滾筒式滑道在長河壩水電站高邊坡錨索施工中的運用

李　彪，　劉 烈 志，　梁 恒 華，　李　斌

(中國水利水電第五工程局有限公司 長河壩施工局，四川 康定　626001)

滾筒式滑道在長河壩水電站高邊坡錨索施工中的運用

李彪，劉 烈 志，梁 恒 華，李斌

(中國水利水電第五工程局有限公司 長河壩施工局，四川 康定626001)

摘要：在長河壩水電站左岸開關(guān)站高邊坡錨索施工過程中，由于地勢陡峭而無法布置交通通道，導(dǎo)致材料運輸難度加大，而材料的供應(yīng)又直接影響整個施工作業(yè)面的施工進度。施工過程中，因地制宜，采用斜坡滑道，成功解決了材料運輸?shù)碾y題，保證了施工進度。介紹了滑道設(shè)計施工方案，對類似工程施工具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：長河壩水電站；高邊坡支護施工；運輸滑道

1概述

長河壩水電站是大渡河流域梯級開發(fā)中的第10級電站，位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)。開關(guān)站位于左壩肩下游，順河谷全長約140 m，自然斜坡總體坡度為45°～50°，地形略有起伏，縱向上(與河谷垂直)處于上部陡坡與下部緩坡之間，上部陡坡平均坡度約60°，下部緩坡坡度約40°。開關(guān)站開挖底面高程為1 685 m，開挖坡高約50～120 m，后緣邊坡開挖坡角63°,坡體基巖裸露，巖性為澄江-晉寧期中粗粒花崗巖(γ(4)2)。據(jù)地表地質(zhì)調(diào)查，開關(guān)站部位地質(zhì)構(gòu)造以次級小斷層、節(jié)理裂隙發(fā)育為特征。次級斷層發(fā)育有f18、f23-1、f23-2，f24。其中f24斷層對開關(guān)站邊坡的穩(wěn)定性起到重要的控制作用。

電站開關(guān)站邊坡最大開挖高程約為1 820 m，邊坡最大開挖高度約135 m(計算至高程1 685 m)，共設(shè)6級馬道，每隔20 m設(shè)一級馬道，馬道寬2 m，由于1 745 m高程馬道有車輛通行，故將其加寬至4.5 m。1 685～1 705 m高程開挖坡比為1∶0.3，1 705 m以上高程開挖坡比為1∶0.5。

承擔(dān)開關(guān)站高程1 805 m以上邊坡施工材料運輸任務(wù)的主要施工項目有： C20混凝土初期掛網(wǎng)噴護、5 m/7 m錨桿及1 500 kN/2 000 kN錨索施工，設(shè)計工程量見表1。

2材料運輸方案的選擇

1#金康道路是唯一通往左岸開關(guān)站的施工道路，但是，1#金康道路只能到達開關(guān)站1 745 m高程。由于受客觀條件限制，從開關(guān)站下游沖溝側(cè)修筑了一條施工便道到達1 820 m高程馬道進行上部施工。該便道坡陡、急彎多，只能通行履帶式施工設(shè)備，常規(guī)運輸車輛無法通行。考慮到錨索施工面支護及其它材料運輸量大，運輸難度和強度高，運輸投入大，為了解決高程1 820 m以上錨索、噴漿及錨桿等支護工程材料和設(shè)備運輸問題，采用一套滑道車進行部分材料和鉆機等小型設(shè)備的運輸。該山體自然坡角約40°，滑道長度為70 m，垂直高度約55 m。材料通過5 t卡車可運至高程1 745 m金康施工道路滑道車旁，材料轉(zhuǎn)運至料斗后，通過滑道車運達高程1 800 m滑道車卸料平臺，再通過人工搬運到錨索施工面。

表1　設(shè)計工程量表　/t

雙軌滑道車設(shè)計每次提升運輸材料可控制在3 t以內(nèi)，而且提升時間平均約為5 min一趟。在沒有安裝滑道車、施工條件艱苦時只能靠人工從1 745 m高程一袋一袋往1 820 m高程搬運，甚至一臺鉆機需要4個工人搬運。由于彎多坡陡，工人體力透支，一天一個工人才可搬運水泥1 t，而且搬運工價相當(dāng)高，從而造成施工進度緩慢、成本高的結(jié)果。

3滑道的設(shè)計

3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖1　滑道車結(jié)構(gòu)示意圖(單位：m)

滑車運輸系統(tǒng)布置在開關(guān)站下游1 745 m高程沖溝處，山體自然坡角約40°，垂直高度約55 m，設(shè)計滑道長約70 m，主要由架管鋪設(shè)而成。滑道車采用3 mm厚鋼板焊接制作而成，底座用70 mm×70 mm角鐵焊接。滾筒用φ90鉆桿制成，軸徑φ40(圖1)。

卷揚機布置于開關(guān)站下游側(cè)沖溝處高程1 800 m平臺 (需開挖平整)。在高程1 800 m平臺靠山側(cè)的基巖垂直邊坡上打錨桿以固定導(dǎo)向滑輪，鋼絲繩通過導(dǎo)向滑輪提升材料。提升材料立面示意見圖2。

圖2　提升材料立面示意圖

3.2系統(tǒng)受力分析與計算

3.2.1滑道車受力分析

滑道車在滑道上運行，其受力鋼繩的牽引力F、滑車自重和斗內(nèi)荷載G，其中G分解成垂直于滑道的作用力F2和平行于滑道的力F1，以及與滑車運行方向相反的摩擦力f，界定滑道車負(fù)重上行時為危險狀態(tài)進行受力計算用以驗證鋼繩的牽引力。由于卷揚機額定荷載是確定的，對比鋼繩的極限荷載，取二者小值，在考慮安全系數(shù)后即可算得滑車運行的安全荷載，滑道車受力分析情況見圖3。

圖3　滑道車受力分析圖

3.2.2設(shè)計工況及荷載標(biāo)準(zhǔn)

界定滑道車負(fù)重上行時為危險狀態(tài)進行受力計算。

① 滑道設(shè)計荷載f1=10kN；

② 滑道車自重g1=1 kN；

③ 卷揚機額定提升力fe=30kN；

④φ15.5鋼繩(截面積89.49mm2)極限抗拔力fj=122 kN(五金實用手冊2002年版)；

⑤ 摩擦力f，由于滑道車在滑道上運行時為滾動摩擦，摩擦力小，考慮下滑力為F1×k。安全系數(shù)k取1.5。

3.2.3設(shè)計驗算

F1=G×cos35°=(f1+g1)×cos35°

=11×0.85=9.35(kN)

F2=G×sin35°=11×0.52=5.72(kN)

F=k×F1=1.5×9.35=14.03(kN)

F=14.03kN

安全系數(shù)ke=fe/F=30/14.03=2.14。

計算時，由于φ15.5鋼繩極限抗拔力fj=122kN，大于卷揚機額定提升力fe=30 kN，因此，采用大于卷揚機額定提升力fe進行驗算，滿足要求。

4滑道施工

在左岸開關(guān)站高程1 820m以上錨索施工面下游側(cè)高程約1 800m與金康 電 站 便 道 高 程

1 745m之間制作、安裝了一套滑道車，上料平臺(高程1 745m)位于金康電站施工道路邊，滑道沿山邊堆積體延伸至高程1 800m平臺。 采用3t卷揚機，布置于開挖邊線以外高程1 800m平臺，通過導(dǎo)向滑輪實現(xiàn)材料(<1 000kg)的提升，導(dǎo)向滑輪固定于山坡基巖上，與2根φ25錨桿焊接牢固，錨桿入巖深度大于4m。施工時，先用砂漿滿注錨桿孔后再插入錨桿，以保證錨桿的抗拔力。

施工供風(fēng)布置：錨桿施工時，采用左岸開關(guān)站錨索高程的供風(fēng)系統(tǒng)，就近選擇供風(fēng)主管分支閥門，接φ50橡膠管至工作面。

施工供水布置：使用左岸開關(guān)站錨索工程供水系統(tǒng)，φ32橡膠管接至工作面，人工拌制砂漿；用水時加強管理，防止水漫流。

施工供電布置：使用左岸開關(guān)站錨索工程供電系統(tǒng)，從錨索施工作業(yè)面主配電柜用φ10電纜分出至滑道作業(yè)面設(shè)置分配電柜，配電柜內(nèi)漏電保護裝置齊備并完好，然后分接到用電部位和用電設(shè)備，一機一閘配置。

4.1滑道基礎(chǔ)的施工方法

滑道基礎(chǔ)為條形漿砌石基礎(chǔ)，斷面寬×高尺寸為100cm×100cm，采用M10砂漿砌筑，并在1 745m高程滑道起始部位砌筑一防撞墩。施工程序：

① 測量放線，確定滑道布置位置及高程；

② 將在滑道范圍內(nèi)的山邊堆積體坡腳較大的石塊進行人工解體，塊石間填充漿砌石，使其穩(wěn)定、高程符合要求；

③對于山坡坡腳堆積體中部及上部位置、軌道范圍內(nèi)采用人工清除坡表松渣，用漿砌石砌筑滑道基座，堆積體下部由于地勢較低和不平，主要用漿砌石砌筑體找平滑道基座，砌筑體最高部位超過1.5m；

④ 漿砌石施工需控制好砂漿標(biāo)號和砌筑體砂漿飽滿度；

⑤ 滑道基座上每隔1.5m水平方向埋設(shè)外徑48mm、壁厚3.5mm架管，每根架 管 長 度 為

1.2m,用砂漿嵌注在滑道基座上。

采用自下而上進行施工的方法，漿砌塊石料就近選取，在坡腳金康電站施工便道邊布置施工場地由人工拌制水泥砂漿，然后人工搬運至各工作面。塊石料砌筑之前，應(yīng)將塊石上的砂土去除、濕潤后再進行砌筑施工。滑道基座見圖4。

4.2滑道的施工方法

待基礎(chǔ)施工完成一段(約為15m長)后滑道便可進行施工，其施工程序：

①在滑道基座上縱向等間距鋪設(shè)外徑48mm、壁厚3.5mm架管8根，架管選用順直新架管，形成寬1m的滑道。

②用施工線定位每根鋼管，確保每根鋼管平行。

③定位好每根鋼管后，將每根鋼管與嵌埋在滑道基座上的水平橫桿接觸處用焊機焊牢固，焊條選用丁422焊條、φ3.2。

④每根鋼管對接采用焊接法，相鄰焊縫錯開1m，焊縫應(yīng)圓潤飽滿，焊縫兩側(cè)各幫焊一根φ12螺紋鋼筋，鋼筋長度為15cm。

⑤檢查滑道與基礎(chǔ)面接觸情況，并保持滑道平直、不彎曲。

⑥滑道兩側(cè)設(shè)置40cm高的護欄，護欄由高度間隔20cm的兩根外徑48mm、壁厚3.5mm平行滑道的鋼管構(gòu)成。

⑦將護欄立桿底端打入坡面，中部與嵌埋在滑道基座中的水平橫桿用焊機焊牢固，局部地段將立桿嵌埋在漿砌石里，護欄與立桿之間用焊機焊牢固。

圖4　滑道側(cè)視圖

圖5　滑道正視圖

施工中應(yīng)特別注意滑道的線形、不彎曲、不錯位，左右滑道應(yīng)保持在同一高程上。滑道結(jié)構(gòu)見圖5。

4.3高程1 800m卸料平臺的施工方法

由人工在高程1 800m滑道卸料處清理出一個10m2左右的平臺，平臺外圍臨河方向用M10砂漿砌筑擋墻，靠山側(cè)為垂直面，靠河臨空面為貼坡斜面，擋墻長度根據(jù)實際情況確定。施工程序：

①人工開挖高程1 800m平臺；

② 清理塊石表面并濕潤；

③ 砌筑。

4.4防撞墩的施工方法

滑道底部設(shè)置防撞墩，一方面停靠下行到滑道底部的滑道車，便于上料，另一方面起安全預(yù)防作用。防撞墩頂部尺寸為長1.5m,厚0.8m,臨河面呈30°斜面，靠山側(cè)垂直滑道面，迎滑道車面護欄間用外徑48mm、壁厚3.5mm鋼管焊接并嵌埋在防撞墩里。防撞墩用M10砂漿砌筑漿砌石。施工程序：

(1)人工清挖防撞墩基角；

(2)清理塊石表面并濕潤；

(3)砌筑。

4.5滑道車的制作

滑道車采用3mm厚鋼板焊接制作而成，底座用70mm×70mm角鐵焊接而成。滾筒用φ90鉆桿制成，軸徑為φ40。

4.6卷揚機的安裝方法

卷揚機布置于高程1 800m平臺前面靠河側(cè)的平臺上(需開挖平整)，卷揚機機座下澆筑15cm厚混凝土，采用地錨固定，φ48架管搭設(shè)2m×2m的卷揚機房，頂棚綁扎竹夾板，在其上面蓋彩鋼瓦防雨水，四周綁扎竹夾板以防開挖區(qū)爆破飛石損壞。在高程1 800m平臺靠山側(cè)的基巖垂直邊坡上打錨桿，錨桿孔內(nèi)采用灌注砂漿錨固，錨桿入巖深度為4.5m，錨筋為φ25，以固定導(dǎo)向滑輪，鋼絲繩通過導(dǎo)向滑輪提升材料。在運行過程中，定期派專人對鋼絲繩進行檢查更換，以保證運輸車的運行安全。

5結(jié)語

滑道運輸車從2006年投入運行至今，中途因“5.12”地震停工影響，共為開關(guān)站1 805m高程以上邊坡施工運輸水泥、砂、石子、鋼絞線鋼筋材料2 109.8t及施工所需的物件等。運輸滑道在長河壩開關(guān)站高邊坡施工中的成功運用，避免了通過人或馬運輸效率低、成本高等弊病，保證了安全，也加快了施工進度，對類似工程具有借鑒意義。

李彪(1986-)，男，四川眉山人，項目技術(shù)部副主任，助理工程師，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作；

劉烈志(1982-)，男，四川宜賓人，助理工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

梁恒華(1988-)，男，四川綿陽人，助理工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

李斌(1985-)，男，陜西咸陽人，助理工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

作者簡介:

收稿日期:2015-05-05

文章編號:1001-2184(2015)03-0058-04

文獻標(biāo)識碼:B

中圖分類號:TV7;TV52