小型缆机在向家坝引水斜井混凝土工程施工中的应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇小型缆机在向家坝引水斜井混凝土工程施工中的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】：我国水电开发规模不断扩大，地下工程施工技术也得到长足的发展。引水斜井的施工一直都是地下工程施工中的重点和难点，在非钢衬砼斜井施工过程中，施工材料的洞内运输一直没有较好的方法和手段，以往各个工程均采用的人工搬运方式，不仅施工成本高、施工效率低、施工工期长，而且安全风险极大。如能采用小型缆机作为主要手段，不仅安全可靠，而且可从根本上加快施工进度，确保工程履约受控。

一、工程概况

向家坝水电站是金沙江梯级开发中的最后一个梯级，位于四川省与云南省交界处的金沙江下游河段，坝址左岸下距四川省宜宾县的安边镇4km、宜宾市33km，右岸下距云南省的水富县城1.5km。工程开发任务以发电为主，同时改善航运条件，兼顾防洪、灌溉等综合作用。

工程枢纽建筑物主要由混凝土重力挡水坝、左岸坝后厂房、右岸地下引水发电系统及左岸河中垂直升船机等组成。大坝挡水建筑物从左至右由左岸非溢流坝段、冲沙孔坝段、升船机坝段、坝后厂房坝段、泄水坝段及右岸非溢流坝段组成，坝顶EL384.00m，最大坝高162m，坝顶长度909.26m；发电厂房分设于右岸地下和左岸坝后，各装机4台，单机容量均为800MW，总装机容量6400MW，其中地下主厂房跨度、高度（跨度33.4m、高度85.5m）为当今世界上之最大。压力钢管直径达Ф14.4m，为当今世界之最。装机单机容量为800MW，为世界之最。

引水隧洞共4条，相邻隧洞之间的中心间距36m，洞型为圆形，分别由上平段、上弯段、斜井段、下弯段和下平段组成。其中引水隧洞斜洞长度89.8m。

二、设计前提

引水斜井材料运输采取人工自下而上搬运，施工效率低下，安全风险巨大，不能满足引水斜井砼衬砌施工安全及工程进度要求。为此，在通过深入研究后，拟在1#～4#引水隧洞上弯及斜井段顶拱部位各布置一套小型缆机提升设备。在确保斜井施工材料自上而下运输安全前提下，提高材料运输效率，为引水隧洞砼衬砌节点目标顺利实现提供了可靠保障。

三、设计说明

2.1 设计思路

在引水上弯及斜井段顶拱部位布置埋件，利用钢丝绳形成索道，在卷扬机牵引、提升下，实现施工材料自上而下的安全、快速运输。

2.2 主要技术标准

承载绳上锚固端高程：EL324m；承载索下锚固端最低高程：EL279m；

天锚最大高程：EL340m； 最大跨距：56m； 吊物最大扬程：60m；

承载绳直径：18mm；牵引绳、提升绳直径：12mm；

承载绳净长约100m； 牵引绳、提升绳净长约110m；

卷扬机最大吊重2.0t，转速16m/min，一次最大吊重：0.2t。

2.3 设备布置

小型提升设备主要由卷扬机、承载绳、提升绳、牵引绳、定滑轮及滑车组成，承载绳始端锚固于引水支洞底板适当位置，终端锚固于斜井顶拱已浇砼部位，由2台2t卷扬机作为提升、牵引装置，滑车行走于斜井末端顶拱与上弯中上部顶拱之间。

2.4 结构设计

(1)承载绳

承载绳选用不小于10倍安全系数的钢丝绳，本设备选用φ18钢丝绳，其破断拉力为16.2t，允许承受最大拉力为1.62t。承载绳上吊物+配重块+滑车+钢丝绳等重量不超过0.5t，故φ18钢丝绳满足受力要求。

(2)牵引绳及提升绳

牵引绳及提升绳选用不小于6倍安全系数的钢丝绳，本设备选用φ12钢丝绳，其破断拉力为7.2t，允许承受最大拉力为1.2t，而牵引或提升总重量不超过0.5t，故φ12钢丝绳满足受力要求。

(3)天锚、地锚等埋件

天锚、地锚等埋件均采用HRB335级Ф32钢筋制作，Ф32螺纹钢抗拉强度设计值为300N/mm2，容许拉力为24.13t，抗拔力按70%考虑，单根锚筋抗拔力为16.89t。综合考虑地质情况及安装方便，保证地锚入岩2m，外露0.3m，M30水泥砂浆灌注；天锚入岩3.8m，外露0.2m，锚固剂灌注；承载绳终端埋件采取现浇方式埋入衬砌砼内，具体布置如图。

四、安装方案

3.1 安装工艺流程

排架搭设埋件安装滑轮安装钢丝绳安装卷扬机安装滑车安装受料平台搭设验收（含负荷试验）

3.2 埋件安装

3.2.1 天锚安装

在天锚布置位置下方搭设排架和爬梯通道至天锚位置，施工人员通过爬梯通道上至排架顶部作业层，进行天锚的造孔及灌注施工。天锚Ф32 L=4m，入岩3.8m，锚固剂灌注。

3.2.2 地锚安装

根据现场地形在引水洞底拱中心线左右侧按间距20cm布置3排地锚（共6根锚筋，锚筋Ф32 L=2.3m，入岩2m，M30水泥砂浆灌注），单排锚筋外露端头采用1cm厚钢板或φ32钢筋焊接连成整体。

3.2.3 承载绳终端埋件安装

在承载绳锚固终端预埋Ф32钢筋埋件，埋件外露10cm，距引水隧洞设计喷砼边线20cm，埋件末端与结构钢筋点焊连接。根据现场施工需要，埋件依次布置于下弯最后一段、斜井第一段、斜井第二段上游结构缝顶拱部位。

3.3 滑轮安装

1. 定滑轮组件制作完成后，施工人员通过天锚施工排架爬梯通道上至排架顶部作业层，进行定滑轮组件安装并设置“八字”斜撑。

2. 在引水洞底拱靠下游2排地锚处各设置一个导向滑轮改变钢丝绳走向，将卷扬机布置在引水支洞下游边墙侧不影响引水支洞正常通行处，控制导向滑轮至卷扬机卷筒中心段钢丝绳长度不小于8m，并垂直卷筒轴线。

3.4 钢丝绳、卷扬机及滑车安装

1. 承载绳穿过定滑轮组件，采用11.0卡环（安全荷重10.78t）和绳卡（间距10～15cm，数量不少于3个）将承载绳两端分别固定在引水洞底拱上游第一排地锚、承载绳终端埋件上。钢丝绳在使用绳卡卡接前使用手动葫芦适度张紧钢丝绳，钢丝绳固定后，将剩余钢丝绳切断或盘好妥善放置。

2. 将卷扬机吊运至设计位置，在卷扬机底座四脚处打设Ф32插筋（插筋入岩2.0m，外露0.3m，M30水泥砂浆灌注），与卷扬机底座焊接连接。

3. 依次开动1#、2#卷扬机，牵出绳头，经过导向滑轮、定滑轮组件，将牵引绳、提升绳引导至滑车位置，采用6.0卡环（安全荷重5.88t）和绳卡（间距10～15cm，数量不少于3个）将牵引绳固定在滑车吊耳上，提升绳穿过滑车滚轮并在钢丝绳末端捆绑一个50kg钢筋束配重块，提升绳末端分出两根φ12钢丝绳+2.1卡环（安全荷重2.06t）捆绑施工材料。

施工过程中，控制钢丝绳不得与排架架管发生摩擦。

3.5 受料平台搭设

采用φ48架管搭设一个宽6m，长3～4m的受料平台。临空侧立杆均套在插筋上（Ф25插筋入岩0.7m，外露0.3m，M30水泥砂浆灌注）。受料平台顶面满铺马道板并采用铅丝绑扎牢固，临空面设置1.2m高的防护栏杆及0.3m高的挡脚板，防护栏杆外侧挂绿色安全网。

五、负荷试验

4.1 试验准备

试验吊重块采用φ48×3.5mm钢管现场制作，根据试验需要，吊重量共4 组：0.16t、0.2t、0.22t、0.25t。

4.2 试验前技术检查

1. 对整套设备各功能部件或位置逐个进行检查，确认安装正确、充分、运转正常。

2. 检查金属结构、钢丝绳等的安装情况，确认连接可靠。

4.3 空负荷试验

在技术检查符合要求后，方可进行空负荷试验。

1. 试验目的：检验制造安装缺陷。

2. 试验要求：开动卷扬机，在全行程范围内往返运行二次，各机构应运行正常、无异常声响，滑轮无跳槽、滞转等现象。

4.4 静负荷试验

静负荷试验在空负荷试验完成后进行。

1. 试验目的：检验各部件钢结构、承载绳、固定端、各机构及卷扬机的静态稳定性。

2. 试验要求：试验在滑车距顶端、底端各3m和跨中三个位置进行。

3. 试验项目

⑴ 静载荷试验：

分别起升0.16t（80％额定载荷）、0.2t（100％额定载荷），悬吊10分钟，重复进行三次。

试验过程中，各结构件不得有异常响动。

⑵ 超载试验（125％额定载荷试验）

完成静载荷试验后，进行超载试验。先将额定载荷提升到适当高度，停车，分次无冲击地加上超载，加载后悬吊10分钟。卸去载荷后，各部件结构不得有永久变形。进行本次试验时，禁止任何机构的任何操作。

静载试验结束后，全面检查设备的钢结构，不得有裂纹、永久变形或对设备的性能和安全有影响的损坏，各部件连接不得有松动现象。

4.5 动负荷试验

1. 试验目的：验证小型提升设备各机构的运转状况、制动性能及动态稳定性。

2. 试验要求：分别试验设备的起升、牵引机构，试验完成后，检验各机构和结构，不得有损伤和连接处松动现象。

3. 试验项目

⑴ 起升机构

试验时荷载为0.22t（110％额定载荷），小车位于跨中、距顶端3m和距底端3m三处。开动卷扬机，在全行程范围内起升、下降三次，其中包括中途启动、制动。试验时应注意，不应出现荷载突然反向的操作。

⑵ 牵引机构

起吊试验荷载后，小车从距顶端3m处向距底端3m处运行，往返三次，其中包括中途启动、制动。

六、安全保证措施

1. 加强培训教育：所有作业人员必须经过入场三级安全教育，持证上岗，特殊工种必须获得特种作业上岗证方可上岗。

2. 坚持会议制度：严格执行班前5分钟安全会制度。

3. 安全检查制度：注重过程控制，做到发现隐患及时整改。

4. 加强现场管理：设置醒目的安全信号和警示牌，保证安全指挥及信号的畅通。进入施工作业区，作业人员必须戴好安全帽，穿戴好劳动防护用品。不准穿高跟鞋、拖鞋进行施工作业，严禁酒后进行施工作业。

5. 施工点的临空面应搭设施工平台及防护栏，且必须牢固可靠。出现交叉作业时，施工人员不得上下抛掷工器具和施工材料。

6. 登高作业时，必须严格遵守高空作业安全规定。作业前首先检查所使用的安全带、安全绳是否完好无损，确保安全方可使用。

7. 在安装钢丝绳时，时刻注意绳盘上钢丝绳剩余的数量，做好保护措施。一个工作日内没有安装完的钢丝绳固定好后才可撤离工作现场。

8. 各运行机构在试运转完后，及时采取固定措施，避免滑动现象的出现。

9. 电工作业，应穿戴好安全防护用品，严格遵守电工作业安全操作规程，使用的工具必须绝缘良好。

10. 电焊工焊接作业前，应戴好安全防护用品。严格遵守安全操作规程和焊接工艺，使用的工具必须绝缘良好。

七、运行管理制度

1. 每次吊物前对起吊绳及起吊用具认真检查，核实起吊重物的重量。

2. 不允许设备“带病”作业，不允许视线不明时进行起吊作业，不允许超负荷运转，在吊钩未稳定时不允许摘钩，在起吊物下严禁站人，严格执行起重作业的相关规程。

3. 严格执行布置生产任务的同时布置安全工作，检查生产同时检查安全情况，总结生产工作的同时总结安全工作的“三同时”制度。

4. 每班首次吊运材料前，派专人检查卷扬机、天（地）锚、钢丝绳连接等受力部位，做好日常维护工作，并做好检查、维护记录。

5. 主要施工材料尽量安排在交班或吃饭等工作面空闲时段进行吊运。

6. 设备运行指挥使用棋语、对讲机相结合的方式，无指挥信号严禁吊物。单洞材料运输时必须配备3人控制、指挥该设备的运行，即：卷扬机旁1人控制设备运行，受料平台上1人指挥、监控材料运输，下方工作面1人指挥材料运输（包括在材料运输时指挥工作面施工人员避让）。

提升设备十不吊原则：

1. 物件超重不吊；

2. 照明不足或信号不明不吊；

3. 设备有故障未处理好前不吊；

4. 歪拉斜拽不吊；

5. 易燃易爆危险物品未采取可靠保护措施不吊；

6. 呆棱角未垫好防护品的不吊；

7. 绑扎或捆绑不牢不吊；

8. 被卡住、深埋的不明固定物不吊；

9. 材料过满不吊；

10. 违章指挥不吊。

注：文章内的图表及公式请到PDF格式下查看