白鶴灘水電站高平臺纜機安裝技術

莫讓華

（四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，成都 611130）

1 工程概述

白鶴灘水電站的左岸為約45°的緩坡，右岸為接近80°的陡坡，為保證纜機主索在左右岸高程一致，1＃～3＃高平臺纜機主塔采用A 字塔架，A 字塔架高度為75 m，通過后拉索平衡主索，A 字塔架向山體側后傾10°。

主塔和副塔通過主索連接，主塔和平臺臺車通過后拉索連接，主塔、副塔、平衡臺車同步行走，具備自動找偏功能。

2 纜機安裝

2.1 施工特點和難點

1）白鶴灘水電站地形條件復雜，纜機安裝場地山勢險峻，同時，存在高空作業、大噸位拖拽、吊裝等作業，因此，施工難度大、安全風險高。

2）高平臺纜機主索過江、A 型塔架的提升和自升均采用地錨+卷揚設備，繩索系統、地錨布置及承載受力情況復雜，需反復驗算，施工技術含量高。

3）纜機安裝作業施工范圍廣，與土建施工之間存在相互影響、相互干擾，需要進行大量的協調工作，同時，纜機安裝內部各工種人員、各部位人員之間都存在大量的統一指揮、統一協調工作，增加了施工協調難度。

4）右岸高程為980 m 的平臺為高邊坡臨邊平臺，其臨邊坡角約為80°，這就給副塔部件、索道架空系統的安裝帶來了嚴峻的考驗。施工時，在纜機軌道下部安裝了6 m×5 m 的懸挑平臺，以保證主索過江、主索張拉裝置、索道系統等工序施工安全。

5）主索過江是纜機安裝中風險最高、難度最大的工作，出現安全事故后破壞性大，后果不堪設想。因此，主索過江關系著纜機安裝的成敗，需從地錨設計、臨時輔助繩布置、主索過江細節等方面進行考慮，不斷優化，從而保證主索安全過江。

6）在A 字塔架的提升、提升轉換為自升、自升過程中，桅桿吊自身的穩定問題，主索和后拉索懸掛在塔架上的不平衡問題，塔架在桅桿吊的兩側扒桿內均勻上升的干擾問題，各臺卷揚機操作的不同步問題，都需要各個環節緊密配合、相互協作的整體協調，稍有不慎就會前功盡棄。

2.2 軌道安裝

軌道第一次放樣時，同時將上下游的各根軌道中心進行放樣，始終以最上游的軌道中心為后視點+最下游的軌道中心為基準進行分段安裝的測量放樣，這樣，可避免軌道安裝多次放樣誤差。

2.3 鋼結構安裝

纜機的鋼結構安裝最關鍵的是高強螺栓安裝，高強螺栓對扭力系數確定、保管、領用、安裝、擰緊和驗收工序進行質量控制，初擰后劃“-”標識，終擰后劃“+”標識，以保證高強螺栓無漏擰。在高強度螺栓驗收合格后，連接處板縫使用硅酮膠封閉，再進行油漆防腐。

2.4 纜機設備安裝

2.4.1 三大機構

三大機構為行走機構、牽引機構和提升機構。三大機構的安裝質量直接關系著后續纜機的運行質量和運行安全。

行走機構是大車行走的關鍵部件，行走輪調整時，拉線檢查行走輪的整體直線度整體應＜2 mm，單個行走輪不能出現扭曲。

牽引機構和提升機構是纜機運行的核心設備，保證兩大機構的高速聯軸器偏差盡可能接近于0，提升卷筒與減速器的輸出軸和支座中心同軸。各尼龍滑輪的導向槽與出繩方向完全一致，避免后續纜機運行過程中各尼龍滑輪出現異響。

2.4.2 電氣設備

纜機供電采用獨立電源，一線一機，并增加開閉所，開閉所的作用為監控電壓、互為備用，在機房內安裝電容補償柜，其作用是緩沖瞬間電壓波動過大問題。

2.4.3 司機室

纜機司機室布置的部位視野要相對開闊，環境要相對安靜，位置要相對安全，以便司機安全操作。纜機司機室內安裝攝像、錄音系統，隨時監控司機是否存在違規操作，便于分析和處理纜機運行過程中可能出現的安全事故。

2.5 索道系統安裝

索道系統包括牽引繩、提升繩、小車、承馬等。

2.5.1 牽引繩和提升繩

起升繩和牽引繩安裝時，在地面上鋪設竹夾板，要注意防止繩索受到污染和刮傷，保證鋼絲繩對接牢固和鎖定，特別要注意牽引繩在張緊后鎖定在小車一端時的受力情況，繩索運行時觀察是否存在干涉情況。

2.5.2 小車和承馬

主塔提升完成后，主索剛剛脫離左岸高程為890 m 的平臺地面，在該平臺上通過吊車安裝小車和承馬。將小車安裝好后，用鋼絲繩將小車鎖定在主塔側臨時固定，在小車底部大梁上臨時掛上大鉤作為配重。

纜機承馬共10 個，承馬的作用是擔置空中部分的提升繩和牽引繩，避免提升繩和牽引繩的垂度過大，承馬跟隨小車牽引而移動。按照承馬編號安裝所有承馬，副塔側的承馬通過小車牽引至副塔時推至右岸。

3 主索過江

主索過江的基本保障是布置合適的左右岸輔助繩主地錨和選擇2 根輔助繩的最佳空載垂度，主索過江的質量重點是主索長度測量準確和過江時不受損傷，主索過江的安全重點是主索點臨時承馬受力均勻，索頭始終在臨時承馬的中心線上牽引，從而保證索頭在柔性的φ50 mm 輔助繩上不出現傾斜。

3.1 選擇合適的輔助繩空載垂度

輔助繩的空載垂度一般為主索過江跨度的5%～8%，對主地錨和輔助繩的最大水平張力、鋼絲繩的最小破斷拉力，以及左岸卷揚機的主索過江牽引力綜合考慮，在保證鋼絲繩安全系數的前提下空載垂度越小越好，并盡可能降低主索過江時左岸15 t 卷揚機的牽引力。

3.2 輔助繩架空

左右岸通過卷揚機分別將φ15 mm 輔助繩拉至江邊，通過小繩帶大繩將φ50 mm 鋼絲繩安裝到位。φ50 mm 鋼絲繩的初始垂度控制在130 m，輔助繩通過滑輪組+卷揚機張緊使其垂度達到73 m，4 根輔助繩兩端各使用13 個繩卡固定在左右岸主地錨上，繩卡間距約200 mm，繩卡的螺栓緊固后鋼絲繩擠壓約1/3 為宜。4 根輔助繩的相對高差＜0.5 個繩徑，可在左岸高程為890 m 的平臺上通過墊枕木微調4 根輔助索的平行度。

3.3 主索過江

主索從右岸向左岸過江，主索擔置在輔助索的臨時承馬上，通過左右岸卷揚機一收一放的方式完成主索過江。

主索過江期間，左右岸安排專人通過望遠鏡監控索頭是否出現傾斜，在影響區域的所有馬道、路口上下游各50 m 區域設置警戒線，警戒到位。

3.4 副塔側索頭過江

副塔側索頭通過主索張緊機構的張緊鋼絲繩與前端的懸掛裝置和拉板連成接成整體后向左岸過江，副塔側索頭向左岸牽引35 m。

副塔側索頭、主索懸掛裝置和拉板通過臨時托架配合過江，由于重心過高，且重心不完全在托架正中心，所以，副塔側索頭在向左岸牽引時易發生傾翻，造成主索順次從臨時承馬上滑落。

場地條件允許的情況下，可使用大噸位吊車配合副塔側索頭向左岸牽引。

4 A字塔架的提升和自升

4.1 桅桿吊的地錨

4.1.1 桅桿吊的基礎地錨

根據桅桿吊作業工況的受力分析，在桅桿吊傾斜到63°時底座受力最大，此時地錨受到的軸心壓剪荷載為320 t，通過計算可知，桅桿吊作業的安全系數滿足要求。

4.1.2 桅桿吊的變幅地錨

為使桅桿吊的變幅地錨與滑輪組連接方便，地錨設計每側吊耳所承受的拉力＜40 t，采用φ150 mm 銷軸連接地錨與滑輪組。

銷軸的抗彎強度：f1=M/W=120.8 N/mm2≤215 N/mm2，滿足要求；

銷軸的抗剪強度：f2=F/πR2=45.9 N/mm2≤125 N/mm2，滿足要求；

吊耳的抗剪強度：f3=F/A=106.7 N/mm2≤215 N/mm2，滿足要求。

式中，M 為彎矩設計值；W 為截面模量；F 為剪力；R 為銷軸半徑；A 為承受剪力的作用面積。

4.2 桅桿吊

高纜安裝時，主塔需要安裝桅桿吊作為輔助工具，用于A 字塔架的提升。桅桿吊長度65 m，桅桿吊設計起重量約為2 400 kN（240 t）。

桅桿吊安裝后需進行額定載荷的80%、100%、110%動載和125%靜載試驗，拆除為安裝的逆過程。

4.3 A字塔架拼裝

塔頭部分整體拼裝后，左右和上下方向通過纜風繩+卷揚機穩定，桅桿吊通過提升梁與塔頭部分連接，桅桿吊提升+變幅塔頭部分時4 個方向上的纜風繩同步移動，塔頭部分通過4 個銷軸與A 字塔架連接固定。

分別將主索索頭懸掛在塔頭上，通過卷揚機收緊后拉索的張緊程度來平衡主索張力，使其塔頭兩側受力一致，然后，拆除主索/后拉索方向上的纜風繩。

4.4 A字塔架提升和自升

桅桿吊提升A 字塔架時，保持桅桿吊的2 臺起升卷揚機、纜風繩和后拉索的卷揚機動作同步，同時，通過測量儀器和塔頭中心底部重錘觀測塔頭部分的姿態是否出現傾斜，塔頭部分出現一定程度的傾斜后單動桅桿吊的1 臺卷揚機糾偏，避免主塔提升過程中塔頭部分出現傾斜后與桅桿吊的扒桿出現干擾。

桅桿吊提升A 字塔架到位后，2 臺15 t 卷揚機+18 倍滑輪組通過A 字塔架兩側的張緊梁對拉，完成A 字塔架的自升。

5 后拉索和主索張緊

后拉索的張緊平衡梁通過2 組120 t 滑輪組和高程為945 m 的平臺上的2 臺10 t 卷揚機連接，啟動主索張緊機構和后拉索的2 臺卷揚機使主塔架漸漸向后拉索方向傾斜至約11°，后拉索與平衡臺車的后拉索裝置連接固定。

啟動主索緊機構，緩慢張緊主索（此時副塔側索頭往右岸牽引），主索索頭與副塔側的主索裝置連接固定，此時主塔向后拉索方向的角度為10°。

6 纜機負荷試驗

6.1 配重塊

混凝土配重塊按2 塊15 t+1 塊7.5 t+1 塊3 t 配置，考慮到需要進行急停試驗和纜機重量顯示器的定期校正，配重的吊耳必須牢固，配重必須準確。

6.2 負荷試驗

纜機負荷試驗包括空載試驗、75%的靜載試驗、100%的靜載試驗、125%靜載試驗、100%的動載試驗、110%動載試驗、100%急停試驗以及2 臺纜機的同步試驗，空載試驗的目的是檢查機構工作的正常性、各限位裝置的準確性，靜載試驗的目的是檢查設備的結構承載能力、起升制動能力，動載試驗的目的是驗證設備整機性能，急停試驗的目的是驗證外部供電突然中斷后設備的破壞能力，2 臺同步試驗的目的是檢驗纜機的動作一致性。

7 結語

白鶴灘水電站高平臺纜機安裝技術含量高，施工難度大，安全風險高，安裝前關鍵工序進行受力計算和根據地形條件不斷優化方案，安裝過程中各環節緊密配合和相互協調，實現了高平臺纜機安裝施工安全、質量優良、進度可控，為大壩工程按期蓄水發電提供了保障，希望可以為其他類似工程施工提供借鑒。