烏東德水電站上游圍堰右岸堰肩卷揚機安裝及實施專項方案

徐傳波

（中國雄安集團有限公司，河北 保定 071700）

1 工程概況

烏東德水電站上游圍堰左右岸堰肩需通過卷揚機進行材料運輸，為解決各部位的材料運輸并針對卷揚機安裝和實施，特編制本方案。

2 卷揚機布置

2.1 卷揚機布置位置及相關特性

根據本次防護材料運輸要求，卷揚機在右岸導流洞進口EL.950m 平臺布置1 臺5T 卷揚機，具體布置特性：卷揚機5t，設計提升重量＜0.5T，高程950～1060m，長度225m。

2.2 纜索吊裝系統布置

2.2.1 纜索系統的總體布置

纜索吊裝系統包括承重索、牽引索、跑車；主要由上、下承重索錨固系統、卷揚機地錨及基礎構成的錨固和基礎體系組成。

纜索承重索均選用1φ16 鋼絲繩，牽引索選用1φ14鋼絲繩。根據纜索的裝料點及右岸堰肩邊坡地形、地質情況，本工程1#纜索主跨為225m，承重索長250m,牽引索長500m，最大揚程110m。

2.2.2 纜索起吊設備主要參數

纜索吊機主要參數：設計起吊重量＜0.5t（吊具等附件重量之和不超過100kg），起升高度80m，平均繩速10m/min，承載索規格1φ16，卷揚機型號JM5C，額定拉力50KN，電動機型號柴油動力 16 匹，減速機型號JZQ-400 KS40，牽引索鋼絲繩規格1φ14。

2.2.3 動力裝置錨固系統

纜索承重索地錨均采用砂漿錨桿錨固體系。上錨點采用3 根Φ32，L=3.5m 錨桿，鋼筋外露0.5m；下錨固點采用3 根Φ32，L=3.5m 錨桿，鋼筋外露0.5m；支撐架采用4 根Φ2 8，L=2m 錨桿，鋼筋外露0.5m；采用C20 混凝土澆筑形成錨固基礎[1]。

根據以往施工經驗:上述錨固系統錨可滿足主承重繩及牽引繩的錨固要求。

纜索卷揚機布置在右岸導流洞進口上游圍堰堰肩950m高程卸料平臺處。卷揚機平臺均采用6 根Φ32 地腳螺栓將卷揚機基座與C20 混凝土基礎連接，混凝土基礎尺寸為：150cm×150cm×100cm，地腳螺栓采用φ32 鋼絲繩錨桿（一頭絲一頭帶鉤），入巖2m，絲扣外露0.25cm。

2.3 安全驗算

2.3.1 基本數據

φ14 鋼絲繩0.685kg/m，長度500m，φ16 鋼絲繩0.8457 kg/m，長度250m。

2.3.2 鋼絲繩允許應力

卷揚機索道主要有：承重索、牽引索各一根，纜索承重索均選用1φ16 鋼絲繩，牽引索選用1φ14 鋼絲繩。

根據建筑施工計算手冊《結構吊裝工程》中查知：

鋼絲繩容許應力計算如下：

Ф16 鋼絲繩容許拉力為:

2.3.3 承重索、牽引索受力計算

根據纜索起吊設備主要設計參數，分別對1#和2#纜索（承重索和牽引索）進行驗算。

1.荷載計算

（1）纜索

（2）纜車G1=100kg(現場采用滑車、吊籃及其它附加件重量之和不超過此值)

表5 與鋼絲繩直徑匹配的繩卡數

（3）按最大起吊重量不超過500kg 考慮，則G2=500× 1.1=550kg

（4）最大荷載Q=（G1+G2）×g=6.37KN

2.對纜索進行驗算

（1）承重索

在纜索吊裝過程中，主索的線性和張力是相互影響的，需采用迭代方法來計算。但本次纜索吊裝驗算，根據現場實際，取最大垂度fm=20m，且出現在跨中。

此時跨中水平張力為：

承重索最大拉力位于上錨固點，對應承重索垂直合力為：

Φ16 鋼絲繩選擇滿足要求。

（2）牽引索

取起吊點為距錨固點約10m 處，牽引初始垂度5m，則sinrmax=85/240=0.354，cosrmax=0.935。

滑輪運行阻力：W1=Q(sinrmax+μ1cos rmax)=2.37KN（其中μ1取0.02）

起重索運行阻力：W2=2Tmax起（1-ηm）=2×6.37×（1-0.98）=0.25KN

其中η 為起重索穿過滑輪的效率，為0.98；m 為起重索穿過跑車和滑輪次數，為1。

后牽引索的自然張力：

牽引索總牽引阻力：

牽引索最大拉力Tm=（W+2Lg牽）（2-ηm）=（12.26+2× 250×0.0067）×（2-0.982）=16.23KN ＜F=18.51KN，Φ14鋼絲繩選擇滿足要求。

綜上可知：卷揚機纜索滿足要求。

3 卷揚機安裝及運行

卷揚機施工程序:卷揚機地錨施工-承載繩兩段錨固施工-安裝卷揚機及承載鋼絲繩-安裝牽引繩及受料斗架-整體調試及運行。

3.1 卷揚機地錨施工

根據現有地形及卷揚機尺寸，卷揚機安裝在平整的基巖面上。在卷揚機的周圍上布設6 根Φ32 錨桿，孔深2m，外露0.25m，后期錨桿與卷揚機底座焊接。

卷揚機的正后方地錨，選擇能牢固錨固的區域布設4根Φ32 錨桿，間排距30cm×30cm，孔深2m，外露0.3m，方位垂直于施工面，錨桿注漿采用M20 砂漿，錨桿施工完畢后用40cm×40cm，σ=15 鋼板，錨桿從鋼板4 個預開的孔插出，外露的錨桿進行對角搭接焊，焊接時應注意錨桿與鋼板之間預留出3cm 左右間隙，后期鋼絲繩從間隙處穿出與地錨可靠連接。

3.2 承載繩兩端錨固施工

承載繩兩端錨固在平緩的山體上，其中上錨點采用3根Φ32，L=3.5m 錨桿，根據軸線均勻布置，間距115cm，外露0.5m；下錨固點采用3 根Φ32，L=3.5m 錨桿，鋼筋外露0.5m；支撐架采用4 根Φ28，L=2m 錨桿，鋼筋外露0.5m；并預埋纜索主承重繩固定錨件，采用C20 混凝土澆筑形成錨固基礎[2]。

3.3 龍門架（支撐架）制安

結合我局在BC 區高位邊坡治理項目中的施工經驗，龍門架的施工應根據現場實際地形按需制安，材料使用B28鋼筋，龍門架基礎鋼筋入巖2m，外露0.5m。在龍門架區域附近修整一個約50m2～100m2的材料堆放平臺。材料通過卷揚機運至該平臺后，再經人工轉運至工作面，具體轉運材料重量和次數、距離，以現場實際發生及監理工程師簽證為準。

3.4 安裝卷揚機及承載鋼絲繩

（1）卷揚機安裝地點應平整。

（2）卷揚機與載荷之間不應有可能發生危險或影響鋼絲繩壽命的障礙物。

（3）卷揚機應固定牢靠，嚴防傾覆和移動，受力時不得橫向偏移。綁縛卷揚機底座的固定繩索應從兩側引出，以防底座受力后移動；然后和正后方地錨可靠連接。

（4）鋼絲繩的繩端固接。鋼絲繩應選用與其直徑相應的繩卡，采用繩卡固接時，繩卡數量與鋼絲繩直徑有關，見表1。工作繩卡數量不得少于3 個，此外還應在尾端加一個安全繩卡。繩卡間距不小于鋼絲繩直徑的6 倍，繩頭距安全繩卡的距離不小于140mm，并用細鋼絲捆扎。繩卡滑鞍放在鋼絲繩工作時受力的一側，U 型螺栓扣在鋼絲繩的尾端，不得正反交錯設置繩卡。

3.5 安裝牽引繩及受料斗架

（1）卷揚機安裝牽引鋼絲繩卷繞在卷筒上的安全圈數應不少于3 圈。鋼絲繩末端固定應可靠，在保留兩圈的狀態下，應能承受1.25 倍的鋼絲繩額定拉力。

（2）用調整導向輪位置的方法，使牽引鋼絲繩從卷筒下方繞入卷揚機，以保證卷揚機的穩定。

（3）應盡可能保證鋼絲繩繞入卷筒的方向在卷筒的中部與卷筒軸線垂直，以保證卷揚機受力的對稱性，這樣能使鋼絲繩圈排列整齊，不致斜繞和互相錯疊擠壓，在使用過程中不因受側向力而發生擺頭。

（4）卷揚機與最后一個導向輪的最小距離不得小于25倍卷筒長度，以保證當鋼絲繩繞到卷筒一端時，與中心線的夾角不大于1.5°。

（5）總體調試及運行。

3.6 穿索

（1）在穿索之前將上、下錨點錨桿安裝制作完畢，且強度達到要求。

（2）將卷揚機在現場就位安裝完畢，并用錨桿將其錨固固定，錨固強度達到要求。

（3）直接利用卷揚機上的Ф14 鋼絲繩用作牽引繩，用鋼絲同承重索綁扎，然后牽引至上錨點，穿越錨筋束，用繩卡將承重索固定、夾接，繩卡間距滿足要求。

（4）在下錨點處將承重索穿越錨筋束，用導鏈將承重索盡可能的拉直，最后用繩卡將承重索固定、夾接，繩卡間距滿足規范要求。

3.7 施工前試運行

試運行包括卷揚機空載試運行、纜索動載試運行：

（1）卷揚機空載試運行：主要檢驗卷揚機機械和電氣設備運行情況，應保證卷揚機運行平穩，無異常現象。在空載下將卷揚機打開，在各種速度下正向、反向各運行3min。

（2）纜索動載試運行：主要檢驗動載下卷揚機機械和電氣設備運行情況，檢驗金屬結構的承載能力。實驗荷載分別是100%和110%的額定荷載，試驗時將起吊重量分別達到額定荷載的100%、110%，然后開啟卷揚機，用牽引索牽引全程往返三次，每循環一次中間間隔10 分鐘。