無軌灌漿臺車在斜井灌漿施工中的應用

劉偉 吳應謙 張?zhí)m洲

【摘要】針對長斜井裸巖灌漿工程施工中的操作平臺、施工爬梯等的設置問題，中國水利水電第三工程局有限公司第四分局在JH項目壓力鋼管斜井中采用了無軌灌漿臺車+卷揚牽引的方式，能有效節(jié)約施工時間和施工投入，從而達到為工程建設增值的目的。

【關鍵詞】長斜井;裸巖灌漿;無軌臺車; 進度; 成本

1、概況

JH電站壓力鋼管斜井包含上彎段、斜直段、下彎段。上彎段長31.12m，轉彎半徑R=30m;斜直段長72.685m，與水平線角度為59.43°;下彎段長31.12m，轉彎半徑R=30m，全線均為圓形斷面，半徑3.7m，圍巖類別大部分為IV類圍巖，局部為III類。

根據要求，斜井段全線采用裸巖灌漿。由于開挖、支護已全部完成，斜井內無通道及操作平臺，若采用常規(guī)施工方法進行全斜井段裸巖灌漿，一般分為兩種，第一種為自下而上搭設滿堂腳手架進行施工。由于斜井較長，采用滿堂架施工需耗費大量的材料，且施工工期較長，初步估計僅逐層搭設腳手架約需1月有余，對于工程進度和成本的控制不利;第二種為在斜井底部鋪設兩道型鋼軌道，隨后制作一臺灌漿臺車進行固結灌漿，灌漿臺車需用大量工字鋼進行制作，由于斜井坡度較大，洞徑尺寸較大，臺車重心難以控制，臺車設計較為困難。

2、無軌灌漿臺車的設計方案

2.1設計方案概述

針對斜井灌漿采用傳統工藝施工不利于進度和成本的控制，中國水利水電第三工程局有限公司采用了設置無軌灌漿臺車+卷揚牽引的設計方案。

如下圖所示，施工前首先在斜井下彎處清理出一片臺車制作場地用于完成灌漿臺車的焊接、預裝工作，同時在頂部安裝卷揚系統。待現場滿足灌漿條件時，采用卷揚系統沿斜井洞軸線方向拉運灌漿臺車，操作平臺設置在灌漿臺車平面上（如下圖所示），人員上下依靠斜井鋪設的爬梯。

2.2臺車的優(yōu)勢說明

（1）灌漿孔布置為沿斜井全線設置，其作業(yè)面覆蓋整個斜井，采用可移動式灌漿臺車施工較為靈活，可根據要求隨時上下移動，且占用時間極少，同時在灌漿施工完成后灌漿孔檢測時可根據要求在指定的任意地方進行施工。

（2）相較與搭設滿堂支撐架的方案，采用本方案可以節(jié)約大量的腳手架材料，極大降低搭拆時間，大大降低施工期安全風險;

（3）相較與采用有軌臺車的方案，采用本方案首先不需再進行軌道布設。由于本斜井坡度近乎于60°，軌道的鋪設及焊接存在極大的安全風險，其次斜井支護采用錨噴支護+型鋼拱架的形式進行，噴錨面難以保證平順，軌道的安裝難度大大增加，最后臺車的形式要保證工作面的全覆蓋，施工期間重心可能產生橫向偏移，即使增加了防傾覆措施對其臺車進行限位，臺車上的車輪也存在脫離軌道的可能，這為再次行駛增加了難度。而采用無軌臺車則不需要再考慮上述問題，并且無軌臺車的小輪采用鋼制材料可減小由于支護面不平順或者支護面上的鋼筋、石渣、粗細骨料等原因造成對輪胎產生的損壞。

3、施工方法

3.1施工順序

提前焊接、預裝灌漿臺車（不占施工工期）→頂部安裝雙卷揚系統→斜井人員上下爬梯安裝→卷揚系統、爬梯、灌漿臺車試運行及驗收→灌漿施工→灌漿檢查→灌漿臺車下方后拆除→作業(yè)爬梯拆除→工程完工。

3.2施工控制點

（1）卷揚系統采用2臺同步雙筒卷揚，一臺用于臺車上下提升所用，一臺作為臺車行駛期間的保險措施;

（2）灌漿臺車上明確荷載上限值，防止由于頂部荷載過大導致臺車產生傾覆或者超載;

（3）灌漿臺車行駛至工作位置后采用短鋼絲繩將臺車與周邊錨桿或臨時插筋進行鎖定，防止在進行造孔作業(yè)時由于振搗導致的臺車傾覆或滑移;

（4）灌漿臺車在投入運行前，檢查卷揚機上鋼絲繩與滾筒，直徑是否一直，防止在臺車形式過程中由于卷揚機上繩圈、滾筒不一致導致臺車產生傾斜;

（5）卷揚機起始端的鋼絲繩距離巖面應保證一定距離，防止鋼絲繩與巖面產生摩擦損壞鋼絲繩，主要采用滾杠、導向輪等措施;

（6）灌漿臺車焊接必須按照設計材料使用，焊接牢固，確保其剛度及強度滿足要求;

（7）灌漿臺車車輪采用大剛度車輪（鋼輪），并且車輪直徑不宜過小;

（8）灌漿臺車周邊與圍巖間距控制在40cm左右，因移動中灌漿臺車與周邊圍巖易發(fā)生摩擦情況，故臺車周邊需布設彈性防撞材料（聚乙烯等材料）;

（9）灌漿臺車周邊應設有安全護欄，護欄高度不允許小于1.4m，防止施工人員在進行作業(yè)過程中跌落。

4、方案比對

4.1工期對比

采用無軌灌漿臺車+卷揚施工與常規(guī)腳手架施工，其主要工期分析如下（灌漿時間為必須時間，在對比中不再進行敘述）：

4.1.1無軌灌漿臺車+卷揚機施工與滿堂腳手架施工的對比

（1）常規(guī)施工：施工準備（包括材料準備和倒運）約10d，腳手架搭設72m高，約需25d，拆除約需20d，合計55d;

（2）灌漿臺車施工：除安裝爬梯占用約10d外，其余不占用直線時間。

如上所述，采用灌漿臺車節(jié)省時間約45d。

4.1.2采用無軌灌漿臺車+卷揚施工與常規(guī)有軌臺車+卷揚施工的對比

（1）常規(guī)施工：施工準備（包括材料準備和倒運）約2d，爬梯安裝10d，軌道安裝及軌道拆除，約需15d，拆除約需7d，合計34d;

（2）灌漿臺車施工：除安裝爬梯占用約10d外，其余不占用直線時間。

如上所述，采用灌漿臺車節(jié)省時間約24d。

4.2材料對比

采用傳統 “滿堂腳手架搭設”的方法，需采用大量腳手架管和配套扣件及模板（約需腳手架管29t，扣件4400套，馬道板材料420㎡），相應的材料運輸、倒運費用較高，同時輔助運輸人員也需增加，最終導致施工成本較高。而采用無軌灌漿臺車+卷揚工藝，所用施工材料除灌漿臺車一套材料（1.2t鋼材）外，基本無需其他施工輔助材料，從而大大降低施工成本。

采用傳統 “有軌臺車”的方法，需鋪設型鋼軌道約3.8t，鋼筋約0.5t，相應的安裝及拆除費用較高，同時施工期安全風險較大，最終導致會產生一部分施工成本，但主要是安全風險較大。而采用無軌灌漿臺車+卷揚工藝，所用施工材料除灌漿臺車一套材料（1.2t鋼材）外，極大的降低了安全風險，并降低部分施工成本。

結語：

JH項目斜井灌漿施工工期極為緊張，通過采用灌漿臺車+卷揚系統的工藝為此項施工節(jié)約了34～45%的時間，為工程節(jié)點工期的按時完成提供了有利保障，同時也緩解了材料占用壓力、節(jié)省項目投資。為今后類似工程提供了借鑒經驗。