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備應用探討

孫 憲 國,　林 芳 芳

(1.中國人民武裝警察部隊 水電第七支隊，湖北 武漢　430200；2.中國人民武裝警察部隊 水電第三總隊，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備應用探討

孫 憲 國1,林 芳 芳2

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

根據溪洛渡水電站右岸泄洪洞混凝土缺陷處理技術要求，為使缺陷處理工作做到程序化、規范化，提高工效，在對泄洪洞龍落尾段進行混凝土缺陷處理施工過程中，通過技術創新，借鑒建筑工程登高維護作業經驗，采用660SJ“曲臂式高空作業平臺”進行泄洪洞混凝土缺陷修補，取得了較好的經濟效果，實現了陡坡段混凝土缺陷處理機械化施工。

泄洪洞；混凝土；缺陷處理；機械化；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，其混凝土質量通病不可避免地會發生。在混凝土缺陷處理前期，按照建設單位要求，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、預留孔洞等缺陷修補材料的比選及工藝試驗、缺陷普查等工作，根據工藝試驗成果及普查缺陷類型，針對不同部位、不同缺陷編制了修補措施。在缺陷修補過程中，按照建設單位要求，為加快施工進度，對4#泄洪洞龍落尾段實行了機械化登高設備修補施工。

2　龍落尾段登高設備規劃

660SJ“曲臂式高空作業平臺” 廣泛應用于建筑物或市政設施登高維護作業等常規登高作業領域，具有移動方便、快速等特點，適合泄洪洞邊墻混凝土缺陷修補登高作業，但其缺點是其只能在平地上作業，而龍落尾斜坡的坡度為22.46°，若要采用660SJ曲臂臺車作為龍落尾斜坡邊墻混凝土缺陷修補的登高作業平臺，需要解決其爬坡問題及水平作業平臺問題，且在陡坡混凝土缺陷修補中采用660SJ曲臂臺車尚屬首次應用。

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

φ15.24鋼絞線進行牽引爬行，其中1臺千斤頂做為安全保險措施。為解決660SJ“曲臂式高空作業平臺”在斜坡上作業的問題，在其后端增設了三角支撐平臺調節以滿足其水平作業平臺要求。三角支撐平臺采用2臺27 t級液壓千斤頂進行牽引及固定。

3　牽引系統的設計

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

表1　660SJ系列曲臂式高空作業平臺主要技術參數表

3.1牽引穩定性計算

3.1.1曲臂式高空作業平臺在22.46°混凝土斜坡面上的受力分析

向上牽引時，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，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為設備車重力，G=130.19 kN(設備車自重為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=G1f，f為摩擦系數，取0.02。

作業時下滑力P3：

當其在斜坡面上作業時，其曲臂式高空作業平臺退至三角支撐平臺上，因此，其下滑力趨于零，故只需驗證三角支撐平臺穩定即可。

3.1.2曲臂式高空作業平臺在在30°棧橋上的受力分析

660SJ曲臂式高空作業平臺在30°棧橋上主要為向上牽引時的下滑力，向上牽引時的下滑力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牽引設備的選型

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

3.3牽引系統固定端的布置

3.3.1提升千斤頂的布置

在4#泄洪洞龍落尾上緩坡段第59倉底板中心線位置布置“TS15-200”單臺提升千斤頂”，兩臺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箱梁構成、長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，兩臺固定端支座中心間隔3 m、同時在箱型梁上設置φ5 cm穿索孔徑。箱型梁支座錨筋主要承擔水平方向預應力鋼絞線拉力，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為荷載參數進行驗算。經驗算，其滿足要求。

3.4牽引點的布置

在660SJ“曲臂式高空作業平臺”前端設置牽引點，牽引點由200 mm×220 mm箱型軌道梁、錨索夾具構成，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。經對曲臂式高空作業平臺牽引點強度、連接銷軸強度、活動銷軸兩側鋼板強度進行驗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布置托繩輥，托繩輥直接放置在底板上，同時，在1#、2#摻氣坎利用底板鋼筋爬梯錨筋布置簡易壓繩裝置，當無法利用鋼筋爬梯錨筋時，則在底板垂直面上增設錨筋焊接即可。

(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平臺”的雙錨索夾具進行錨固。

3.5.2鋼絞線破斷拉力復核

牽引時，龍落尾登高設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，計算安全系數為3.82，滿足要求。

4　臺車作業輔助系統的設計

4.1曲臂式高空作業平臺輔助系統

“曲臂式高空作業平臺”需處于水平方能進行作業。為滿足其在斜坡上作業，項目部按照龍落尾斜坡段并結合設備參數設計了三角支撐平臺做為輔助系統。

4.1.1輔助系統結構設計

三角支撐平臺主要由[10槽鋼、[8槽鋼及鋼板組成，三角支撐平臺面層長度為3.04 m、中心線寬度為2.06 m，車輪行走寬度為0.6 m，支撐平臺面層設置槽鋼+鋼筋擋坎做為限位裝置，作業時“660SJ曲臂式高空作業平臺”退滑至三角支撐平臺上，使其設備始終處于水平狀態進行作業。

4.1.2輔助系統穩定性驗算

三角支撐平臺框架由[10槽鋼組成，縱、橫間距0.5 m布置[10槽鋼，中間增設[8槽鋼斜撐及剪刀撐等，按照此結構及參數分析“660SJ曲臂式高空作業平臺”靜止在三角支撐平臺上作業時的穩定性。“660SJ曲臂式高空作業平臺”靜止在三角支撐平臺時的狀態見圖1。

圖1　660SJ曲臂式高空作業平臺示意圖

由圖1可知，曲臂式高空作業平臺靜止在混凝土面上、后輪完全靜止在三角支撐平臺靜止作業時最大荷載值為130.19 kN+2 kN(作業人員、材料最大荷載)=132.19 kN，分布至四個點受力：132.19 kN/4=33.05 kN，在每個點布置豎向槽鋼兩根。為簡化計算，在不考慮布置斜撐、剪刀撐的基礎上計算豎向槽鋼的穩定性，滿足要求。

4.2過坎棧橋的設計

“曲臂式高空作業平臺”由4#泄洪洞出口明渠采用大噸位吊機吊入明渠底板后，自上至下爬行至3#摻氣坎后掛牽引系統進行輔助牽引，跨摻氣坎時布置過坎棧橋，棧橋由面層、支撐層及底板保護層、固定層構成。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φ32鋼筋防滑條，支撐層由φ48縱、橫向鋼管架構成，底板保護層由4根縱向[10槽鋼構成，保護已澆筑底板混凝土面，同時便于支撐層在斜坡道上的穩固。

5　安全保證措施

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

(1)登高設備的牽引及爬坡、過坎實施方案應嚴格按照技術方案執行，設備安裝、棧橋等必須經過驗收，驗收合格后方可使用。

(2)設備操作人員必須經設備廠家專業人員進行培訓或由設備廠家專業人員進行操作，由設備廠家專業培訓的人員應在培訓合格后持證上崗，并按照設備的操作規程進行操作，嚴禁非持證人員違規作業、野蠻操作。

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

(4)登高設備作業框內的施工人員在作業時必須配掛安全帶，同時禁止身體外探過多而造成重心外移。

(5)登高設備牽引過坎時必須通知現場管理人員、安全員等，管理人員、安全員應全程監控作業并督促其嚴格落實移動過程中的安全措施。

(6)“660SJ曲臂高空作業平臺”每次作業時，設備必須完全靜止在三角支撐平臺上并保證機身水平。

6　結　語

實踐證明，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排架搭設方式，施工中投入了大量鋼管、扣件、竹跳板等材料并耗費了大量人力用于腳手架搭拆和材料轉運；而右岸泄洪洞通過采取以上措施，將660SJ“曲臂式高空作業平臺”應用于陡坡段進行混凝土缺陷修補，實現了施工機械化且其安全可靠，在保證節點工期的同時，投入的勞動力不到左岸的一半，從而使右岸泄洪洞龍落尾段混凝土缺陷修補不僅成本大大降低，同時也提高了施工效率。

7　結　語

在泄洪洞龍落尾段混凝土缺陷修補中應用“660SJ曲臂高空作業平臺”登高設備，替代了傳統鋼管腳手架作業方式，避免了鋼管等材料的大規模轉運、安拆，減少了大量人力的投入及陡坡排架搭設基礎錨固對泄洪洞混凝土底板的破環，保證了過流面混凝土缺陷修補的施工質量和安全，節約了資金，使施工進度大幅度提高，創造了明顯的經濟效益和社會效益，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。

(責任編輯：李燕輝)

2016-07-12

TV7;TV52;TU69

B

1001-2184(2016)04-0012-03

孫憲國(1973-),男,吉林松原人，高級工程師,學士，從事水利水電工程的施工技術與管理工作；

林芳芳(1985-)，女，安徽天長人，工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作.