貨運索道在水利水電工程施工中的應用

李生峰

摘要：汗牛河水電站地處川西山區高山峽谷地區，壓力管道施工1#及2#施工支洞布置在陡峭的山坡上，周圍沒有可以利用的道路，經過現場勘查確定，采用修建人行上山便道解決人員通行，通過架設貨運索道解決材料及設備的運輸問題。文章根據現場實際施工經驗，闡述了采用單線上下式索道運輸在水利水電施工中的應用。

關鍵詞：單線式上下索道；貨運索道；水利水電工程；水電站；材料運輸；設備運輸 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM726 文章編號：1009-2374（2015）36-0044-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.36.021

1 工程概況

汗牛河水電站位于四川省阿壩州小金縣境內，系汗牛河干流水電規劃“三級”開發方案中自上而下的第三級電站，具有日調節性能，工程開發任務為發電，并兼顧下游減水河段環境用水要求。電站為引水式開發，正常蓄水位2364.50m，死水位2358.00m，最大閘壩高15.0m，總庫容為13.0萬m3，調節庫容為11.7萬m3，引水隧洞長約5.44km，電站裝機容量60MW（2×30MW），年發電量2.733億kW·h。

電站主要建筑物由首部樞紐、引水系統和廠區樞紐組成。閘首位于潘安鄉成都村，右岸引水至下游城門洞附近，跨河至左岸建廠發電。工程區沿河有簡易公路通過，河口有省道S211線相接。從成都-雅安有高速公路相通，雅安向西有G318線經天全到瀘定，瀘定至河口有S211省道相通。

施工支洞以高山大嶺為主，陡峭的山坡上沒有可以利用的運輸道路，工程材料、設備運輸十分困難，1#、2#壓力管道施工支洞分別布置在汗牛河右岸陡峭的半山坡上，山坡坡度在50度以上，距離地面垂直高度分別為311m及150m，場地內沒有道路到達各工作面，原設計場內需要修建A、B線公路到達壓力管道施工1#、2#支洞洞口，經過現場勘查后發現修建公路難度大，而且修筑盤山公路要損毀大面積的地表植被及經濟作物，占用大量土地，經核算要實現修路運輸，投資額巨大，工期延長，而此部位施工工程材料及設備運輸量巨大，若采用傳統的人力或畜力運輸，除需要修建簡易的運輸道路外，運輸強度根本無法保障，結合現場的地形、地貌施工特點及公司的施工經驗，針對車輛運輸難以就位的問題，提出采用索道運輸施工技術，很好地解決了施工材料、設備運輸難題。采用索道進行運輸有較高的經濟技術性能比，發揮了巨大的作用。采用單線上下式索道，單線上下式索道由上下裝載站、卸載站、承載索、牽引索、卷揚機、吊具、上錨洞、下錨墩等部分組成。在裝載和卸載站間架設鋼絲繩作為承載索，承載索兩端錨固在上錨洞與下錨墩上，牽引索通過上導向滑輪對吊具進行牽引，起吊索通過起吊滑輪組對吊具進行起吊運行。根據吊運材料及設備的不同，配備不同的吊艙，對于大型設備采用吊鉤直接吊運（如空壓機、變壓器等），對于小型材料的吊運采用專用吊艙吊運，吊艙采用鋼管或鋼筋焊制，設有艙門可以關閉防止吊運過程材料等從吊艙內掉出，對于混凝土吊運采用專用混凝土吊罐吊運。

第一，卷揚機：卷揚機根據索道的運輸能力及起吊重量確定。

第二，鋼絲繩：鋼絲繩分承載索、牽引索及起吊索。承載索是用來承受貨車重力的鋼絲繩；牽引索是用來牽引貨車運行的鋼絲繩；起吊索是起升貨物的鋼絲繩；為使鋼絲繩耐彎曲，牽引索及起吊索鋼絲繩的強度不宜過高，一般為1670MPa/mm2。

第三，起吊系統：起吊系統由起吊小車組成，上部為小車滑輪組，下部為吊鉤滑輪組，滑輪組由起吊重量確定。

第四，錨固系統：錨固系統包括索道兩端地錨（上錨洞、下錨墩）及驅動裝置（卷揚機）地錨等，用來錨固承載索及驅動裝置。

第五，貨車：根據運輸的材料及設備情況確定，采用現場加工，一般材料采用專用吊艙運輸，專用吊艙采用鋼筋或鋼管焊制，底部及周邊密封，其中一面安裝艙門，便于裝卸材料，混凝土運輸采用專用吊罐運輸。

第六，選線定位：選線定位包括索道架設距離的測量、地形高差的測量、錨固點的測量及裝、卸載站的選取，承載索的傾角最好小于45度，索道架設的高度必須保證任何工作條件下，貨物與地面都有足夠的距離，索道的間距不宜超過600m，裝載站宜選取靠近公路或有開闊場地的部位，卸載站宜選取靠近支洞洞口的施工平臺布置。

2 索道起重量的確定

根據各個工作面運輸能力需要，對索道的起重量進行確定。

2.1 1#索道額定起重能力的確定

1#索道額定起重能力根據壓力鋼管的吊運重量及混凝土澆筑等的綜合運輸能力考慮，根據混凝土等的施工要求，1#施工支洞需要吊運的最大設備為混凝土攪拌運輸車，考慮空車重為8t左右，索道的起吊重量應該為10t；考慮開挖運輸石渣及混凝土澆筑運輸混凝土的強度要求，根據進度及混凝土倉號澆筑強度考慮，混凝土運輸應該不小于每小時2m?，索道總長560m，運行距離為500m左右，按照500m計算，索道運行速度為25m/min，索道運行1個往返為40min，考慮裝、卸料時間等，索道每次應該吊運2m?及以上混凝土，綜合確定索道起吊重量為10t。

2.2 2#索道額定起重能力的確定

2#索道額定起重能力根據壓力鋼管的吊運重量及混凝土澆筑等的綜合運輸能力考慮，根據混凝土等的施工要求，2#施工支洞需要吊運的最大設備為混凝土泵，混凝土泵重為5t左右，索道的起吊重量應為10t。

2.3 2#索道額定起重能力的確定

2#索道額定起重能力根據壓力鋼管的吊運重量及混凝土澆筑等的綜合運輸能力考慮，根據混凝土等的施工要求，2#施工支洞需要吊運的最大設備為混凝土泵，混凝土泵重為5t左右，索道的起吊重量應該為5t；考慮開挖運輸石渣及混凝土澆筑運輸混凝土的強度要求，根據進度及混凝土倉號澆筑強度考慮，混凝土運輸應該不小于每小時2m?，索道總長400m，運行距離為360m左右，按照360m計算，索道運行速度為25m/min，索道運行1個往返為30min，考慮裝、卸料時間等，索道每次應該吊運1.5m?及以上混凝土，綜合確定索道起吊重量為5t。

3 錨墩及上錨洞的確定

由于錨墩（錨洞）基礎布置有承載力要求，而1#索道、2#索道上下錨墩（錨洞）無地質資料，若遇不良地質情況，錨墩、錨洞位置應做相應調整。調整后，本設計圖中的參數、數據應重新計算，并對本設計圖中的鋼絲繩、滑輪、起重機重新校核。

4 索道設計

4.1 1#索道設計

1#索道布置在1#施工支洞洞口上方，根據現場的地形地貌確定索道位置見索道布置圖，索道設計纜索直線長度為6m，按照纜索垂度0.06L計算，纜索垂度為37.22m，纜索張拉長度為620.41m，纜索架設頂高程為2232.77m，纜索架設底高程為1885.863m，纜索高差為347.087m，纜索水平距離為514.24m，索道起重量按照10t計算，綜合考慮吊具等的重量，總的起重量按照11t計算；索道上錨點采用在山上開挖隧洞進行錨固，索道下錨墩采用直接開挖地面后澆筑鋼筋混凝土鎮墩進行錨固。

4.2 2#索道設計

2#索道布置在2#施工支洞洞口上方，根據現場的地形地貌確定索道位置見索道布置圖，索道設計纜索直線長度為466.75m，按照纜索垂度0.06L計算，纜索垂度為28m，纜索張拉長度為468.75m，纜索架設頂高程為2093.384m，纜索架設底高程為1869.404m，纜索高差為224.43m，纜索水平距離為409.31m，索道起重量按照5t計算，綜合考慮吊具等的重量，總的起重量按照6t計算；索道上錨點采用在山上開挖隧洞進行錨固，索道下錨墩采用直接開挖地面后澆筑鋼筋混凝土鎮墩進行錨固。

計算同1#索道。

承載索采用單索Φ72（6*61+1）鋼絲繩T允=αT總/K=0.85*2660.7/4.5=502.58KN≥T′=Hsecβ1=433.193kN，承載索強度滿足設計要求。

行車牽引索采用Φ22（6*37+1）鋼絲繩T允=αT總/K=42.816KN≥Py=37.590kN，牽引索強度滿足設計要求。

起吊索采用Φ22（6*37+1）鋼絲繩T允=αT總/K=35.68KN≥T=29.4kN，起重索強度滿足設計要求。

4.3 上錨洞設計

上錨洞由于缺少地質資料，采用在施工支洞上方開挖隧洞，在開挖到完整巖石后澆筑鋼筋混凝土封閉回填，在錨洞內布置3mΦ22錨桿，保證混凝土與新鮮完整巖石牢固接觸，考慮開挖條件隧洞設計斷面為1.5*2m，長度初步確定為5m+2m橫洞，根據開挖的地質條件現場調整；開挖完成后在隧洞布置Φ32及Φ28單層鋼筋網，并在縱洞與橫洞之間布置埋件固定鋼索；混凝土澆筑采用C25混凝土填滿隧洞。

4.4 下錨墩設計

下錨墩設計采用在地面直接開挖施工，由于地質條件不明，采用大塊鋼筋混凝土作為下錨墩，混凝土自重大于鋼索的拉力，混凝土埋入地下，保證鋼索的穩定運行。

4.5 卷揚機布置及設計

卷揚機根據提升等的要求，布置在現場適當位置，卷揚機基礎采用鋼筋混凝土澆筑，在現場開挖土方后進行澆筑，周圍用土回填密實，保證卷揚機基礎的穩定；卷揚機的型號采用電動雙筒卷揚機，1#索道布置一臺10t卷揚機，卷揚機運行速度為25m/min，2#索道布置一臺5t卷揚機，運行速度為25m/min。

在進行索道上下基礎開挖、預埋件埋設計混凝土澆筑的同時，進行主纜沿線障礙物清理。

基礎混凝土養護期間，先進行牌坊架及導向滑輪安裝，牽引索布設。牽引索布設采用預先架設的臨時索道配合人工牽引至索道上基礎位置。

下基礎混凝土達到設計齡期后進行卷揚機及電氣設備安裝，同時進行動力用電線路架設，卷揚機的安裝采用10噸平板運輸進場，10噸汽車吊進行吊裝。

完成電氣設備及卷揚機調試后，利用卷揚機拖拽牽引索主攬過河并托至上基礎位置，并固定于上基礎已埋設好的主攬接頭處，在下基礎利用10t手拉葫蘆將主攬收緊。

最后進行吊籃和吊具安裝及整機調試試驗。

索道安裝完畢后需要進行空載試車以檢查是否存在問題，試車完成后采用逐漸增加荷載至額定運輸重量，在逐漸加大運輸重量過程中需要對各個部分進行詳細的檢查并及時處理，試運轉及調試完成報相關單位驗收合格后方可投入使用。

鋼絲繩在實際使用時彈性較大，使用一段時間后會變松弛，此時需要通過人工及倒鏈等對承載索再次收緊以保證承載索受力，檢查時要重點檢查表面是否有斷絲現象，有無散股現象等。

架設必須根據運載重量及繩索的長度對錨墩和鋼絲繩進行結構強度計算，索道嚴禁超載運行；架空索道在運行時，上下必須有可靠的通行設施，聯系暢通后方可開始運行，以確保運行安全。

索道在運行中，應經常注意檢查，每日進行索道運輸前，均應進行檢查，檢查項目包括地錨、繩索、吊具及滑輪等，索道下方嚴禁人員及設備停留及通行，防止索道事故傷人。

由于索道運輸可以有效減少施工道路修筑、林木砍伐和植被破壞，是一種環保的施工方式，同時能夠提高工效，節約工期，減輕施工人員的勞動強度，具有良好的社會效益。綜上所述，索道運輸方式技術合理、方案環保、安全可靠，極大地提高了運輸工效，取得了很好的經濟效益、社會效益，值得在水利水電惡劣地形的施工中推廣使用。

參考文獻

[1]架空索道工程技術規范（GB 50127-2007）[S].2007.

[2]利小兵.淺談單線上下式索道在超高壓輸電線路施工中的應用[J].沿海企業與科技，2011，（3）.

[3]李曾武，李浩.架空索道在山區架空輸電線路工程中的應用[J].現代裝飾（理論），2011，（12）.

（責任編輯：陳 潔）