無軌灌漿臺(tái)車在斜井灌漿施工中的應(yīng)用

劉偉 吳應(yīng)謙 張?zhí)m洲

【摘要】針對(duì)長(zhǎng)斜井裸巖灌漿工程施工中的操作平臺(tái)、施工爬梯等的設(shè)置問題，中國(guó)水利水電第三工程局有限公司第四分局在JH項(xiàng)目壓力鋼管斜井中采用了無軌灌漿臺(tái)車+卷揚(yáng)牽引的方式，能有效節(jié)約施工時(shí)間和施工投入，從而達(dá)到為工程建設(shè)增值的目的。

【關(guān)鍵詞】長(zhǎng)斜井;裸巖灌漿;無軌臺(tái)車; 進(jìn)度; 成本

1、概況

JH電站壓力鋼管斜井包含上彎段、斜直段、下彎段。上彎段長(zhǎng)31.12m，轉(zhuǎn)彎半徑R=30m;斜直段長(zhǎng)72.685m，與水平線角度為59.43°;下彎段長(zhǎng)31.12m，轉(zhuǎn)彎半徑R=30m，全線均為圓形斷面，半徑3.7m，圍巖類別大部分為IV類圍巖，局部為III類。

根據(jù)要求，斜井段全線采用裸巖灌漿。由于開挖、支護(hù)已全部完成，斜井內(nèi)無通道及操作平臺(tái)，若采用常規(guī)施工方法進(jìn)行全斜井段裸巖灌漿，一般分為兩種，第一種為自下而上搭設(shè)滿堂腳手架進(jìn)行施工。由于斜井較長(zhǎng)，采用滿堂架施工需耗費(fèi)大量的材料，且施工工期較長(zhǎng)，初步估計(jì)僅逐層搭設(shè)腳手架約需1月有余，對(duì)于工程進(jìn)度和成本的控制不利;第二種為在斜井底部鋪設(shè)兩道型鋼軌道，隨后制作一臺(tái)灌漿臺(tái)車進(jìn)行固結(jié)灌漿，灌漿臺(tái)車需用大量工字鋼進(jìn)行制作，由于斜井坡度較大，洞徑尺寸較大，臺(tái)車重心難以控制，臺(tái)車設(shè)計(jì)較為困難。

2、無軌灌漿臺(tái)車的設(shè)計(jì)方案

2.1設(shè)計(jì)方案概述

針對(duì)斜井灌漿采用傳統(tǒng)工藝施工不利于進(jìn)度和成本的控制，中國(guó)水利水電第三工程局有限公司采用了設(shè)置無軌灌漿臺(tái)車+卷揚(yáng)牽引的設(shè)計(jì)方案。

如下圖所示，施工前首先在斜井下彎處清理出一片臺(tái)車制作場(chǎng)地用于完成灌漿臺(tái)車的焊接、預(yù)裝工作，同時(shí)在頂部安裝卷揚(yáng)系統(tǒng)。待現(xiàn)場(chǎng)滿足灌漿條件時(shí)，采用卷揚(yáng)系統(tǒng)沿斜井洞軸線方向拉運(yùn)灌漿臺(tái)車，操作平臺(tái)設(shè)置在灌漿臺(tái)車平面上（如下圖所示），人員上下依靠斜井鋪設(shè)的爬梯。

2.2臺(tái)車的優(yōu)勢(shì)說明

（1）灌漿孔布置為沿斜井全線設(shè)置，其作業(yè)面覆蓋整個(gè)斜井，采用可移動(dòng)式灌漿臺(tái)車施工較為靈活，可根據(jù)要求隨時(shí)上下移動(dòng)，且占用時(shí)間極少，同時(shí)在灌漿施工完成后灌漿孔檢測(cè)時(shí)可根據(jù)要求在指定的任意地方進(jìn)行施工。

（2）相較與搭設(shè)滿堂支撐架的方案，采用本方案可以節(jié)約大量的腳手架材料，極大降低搭拆時(shí)間，大大降低施工期安全風(fēng)險(xiǎn);

（3）相較與采用有軌臺(tái)車的方案，采用本方案首先不需再進(jìn)行軌道布設(shè)。由于本斜井坡度近乎于60°，軌道的鋪設(shè)及焊接存在極大的安全風(fēng)險(xiǎn)，其次斜井支護(hù)采用錨噴支護(hù)+型鋼拱架的形式進(jìn)行，噴錨面難以保證平順，軌道的安裝難度大大增加，最后臺(tái)車的形式要保證工作面的全覆蓋，施工期間重心可能產(chǎn)生橫向偏移，即使增加了防傾覆措施對(duì)其臺(tái)車進(jìn)行限位，臺(tái)車上的車輪也存在脫離軌道的可能，這為再次行駛增加了難度。而采用無軌臺(tái)車則不需要再考慮上述問題，并且無軌臺(tái)車的小輪采用鋼制材料可減小由于支護(hù)面不平順或者支護(hù)面上的鋼筋、石渣、粗細(xì)骨料等原因造成對(duì)輪胎產(chǎn)生的損壞。

3、施工方法

3.1施工順序

提前焊接、預(yù)裝灌漿臺(tái)車（不占施工工期）→頂部安裝雙卷揚(yáng)系統(tǒng)→斜井人員上下爬梯安裝→卷揚(yáng)系統(tǒng)、爬梯、灌漿臺(tái)車試運(yùn)行及驗(yàn)收→灌漿施工→灌漿檢查→灌漿臺(tái)車下方后拆除→作業(yè)爬梯拆除→工程完工。

3.2施工控制點(diǎn)

（1）卷揚(yáng)系統(tǒng)采用2臺(tái)同步雙筒卷揚(yáng)，一臺(tái)用于臺(tái)車上下提升所用，一臺(tái)作為臺(tái)車行駛期間的保險(xiǎn)措施;

（2）灌漿臺(tái)車上明確荷載上限值，防止由于頂部荷載過大導(dǎo)致臺(tái)車產(chǎn)生傾覆或者超載;

（3）灌漿臺(tái)車行駛至工作位置后采用短鋼絲繩將臺(tái)車與周邊錨桿或臨時(shí)插筋進(jìn)行鎖定，防止在進(jìn)行造孔作業(yè)時(shí)由于振搗導(dǎo)致的臺(tái)車傾覆或滑移;

（4）灌漿臺(tái)車在投入運(yùn)行前，檢查卷揚(yáng)機(jī)上鋼絲繩與滾筒，直徑是否一直，防止在臺(tái)車形式過程中由于卷揚(yáng)機(jī)上繩圈、滾筒不一致導(dǎo)致臺(tái)車產(chǎn)生傾斜;

（5）卷揚(yáng)機(jī)起始端的鋼絲繩距離巖面應(yīng)保證一定距離，防止鋼絲繩與巖面產(chǎn)生摩擦損壞鋼絲繩，主要采用滾杠、導(dǎo)向輪等措施;

（6）灌漿臺(tái)車焊接必須按照設(shè)計(jì)材料使用，焊接牢固，確保其剛度及強(qiáng)度滿足要求;

（7）灌漿臺(tái)車車輪采用大剛度車輪（鋼輪），并且車輪直徑不宜過小;

（8）灌漿臺(tái)車周邊與圍巖間距控制在40cm左右，因移動(dòng)中灌漿臺(tái)車與周邊圍巖易發(fā)生摩擦情況，故臺(tái)車周邊需布設(shè)彈性防撞材料（聚乙烯等材料）;

（9）灌漿臺(tái)車周邊應(yīng)設(shè)有安全護(hù)欄，護(hù)欄高度不允許小于1.4m，防止施工人員在進(jìn)行作業(yè)過程中跌落。

4、方案比對(duì)

4.1工期對(duì)比

采用無軌灌漿臺(tái)車+卷揚(yáng)施工與常規(guī)腳手架施工，其主要工期分析如下（灌漿時(shí)間為必須時(shí)間，在對(duì)比中不再進(jìn)行敘述）：

4.1.1無軌灌漿臺(tái)車+卷揚(yáng)機(jī)施工與滿堂腳手架施工的對(duì)比

（1）常規(guī)施工：施工準(zhǔn)備（包括材料準(zhǔn)備和倒運(yùn)）約10d，腳手架搭設(shè)72m高，約需25d，拆除約需20d，合計(jì)55d;

（2）灌漿臺(tái)車施工：除安裝爬梯占用約10d外，其余不占用直線時(shí)間。

如上所述，采用灌漿臺(tái)車節(jié)省時(shí)間約45d。

4.1.2采用無軌灌漿臺(tái)車+卷揚(yáng)施工與常規(guī)有軌臺(tái)車+卷揚(yáng)施工的對(duì)比

（1）常規(guī)施工：施工準(zhǔn)備（包括材料準(zhǔn)備和倒運(yùn)）約2d，爬梯安裝10d，軌道安裝及軌道拆除，約需15d，拆除約需7d，合計(jì)34d;

（2）灌漿臺(tái)車施工：除安裝爬梯占用約10d外，其余不占用直線時(shí)間。

如上所述，采用灌漿臺(tái)車節(jié)省時(shí)間約24d。

4.2材料對(duì)比

采用傳統(tǒng) “滿堂腳手架搭設(shè)”的方法，需采用大量腳手架管和配套扣件及模板（約需腳手架管29t，扣件4400套，馬道板材料420㎡），相應(yīng)的材料運(yùn)輸、倒運(yùn)費(fèi)用較高，同時(shí)輔助運(yùn)輸人員也需增加，最終導(dǎo)致施工成本較高。而采用無軌灌漿臺(tái)車+卷揚(yáng)工藝，所用施工材料除灌漿臺(tái)車一套材料（1.2t鋼材）外，基本無需其他施工輔助材料，從而大大降低施工成本。

采用傳統(tǒng) “有軌臺(tái)車”的方法，需鋪設(shè)型鋼軌道約3.8t，鋼筋約0.5t，相應(yīng)的安裝及拆除費(fèi)用較高，同時(shí)施工期安全風(fēng)險(xiǎn)較大，最終導(dǎo)致會(huì)產(chǎn)生一部分施工成本，但主要是安全風(fēng)險(xiǎn)較大。而采用無軌灌漿臺(tái)車+卷揚(yáng)工藝，所用施工材料除灌漿臺(tái)車一套材料（1.2t鋼材）外，極大的降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，并降低部分施工成本。

結(jié)語：

JH項(xiàng)目斜井灌漿施工工期極為緊張，通過采用灌漿臺(tái)車+卷揚(yáng)系統(tǒng)的工藝為此項(xiàng)施工節(jié)約了34～45%的時(shí)間，為工程節(jié)點(diǎn)工期的按時(shí)完成提供了有利保障，同時(shí)也緩解了材料占用壓力、節(jié)省項(xiàng)目投資。為今后類似工程提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。