax+μ1cos rmax)=2.37KN（其中μ1取0.02）

起重索運(yùn)行阻力：W2=2Tmax起（1-ηm）=2×6.37×（1-0.98）=0.25KN

其中η 為起重索穿過(guò)滑輪的效率，為0.98；m 為起重索穿過(guò)跑車和滑輪次數(shù)，為1。

后牽引索的自然張力：

牽引索總牽引阻力：

牽引索最大拉力Tm=（W+2Lg牽）（2-ηm）=（12.26+2× 250×0.0067）×（2-0.982）=16.23KN ＜F=18.51KN，Φ14鋼絲繩選擇滿足要求。

綜上可知：卷?yè)P(yáng)機(jī)纜索滿足要求。

3 卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝及運(yùn)行

卷?yè)P(yáng)機(jī)施工程序:卷?yè)P(yáng)機(jī)地錨施工-承載繩兩段錨固施工-安裝卷?yè)P(yáng)機(jī)及承載鋼絲繩-安裝牽引繩及受料斗架-整體調(diào)試及運(yùn)行。

3.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)地錨施工

根據(jù)現(xiàn)有地形及卷?yè)P(yáng)機(jī)尺寸，卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝在平整的基巖面上。在卷?yè)P(yáng)機(jī)的周圍上布設(shè)6 根Φ32 錨桿，孔深2m，外露0.25m，后期錨桿與卷?yè)P(yáng)機(jī)底座焊接。

卷?yè)P(yáng)機(jī)的正后方地錨，選擇能牢固錨固的區(qū)域布設(shè)4根Φ32 錨桿，間排距30cm×30cm，孔深2m，外露0.3m，方位垂直于施工面，錨桿注漿采用M20 砂漿，錨桿施工完畢后用40cm×40cm，σ=15 鋼板，錨桿從鋼板4 個(gè)預(yù)開的孔插出，外露的錨桿進(jìn)行對(duì)角搭接焊，焊接時(shí)應(yīng)注意錨桿與鋼板之間預(yù)留出3cm 左右間隙，后期鋼絲繩從間隙處穿出與地錨可靠連接。

3.2 承載繩兩端錨固施工

承載繩兩端錨固在平緩的山體上，其中上錨點(diǎn)采用3根Φ32，L=3.5m 錨桿，根據(jù)軸線均勻布置，間距115cm，外露0.5m；下錨固點(diǎn)采用3 根Φ32，L=3.5m 錨桿，鋼筋外露0.5m；支撐架采用4 根Φ28，L=2m 錨桿，鋼筋外露0.5m；并預(yù)埋纜索主承重繩固定錨件，采用C20 混凝土澆筑形成錨固基礎(chǔ)[2]。

3.3 龍門架（支撐架）制安

結(jié)合我局在BC 區(qū)高位邊坡治理項(xiàng)目中的施工經(jīng)驗(yàn)，龍門架的施工應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形按需制安，材料使用B28鋼筋，龍門架基礎(chǔ)鋼筋入巖2m，外露0.5m。在龍門架區(qū)域附近修整一個(gè)約50m2～100m2的材料堆放平臺(tái)。材料通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)至該平臺(tái)后，再經(jīng)人工轉(zhuǎn)運(yùn)至工作面，具體轉(zhuǎn)運(yùn)材料重量和次數(shù)、距離，以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際發(fā)生及監(jiān)理工程師簽證為準(zhǔn)。

3.4 安裝卷?yè)P(yáng)機(jī)及承載鋼絲繩

（1）卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝地點(diǎn)應(yīng)平整。

（2）卷?yè)P(yáng)機(jī)與載荷之間不應(yīng)有可能發(fā)生危險(xiǎn)或影響鋼絲繩壽命的障礙物。

（3）卷?yè)P(yáng)機(jī)應(yīng)固定牢靠，嚴(yán)防傾覆和移動(dòng)，受力時(shí)不得橫向偏移。綁縛卷?yè)P(yáng)機(jī)底座的固定繩索應(yīng)從兩側(cè)引出，以防底座受力后移動(dòng)；然后和正后方地錨可靠連接。

（4）鋼絲繩的繩端固接。鋼絲繩應(yīng)選用與其直徑相應(yīng)的繩卡，采用繩卡固接時(shí)，繩卡數(shù)量與鋼絲繩直徑有關(guān)，見表1。工作繩卡數(shù)量不得少于3 個(gè)，此外還應(yīng)在尾端加一個(gè)安全繩卡。繩卡間距不小于鋼絲繩直徑的6 倍，繩頭距安全繩卡的距離不小于140mm，并用細(xì)鋼絲捆扎。繩卡滑鞍放在鋼絲繩工作時(shí)受力的一側(cè)，U 型螺栓扣在鋼絲繩的尾端，不得正反交錯(cuò)設(shè)置繩卡。

3.5 安裝牽引繩及受料斗架

（1）卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝牽引鋼絲繩卷繞在卷筒上的安全圈數(shù)應(yīng)不少于3 圈。鋼絲繩末端固定應(yīng)可靠，在保留兩圈的狀態(tài)下，應(yīng)能承受1.25 倍的鋼絲繩額定拉力。

（2）用調(diào)整導(dǎo)向輪位置的方法，使?fàn)恳摻z繩從卷筒下方繞入卷?yè)P(yáng)機(jī)，以保證卷?yè)P(yáng)機(jī)的穩(wěn)定。

（3）應(yīng)盡可能保證鋼絲繩繞入卷筒的方向在卷筒的中部與卷筒軸線垂直，以保證卷?yè)P(yáng)機(jī)受力的對(duì)稱性，這樣能使鋼絲繩圈排列整齊，不致斜繞和互相錯(cuò)疊擠壓，在使用過(guò)程中不因受側(cè)向力而發(fā)生擺頭。

（4）卷?yè)P(yáng)機(jī)與最后一個(gè)導(dǎo)向輪的最小距離不得小于25倍卷筒長(zhǎng)度，以保證當(dāng)鋼絲繩繞到卷筒一端時(shí)，與中心線的夾角不大于1.5°。

（5）總體調(diào)試及運(yùn)行。

3.6 穿索

（1）在穿索之前將上、下錨點(diǎn)錨桿安裝制作完畢，且強(qiáng)度達(dá)到要求。

（2）將卷?yè)P(yáng)機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)就位安裝完畢，并用錨桿將其錨固固定，錨固強(qiáng)度達(dá)到要求。

（3）直接利用卷?yè)P(yáng)機(jī)上的Ф14 鋼絲繩用作牽引繩，用鋼絲同承重索綁扎，然后牽引至上錨點(diǎn)，穿越錨筋束，用繩卡將承重索固定、夾接，繩卡間距滿足要求。

（4）在下錨點(diǎn)處將承重索穿越錨筋束，用導(dǎo)鏈將承重索盡可能的拉直，最后用繩卡將承重索固定、夾接，繩卡間距滿足規(guī)范要求。

3.7 施工前試運(yùn)行

試運(yùn)行包括卷?yè)P(yáng)機(jī)空載試運(yùn)行、纜索動(dòng)載試運(yùn)行：

（1）卷?yè)P(yáng)機(jī)空載試運(yùn)行：主要檢驗(yàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)機(jī)械和電氣設(shè)備運(yùn)行情況，應(yīng)保證卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)異?，F(xiàn)象。在空載下將卷?yè)P(yáng)機(jī)打開，在各種速度下正向、反向各運(yùn)行3min。

（2）纜索動(dòng)載試運(yùn)行：主要檢驗(yàn)動(dòng)載下卷?yè)P(yáng)機(jī)機(jī)械和電氣設(shè)備運(yùn)行情況，檢驗(yàn)金屬結(jié)構(gòu)的承載能力。實(shí)驗(yàn)荷載分別是100%和110%的額定荷載，試驗(yàn)時(shí)將起吊重量分別達(dá)到額定荷載的100%、110%，然后開啟卷?yè)P(yáng)機(jī)，用牽引索牽引全程往返三次，每循環(huán)一次中間間隔10 分鐘。