亭子口水電站QP30 t/1 270 m纜機安裝技術

周建平，羅陳

(中國水利水電第七工程局有限公司亭子口金屬結構制造安裝項目部，四川蒼溪628400)

1 概述

亭子口水利樞紐在壩區內單層、共軌布置了2臺QP30 t/1 270 m平移式無塔架纜索起重機，主車布置于左岸，其主索鉸點高程567.625 m(前軌軌面高程566 m);副車布置于右岸，其副車主索鉸點高程為549.29 m(前軌軌面高程550 m)。纜機額定起重量為30 t，主副車前軌水平間距1 272.25 m，纜機左右岸的軌道長度均為192 m，設計跨度為1 300 m(實用1 270 m)，設計揚程為140 m。該纜機由三大系統組成，即主車系統(布置于左岸)、副車系統(布置于右岸)、索道系統，其中索道系統架設是纜機安裝的關鍵工序。

亭子口水利樞紐纜機平臺地形狹窄，即左岸纜機后水平軌距山體8.45 m，且為當地居民日常通行的便道，同時也是纜機安裝輔助系統的工作區域，靠河側高邊坡、浮質松土，不利于纜機安裝輔助系統的布置，運輸車輛和吊裝設備在靠河側無法通行;右岸纜機平臺為高排架結構，纜機主索鉸點高程距地面25 m，靠河側為陡坡;纜機索道系統架設需跨越大壩多個標段和左、右岸所有施工道路，且在索道系統架設、主索張拉期間為大壩機坑開挖與混凝土澆筑轉序期間，人員和施工設備較多，困難較大;又因纜機安裝工作面較合同滯后5.5個月，安裝工期緊。由于索道系統架設采用的特殊施工手段，使得在其安裝過程中安全問題特別突出。因此，如何最大化的減少對相鄰施工單位的干擾成為纜機安裝的關鍵。

2 纜機安裝的總體思路和方法

2.1 安裝的總體思路

鑒于亭子口水利樞紐纜機設計跨度為1 300 m(實用跨度1 270 m)，額定起重量30 t，以及纜機安裝特有的地形條件，高排架結構、安裝時期(即機坑開挖與混凝土澆筑轉序時期)對相鄰施工單位的干擾大、特有的安全風險和緊張的安裝工期，為解決纜機安裝的技術難題和安全控制，采取的安裝思路為:計算各類過江索(臨時承載索、主索等)不同垂度下各個錨固點的受力分析、索長情況→纜機安裝輔助系統布置→輔助系統試驗→纜機安裝工裝設施研發→施工期安全控制→動態施工工程技術措施的跟蹤反饋分析及施工預警預報→輔助系統工作時工作參數的收集、整理→纜機初期運行數據的收集、分析→驗證參數、綜合分析總結。

2.2 纜機安裝的主要方法

采用受力計算分析、現場試驗、現場技術創新、安全控制相結合的方法進行纜機安裝，并利用工裝設施、計算機軟件輔助纜機索道系統的架設，從而最大化地減少了對相鄰施工單位的干擾。

3 纜機安裝的主要技術要點

3.1 計算機輔助軟件的運用

亭子口索道系統包括:主索φ108，長1 300 m，臨時承載索φ52，長1 320 m，牽引繩φ32，長2 600 m，起升繩φ34，長1 600 m。鑒于索道系統的安裝是纜機安裝的最關鍵工序，其架設過程中安全風險最為突出，若技術措施不到位，將導致相鄰施工單位人員傷亡，設備損壞。參考同類纜機的安裝經驗為:索道系統架設時，相鄰施工單位均需避讓;而亭子口水利樞紐處于緊張的施工工期，相鄰施工單位不能避讓。因此，在安裝過程中，若能快速計算出每根過江繩在不同垂度各點的受力參數，動態地掌握索道架設的各種參數，制定動態的施工方案，對安全架設索道系統將起到至關重要的作用。為此，利用計算機軟件，準確地計算出過江索的受力狀態，安全、高效的指導施工。亭子口水利樞紐纜機安裝采用計算機輔助軟件反映的參數有:鉸點的水平張力，垂直分力、張力、安全系數、繩索的曲線長、過江繩索的彈性伸長(圖1)。

圖1 繩索計算操作界面圖

3.2 工裝設施的應用

通常，纜機索道系統架設施工周期相對較長，且臨時承載索、主索等過江施放時需途經多個施工部位和施工要道。若要將各個施工部位的干擾減到最小，勢必要有相關的技術保障和技術創新，方能確保相鄰施工單位的人員、設備安全。該纜機索道系統采用的是主地錨試驗胎架和臨時承碼。具體敘述如下。

3.2.1 主地錨試驗工裝的應用

索道系統架設的主要手段是通過卷揚機、滑輪組的方式，卷揚機、滑輪組采用地錨固定。為此，地錨承載力的驗證非常重要。為了驗證地錨的承載力，確保地錨埋設的安全、可靠，滿足索道系統架設的要求，對主地錨自制工裝并采用油壓千斤頂做拉拔試驗，主地錨設計承載力為100 t，試驗拉拔力160 t，保壓10 min。主地錨試驗情況見圖2。

試驗采用由專業機構校驗合格的OVMZB4－500型電動液壓控制油泵配合OVMYCW400B型號千斤頂進行張力試驗，試驗數據直接從液壓壓力表上讀取并換算成張力，試驗拉力過程見表1。

圖2 主地錨試驗圖

表1 主地錨拉力試驗過程表

試驗后，對所有主地錨基礎螺栓、地錨進行檢查，無變形、無異常，混凝土基礎無破碎，試驗結果表明:臨時承載索主地錨試驗工裝強度滿足要求、地錨拉力試驗結果符合規定。

3.2.2 臨時承碼研制的應用

同類纜機臨時承載索架設的施工經驗是:根據現場的實際情況，將臨時承載索的垂度放至最大(通常為30%～50%，在不影響施工的前提下，從受力分析看，垂度越大，承載索的張力越小)，利用卷揚機直接拖拉過江。鑒于亭子口工程左、右岸施工通道情況，臨時承載索的垂度最大為7%，經計算，臨時承載索的張力為26 t，右岸卷揚機為20 t，左岸為16 t。若直接拖拉則卷揚機均在超載工況下運行，存在較大的安全風險。為解決此問題，我部自行研制了50套臨時承碼架設臨時承載索(第1根臨時承載索利用卷揚機拖拉過江共用了12 d，后面3個臨時承載索應用此創新成果，采用臨時承碼施工為3 d/根)，承碼結構見圖3。

圖3 承碼結構圖

常規的施工方法是利用拖拉繩直接將臨時承載索拖至對岸。該方式因拖拉繩、臨時承載自重在左、右岸鉸點位置產生較大張力，將造成卷揚機、滑輪組長時間在滿載或超載工況下運行。亭子口工程采用臨時承馬架設臨時承載索，大大減小了臨時承載索的張力，因臨時承碼的運用，將臨時承載索由一跨變成多跨(即由一跨長1 270 m變為50跨，每跨25 m)，且卷揚機、滑輪組不需承受因過江索自重而產生的張力，只需承受過江索自重，并以滾動的方式拖拉過江。經現場測試，第一根臨時承載索未采用臨時承碼過江，卷揚機運行時最大電流達到112 A(額定電流90 A)，第2、3、4根卷揚機運行時最大電流為38 A。經計算，卷揚機、滑輪組在額定載荷40%工況下運行時，從卷揚機電機運行數據判斷，該臨時承碼的運用，大大提高了施工的安全性、可靠性，大大改善了施工條件。臨時承碼具體運用情況見圖4。

4 結語

圖4 承碼應用示意圖

亭子口水利樞紐纜機安裝從2010年6月開始，至2010年12月完成。兩臺纜機投運時間間隔1.5個月:1號機于2010年10月23日投運，2號機投運時間為2010年12月9日。亭子口水利樞紐2臺纜機嚴格按照國家規范規程要求完成了空載試驗、靜載試驗、動載試驗、緊急制動試驗和抬吊試驗。通過荷載試驗和后續實際運行，纜機的安裝質量得到了全面檢驗，在多次單臺30 t吊載和抬吊54 t荷重過程中，2臺纜機沒有出現任何異常，承碼打滑量小，各部分運行良好。亭子口工程纜機安裝的安全、快速、優質完成，為亭子口大壩混凝土的澆筑打下了堅實基礎。對類似大跨度、大噸位、高排架結構纜機安裝具有示范和推動作用。事實證明:在對纜機安裝難點充分考慮并對纜機安裝過程全面分析的條件下進行纜機安裝技術的優化具有顯著的積極效果。

［1］嚴自勉，顧斯照，纜索起重機［M］.北京:中國電力出版社，2010.

［2］鄧維一.向家壩水電站纜索起重機安裝［J］.水力電力機械，2007，29(10):58－59.