水電站豎井提升絞車(chē)安全高效安裝技術(shù)研究

邵 祥

（中國(guó)水利水電第五工程有限公司，四川成都 610060）

0 引言

提升絞車(chē)在水電站豎井工程施工中得到廣泛應(yīng)用，但提升期間可能出現(xiàn)絞車(chē)斷繩、過(guò)卷等問(wèn)題，輕則影響施工進(jìn)度，重則誘發(fā)安全事故[1-2]。為了在安全的前提下順利完成水電豎井的施工作業(yè)，需規(guī)范安裝豎井提升裝置，以滿足水電豎井的施工要求，因此加強(qiáng)對(duì)安裝技術(shù)的研究具有必要性[3-4]。

1 工程概況

下凱富峽水電站調(diào)壓井采用阻抗式調(diào)壓井，開(kāi)挖直徑36 m，井深132 m，襯砌后直徑32 m。配套的事故門(mén)和工作閘門(mén)安裝在調(diào)壓井與發(fā)電洞連接部位，工作閘門(mén)啟閉機(jī)布置在工作閘門(mén)室內(nèi)，閘門(mén)室與調(diào)壓井交通洞連接[5]。

2 提升絞車(chē)的設(shè)備選型、參數(shù)計(jì)算及布置方式

2.1 選型及參數(shù)

按每次載4 人計(jì)算，結(jié)合調(diào)壓井溜渣井尺寸（深約110 m，擴(kuò)挖直徑4 m），配置重量約為725 kg、直徑1.25 m、高度2.0 m的圓形吊籠，每人重量按100 kg 考慮，安全系數(shù)取1.5，提升總重約為1.7 t。為保證提升的安全性，配置額定功率為55 kW 的電機(jī)和提升能力為5 t 的JTP-1.2x1（P）型礦用提升絞車(chē)，卷筒容一層纏繞繩量158 m，提升機(jī)滾筒直徑1.2 m、寬度1.0 m，以0.5 m/s 的速度平穩(wěn)提升。

2.2 鋼絲繩的配置

考慮載人和載貨兩種工況，經(jīng)計(jì)算后確定鋼絲繩所需承載的拉力F，進(jìn)而配置鋼絲繩。

（1）載人。提升絞車(chē)每次載4 人，吊裝總重1125 kg，則有：F=mg=1125 kg×9.8 m/s2=11.03 kN，安全系數(shù)取12，則F破=F×12=132 kN，其中F破為鋼絲繩最小破斷拉力。

（2）載貨。按滿載考慮，吊裝總重5 t，則F=mg=5000 kg×9.8 N/kg=49 kN，安全系數(shù)取6，則F破=F×6=294 kN。基于計(jì)算結(jié)果進(jìn)行鋼絲繩的配置：18×7+NF 的光面多股鋼絲繩，直徑取23 mm，F(xiàn)破為318.25 kN；鋼絲繩形態(tài)完整，具有防旋轉(zhuǎn)的能力。

2.3 重量限制器、限位器

吊裝負(fù)荷超過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)額定負(fù)荷時(shí)，出于安全考慮無(wú)法啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，按照此要求配置重量限制器及限位器。絞車(chē)自帶限位系統(tǒng)具有可行性，實(shí)行精準(zhǔn)化控制策略，按照要求使吊籠到達(dá)施工要求的指定位置。

2.4 布置方式

2.4.1 絞車(chē)的位置

在調(diào)壓井平臺(tái)蓄水池前面布置提升絞車(chē)，與調(diào)壓井導(dǎo)井井口中線相距26 m，此布置方式便于安裝調(diào)壓井門(mén)機(jī)軌道，同時(shí)鋼絲繩在滾筒兩端和滾筒中心的位置均具有合理性。

2.4.2 提升井架的布置

以Φ108 鋼管為基礎(chǔ)構(gòu)件搭建提升井架的主骨架。井架的布置方式根據(jù)溜渣井?dāng)U挖情況而定：自上而下擴(kuò)挖時(shí)，在臨近擴(kuò)挖井壁處布置吊籠；從下向上擴(kuò)挖時(shí)，在導(dǎo)井中心位置布置吊籠。

2.4.3 地輪的布置

受調(diào)壓井鎖口混凝土的影響，存在一定程度的空間制約作用，例如鋼絲繩無(wú)法在絞車(chē)和井架間通視。為應(yīng)對(duì)該問(wèn)題，取寬度為1 m 的地輪，利用膨脹螺栓將其穩(wěn)定安裝在鎖口混凝土處。

2.4.4 攝像頭的布置

于洞井和井內(nèi)布置監(jiān)控?cái)z像頭，用于反映提升機(jī)的運(yùn)行狀況，以便根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧鲃?dòng)規(guī)避安全隱患和質(zhì)量隱患。

2.4.5 吊籠停層平臺(tái)的布置

停層平臺(tái)溜渣井井口以砌筑擋墻和配套鋼管的方式進(jìn)行防護(hù)，維持井口的穩(wěn)定性；搭配I180 工字鋼和防滑鋼板，填充停層平臺(tái)與井壁的空隙，封堵后加裝欄桿扶手；井圈擴(kuò)挖成型后，用鋼筋網(wǎng)片鋪設(shè)在吊籠之間的其余部位，避免雜物經(jīng)由此處落入井內(nèi)。

3 提升絞車(chē)的安裝與調(diào)試

3.1 安裝

（1）向成型的混凝土結(jié)構(gòu)表面測(cè)放預(yù)埋螺栓的位置，數(shù)量為14 個(gè)，偏差控制在5 mm 以?xún)?nèi)；根據(jù)測(cè)量放樣結(jié)果，用液壓鉆機(jī)精準(zhǔn)鉆孔，孔位偏差不超過(guò)±1 cm，孔徑90 mm，孔深3.0 m，鉆機(jī)垂直向下鉆孔直至成型。提升絞車(chē)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

（2）絞車(chē)用25 t 汽車(chē)吊吊裝到位，調(diào)整絞車(chē)以便裝置螺栓孔與基礎(chǔ)鉆孔對(duì)齊，增設(shè)合適厚度的墊塊將絞車(chē)調(diào)節(jié)至平整狀態(tài)，經(jīng)檢查確認(rèn)絞車(chē)準(zhǔn)確就位后安排注漿。漿液的實(shí)測(cè)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，擰緊螺帽用于穩(wěn)固提升絞車(chē)。頂部車(chē)絲配合M30 螺帽使用，錨桿采用長(zhǎng)度為3.0 m 的Φ32 螺紋鋼。

（3）各項(xiàng)位置偏差均要得到有效的控制，具體滿足如下要求：提升機(jī)提升中心線的位移度為5 mm；主軸軸心線標(biāo)高為±50 mm，與提升中心線的垂直度為±0.15/1000；主軸的軸心線水平位移度為L(zhǎng)/2000。

（4）墊鐵的安裝要點(diǎn)：①沿軸承梁和軸承周邊以不超過(guò)600 mm 的間距均勻布置墊鐵，要求軸承中心下方和地腳螺栓兩側(cè)必須有墊鐵；②斜墊鐵的薄端厚度不小于5 mm，成對(duì)使用，傾斜度不超過(guò)1/25，粗糙度不低于25μm；③軸承梁找平找正后，將斜墊鐵斷續(xù)焊牢，再進(jìn)行灌漿；④墊鐵組的寬度為60～120 mm，高度60～100 mm。

3.2 調(diào)試

3.2.1 減速器的調(diào)試

減速器安裝到位后進(jìn)行加負(fù)荷試驗(yàn)，逐級(jí)有序進(jìn)行，檢驗(yàn)減速器在各級(jí)負(fù)荷條件下的運(yùn)行狀態(tài)，任何未經(jīng)過(guò)試驗(yàn)的減速器均不可投入使用。負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果對(duì)減速器的運(yùn)行狀態(tài)有指向性作用，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果判斷是否存在制造偏差和安裝偏差，進(jìn)行偏差的合理調(diào)整；同時(shí)，加負(fù)荷試驗(yàn)期間還可起到齒面金屬材料鍛煉體質(zhì)的效果，經(jīng)此環(huán)節(jié)后的裝置具有更加優(yōu)異的抗疲勞特性。

3.2.2 盤(pán)形制動(dòng)器的調(diào)試

（1）放氣。管路和制動(dòng)油缸中的空氣在配制動(dòng)器及管路或維修后均要被完全排出，否則裝置內(nèi)夾雜的空氣將影響制動(dòng)器的正常運(yùn)行。空氣的排出方法是給制動(dòng)油缸低壓（約為0.5 MPa），緩慢擰松放氣螺釘以便將氣體排出，有油冒出時(shí)停止擰松，排氣結(jié)束后擰緊螺釘。

（2）壓縮碟簧組。取出間隙指示器的撞針，旋出緊定螺釘，調(diào)節(jié)螺母，調(diào)節(jié)過(guò)程中密切關(guān)注閘瓦的位置，待其與制動(dòng)盤(pán)緊密貼合時(shí)停止；充入機(jī)器的最大工作油壓，在壓力作用下壓縮碟簧組。

（3）閘瓦間隙的調(diào)整：①旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母，檢測(cè)在調(diào)節(jié)過(guò)程中閘瓦與制動(dòng)盤(pán)的間隙，以1 mm 為宜，此狀態(tài)下制動(dòng)開(kāi)關(guān)應(yīng)動(dòng)作；②盤(pán)形制動(dòng)器成對(duì)使用，因此需要檢測(cè)裝置兩側(cè)閘瓦的間隙，根據(jù)均衡性的原則，要求間隙的差值不超過(guò)“閘盤(pán)最大偏擺量+0.1 mm”，在間隙調(diào)整過(guò)程中閘瓦需盡快返回，因此需適時(shí)調(diào)整返回彈簧。

3.2.3 聯(lián)合調(diào)試的要求

（1）制動(dòng)手把在不同位置時(shí)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)油缸油壓和斜面操作臺(tái)電流表的讀數(shù)需滿足如下要求：①位于全抱閘處時(shí)，制動(dòng)油缸殘壓不超過(guò)0.5 MPa，電流讀數(shù)為零；②位于中間區(qū)域，油壓近似為Px/2，電流近似為ImA/2，控制屏的電阻根據(jù)ImA做靈活的調(diào)整，目的在于使自整機(jī)轉(zhuǎn)角與手把轉(zhuǎn)角相適應(yīng)，全程操作需具有規(guī)范性，例如盡可能減少手把空行程；③位于全松閘處時(shí)，制動(dòng)油缸達(dá)到最大工作油壓Px較為合適，同時(shí)記錄毫安表電流值。

（2）電流和油壓應(yīng)保持近似正比的關(guān)系，即制動(dòng)特性曲線近似直線關(guān)系。為達(dá)到前述所提要求，在聯(lián)合測(cè)試時(shí)采取如下措施：將制動(dòng)手把劃分為15 級(jí)左右，形成多個(gè)等距級(jí)數(shù)，以便調(diào)試操作的有序進(jìn)行；每推動(dòng)一級(jí)，測(cè)定此時(shí)的油壓值和電流值，記錄測(cè)試結(jié)果，經(jīng)過(guò)分級(jí)測(cè)試后，基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制特性曲線，以此為參考，有效整定其他部分，取得良好的整定效果。

3.2.4 深度指示器的調(diào)試

傳動(dòng)軸與齒輪良好嚙合，傳動(dòng)裝置運(yùn)行穩(wěn)定且有足夠的精度；指針行程以標(biāo)尺全長(zhǎng)的2/3 以上較為合適，指針移動(dòng)位置精確，不與標(biāo)尺發(fā)生碰撞；在安裝絲杠時(shí)，要求直線度在全長(zhǎng)范圍內(nèi)不超過(guò)1 mm，否則加以調(diào)整。

3.3 提升絞車(chē)裝拆的安全防護(hù)

（1）提升絞車(chē)的安裝應(yīng)由專(zhuān)員在現(xiàn)場(chǎng)指揮，絞車(chē)廠家安排技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，以便安裝作業(yè)有序進(jìn)行。項(xiàng)目部指定專(zhuān)人負(fù)責(zé)安裝，由具有資質(zhì)的人員參與，加強(qiáng)全程跟蹤管理；所有參與安裝的人員均要熟悉操作流程；HSE 部嚴(yán)格審查安裝人員的相關(guān)證件，保證人員的資質(zhì)。

（2）提升絞車(chē)的拆卸潛在安全隱患，由項(xiàng)目部指定專(zhuān)員負(fù)責(zé)，在安全的前提下進(jìn)行拆卸。參與人員嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，拆卸前接受安全防護(hù)教育，參與人員采取安全防護(hù)措施，例如佩戴安全帽、系安全繩，為自身安全提供保障。在拆卸場(chǎng)地布置醒目的標(biāo)志，由專(zhuān)員在現(xiàn)場(chǎng)管理，避免無(wú)關(guān)人員進(jìn)入拆卸區(qū)。提升絞車(chē)拆卸后的構(gòu)件需被轉(zhuǎn)移至指定位置，禁止隨意丟棄。禁止吊件下方有人員滯留、通過(guò)。若由于現(xiàn)場(chǎng)氣候環(huán)境干擾或其他原因停工時(shí)，卸下重物或采取可行的方法穩(wěn)定支起重物，嚴(yán)禁將重物懸掛在空中。

4 結(jié)束語(yǔ)

以實(shí)際工程案例為研究背景，對(duì)提升絞車(chē)基礎(chǔ)施工的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析，包含提升絞車(chē)的選型及參數(shù)計(jì)算、基礎(chǔ)施工、安裝要點(diǎn)、裝卸注意事項(xiàng)等。在相關(guān)工程人員的通力協(xié)作下，順利完成提升絞車(chē)的裝卸作業(yè)，提升絞車(chē)在水電站豎井施工中的應(yīng)用效果良好，有效規(guī)避安全事故、質(zhì)量問(wèn)題等各類(lèi)異常狀況，采取的提升絞車(chē)安裝技術(shù)具有可行性，對(duì)類(lèi)似工程有一定參考價(jià)值。