大噸位纜機在構皮灘水電站工程建設中的效用分析

姚國虎

摘 要：隨著國家進行西部大開發戰略政策的實施，西部水電工程得以快速建設。由于西部水電均處于深山峽谷地區，坡陡流急，眾多大型水電站均采用混凝土拱壩作為擋水建筑物，如最早的烏江渡水電站采用混凝土重力拱壩作為擋水建筑物，當前已建設完畢的構皮灘水電站、小灣水電站、錦屏一級水電站等，正在建設的溪洛渡水電站，后期將要建設的白鶴灘水電站等，均采用混凝土雙曲高拱壩作為擋水建筑物。對于高拱壩來說，由于其壩體較薄，施工時需要分成若干壩段進行單獨進行混凝土澆筑，澆筑過程中還需進行跳塊澆筑，因此不能采用汽車直接入倉或采用溜槽入式等方式，且由于壩體長度較長，采用門機、塔機等也難以滿足其要求。因此，對于大型高拱壩來說，混凝土入倉主要采用大噸位纜機吊運混凝土入倉。如構皮灘水電拱混凝土澆筑采用了三臺30噸纜機作為壩體混凝土垂直運輸設備，保證了壩體混凝土澆筑強度。本文結合構皮灘水電站拱壩施工中纜機布置及功效進行分析總結，以資借鑒。

關鍵詞：拱壩 混凝土垂直運輸 纜機 布置 功效 分析

中圖分類號：TV223 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0075-02

構皮灘水電站位于貴州省余慶縣境內的烏江域流上，是國家西部大開發戰略實施的重點工程之一，電站裝機300萬千瓦。電站擋水建筑物采用混凝土雙曲拱壩，壩體最大高度230.5 m，壩體最大長度551.5 m，壩體最大厚度52.5 m，最薄6 m。壩體總計混凝土量272萬方，混凝土主要集中在2006年、2007年及2008年澆筑，其各年大壩混凝土澆筑總量分別為900937方、996902方及744673方，其中月澆筑最大強度分別為103482方、99435方、102853方，分別在12月、12月及2月。具體見表1。

構皮灘電站所處位置位于云貴高原的喀斯特地貌地區，由于受江水的長斯沖刷切割，兩岸邊坡陡峭，絕壁林立，導致工程施工交通布置困難，如采用門、塔機作為拱壩混凝土入倉工具，根本無法完成拱壩混凝土的澆筑，因此，布置纜機作為混凝土垂直入倉的手段，以滿足壩體混凝土澆筑要求。

1 纜機運輸能力分析

根據纜機技術參數和國內外以往工程經驗，并結合本工程特性，在混凝土澆筑的整個施工延續時間，受水文、氣象、建筑物結構形式、施工程序等多種因素的影響，采用如下參數計算纜機的實際生產效率。

纜機使用生產效率采用以下公式計算：

式中：Qj為技術生產率；M為取25（為每月工作天數天）；N為取20小時（為每日工作小時數）；K1為取0.70（為時間綜合利用系數）；K2為取0.9（綜合系數，考慮纜機相互干擾和輔助作業）。

纜機的實際生產效率見表2。

從表2可以看出，在河床底部及靠近左岸壩段的部位，受垂直運距和水平運距的影響，其技術生產率較低，因此在河床底部，纜機的生產效率只有3.5萬（m3/月·臺）左右。隨著壩體的升高，其技術生產率也隨之升高，在高程達到560.5時的，中部（13#-15#壩段）的纜機生產效率均達到了5萬（m3/月·臺）以上。根據表1，混凝土最大月澆筑強度（103482方）是在2008年2月，這是壩體混凝土已澆筑到580 m左右。在該混凝土澆筑高峰時段，纜機生產率為5.0萬m3/月·臺，采用3臺纜機月澆筑能力為12～14.5萬m3/月，考慮導流底孔、牛腿、孔口曲面等施工影響，將占用纜機一定工作時間，3臺纜機的混凝土月澆筑強度可達到12萬m3/月左右，能滿足大壩月澆筑最高強度103482方的要求。

2 纜機布置

根據工程項目結構特點及所處區域地形情況，將3臺平移式纜機布置在同一高程平臺軌道上，纜機主副塔為無塔式，主塔設置在右岸高程736.0 m處，主塔平臺距27#壩段約70 m，副塔設置在左岸高程717.0 m處，副塔平臺距1#壩段約66 m，纜機跨度700.0 m，平臺軌道長約180.0 m，纜機上下游控制線與拱壩中心線成86°夾角，上下游交點樁號分別為AD-43.86（EL.408 m壩踵點上游約10 m處），AD+122.05，使3纜機在工作范圍能滿足整個工程施工需求。混凝土供料點設置在高程640.5 m右壩肩頂部平臺，纜機吊罐采用不摘鉤立罐，以提高纜機生產率。

從圖1可以看出，三臺纜機能完全覆蓋大壩及下游水墊塘的一部分，因此，在初期施工（2006年元月前）混凝土月澆筑強度在7.2萬m3以下，采用兩臺纜機基本上可以滿足要求，3#纜機這個時段內參與澆筑大壩混凝土的時間不是很多，可以利用3#纜機空閑時間來澆筑纜機控制范圍內的下游部位水墊塘混凝土。在混凝土澆筑其它低強度時段，可利用纜機吊運結構部位鋼筋，或進行門槽、閘門、中孔鋼襯等鋼構件的吊運安裝及倉內施工設備（如吊車、平倉機、振搗車等）的吊運及輔助立模等，以保證纜機使用效率能充分發揮。

3 結語

構皮灘水電站拱壩混凝土于2009年初全部澆筑完畢，所布置的在臺纜機不但承擔了所有壩體混凝土垂直運輸工作，還承擔了下游水墊塘部分混凝土的運輸工作，及壩體上所有金屬結構及倉面施工設備的轉運工作及輔助立模工作，在整個工程建設中發揮了重要作用。三臺纜機在成功應用主要得于以下幾點。

3.1 纜機數量的合理配置

在工程建設前期，通過對工程規模、工程結構及建設工期的詳細分析，確定了工程建設強度這一重要參數，為纜機需要承擔的任務量提供了準確的數量依據。

3.2 纜機的合理規化布置

在工程建設前期，清楚的了解、掌握了工程所在地的地開貌，為纜機的合理布置提供了準確的信息，使得纜機布置的平面位置，高程位置及布置范圍及滿足工程使用要求，使得纜機在后期工作中工作效率能得以安全、高效的發揮。

3.3 纜機運行的高效管理

在工程建設期，針對纜機運行建立一個高效的管理團隊，負責纜機的運行，調度、維護及安全監督，保證了纜機安全、高效運行。

總之，通過對纜機在構皮灘水電站擋水建筑物拱壩施工過程中的應用實踐證明，纜機作為大型水電工程建設中的超大型設備，對工程建設擔負著舉足輕重的作用，但由于設備龐大，成本較高，纜機布置是否合理、高效，將直接影響工程建設進度。因此，在水電工程建設前期，應對水電工程規模、結構特點及建筑物所在地的地形情況進行詳細了解分析，確定纜機布置的型號、數量及有效布置位置，以保證纜機在后期能高效運行，在工程建設期，需要對纜機的運行加強組織協調管理，以保證的高效、安全運行，從而促進整個工程的順利建設。