高邊坡固定式纜索起重機安裝施工技術

李林LI Lin；陳濤CHEN Tao；楊遠波YANG Yuan-bo

（中國水利水電第四工程局有限公司第三分局，甘孜 626200）

0 引言

目前纜索起重機形式多種多樣，其主要用于橋梁工程、公路工程、大中型水電站、水利樞紐等工程設備、材料吊運。而在高邊坡、地勢落差大且交通不便的工程中，無塔架固定式纜索起重機（以下簡稱“纜機”）以便于靈活調度，運輸方便的優勢，越來越受建設單位所青睞。孟底溝水電站纜機工程存在地質條件復雜、山體陡峭且落差大、安裝條件差、交通不便等問題，從而增加工程施工難度。通過現場考察及一系列的技術措施優化解決本工程施工難點，為類似工程提供經驗和指導。

1 工程定位

孟底溝水電站位于四川省涼山州木里縣和甘孜州九龍縣交界處，工程共布置2 臺纜機，從下游往上游依序編號為1#、2#（如圖1）。現場施工道路不能滿足機械設備通行條件，需在主纜索吊上方安裝5t 輔助纜索吊，作為纜機設備結構件及材料的吊運，其中1# 纜機設計跨距為776m，設計額定起重量為25t，設計揚程400m，左岸上料平臺高程2101m，左岸機房平臺高程2480m，左岸錨固平臺高程2514m；右岸錨固平臺高程2500m，平臺最大落差為413m。2#纜機跨距438.5m，設計額定起重量20t，設計揚程200m，左岸上料平臺高程2181m，左岸機房平臺高程2255m，左右岸錨固平臺高程均為2285m，平臺最大落差104m。

圖1 孟底溝水電站固定式纜機立面圖

安裝工藝流程：準備工作→輔助索安裝→機房內設備及滑輪安裝→主索安裝→小車、承馬安裝→工作索、吊鉤安裝→安全保護裝置調整及電氣系統調試→負荷試驗→驗收。

2 工程特點

①本工程屬于項目最前期，現場交通條件差，施工環境復雜。纜機錨固及機房平臺位于高臨邊、高邊坡部位，山體陡峭、多懸崖峭壁，施工設備及材料的運輸難度大。同時本工程安裝纜索吊工期較緊張、施工難度大。

②纜機安裝全部采用非常規安裝方式，受交通條件限制，以人工+小型機械器具為主，兩岸自然邊坡與鋼絲索干涉大，需增設鋼結構門架、滑輪及輔助地錨，各類材料投入大，涉及各工種人員眾多。

③本工程主索采用單層Z 字型結構密閉索，在安裝中控制不當，極易造成跳絲現象，需充分考慮過江施工干擾、彎折度控制、受力控制、牽拉方式控制及垂度控制。

④纜機安裝作業施工范圍廣，與其他土建施工部位存在相互影響、相互干擾的問題，需要大量的協調工作；因地勢落差大，施工過程各工種作業人員、各部位作業人員之間都存在大量的統一指揮、統一協調工作。

3 固定式纜機安裝施工技術

3.1 輔助地錨及纜機埋件安裝

3.1.1 輔助地錨安裝

纜機安裝施工所需輔助地錨多達130 余個，分別布置于左右岸施工平臺及自然邊坡干涉部位，用于繩索導向及鎖定。其結構采用座板式和埋入式，材料選用Q235-B 碳素結構鋼制作，作用于地錨上的拉力均按纜機安裝受力計算值3 倍校核，安裝完成后經拉拔試驗及驗收合格后方可進行使用。

就改革屬性歸類而言，監察體制改革不屬于行政管理事務，并涉及到修憲權的行使，由全國人大常委會做出授權，顯然缺乏合法性依據。因此，為了保障改革前期憲法設計的合法化，對于試點授權要區別對待：第一，要明確授權試點不能涉及到制憲權的范疇，比如不能就人民民主專政、人民代表大會制度等國體和政體的憲法基本原則內容試點授權改革；第二，涉及到憲法修改或者觸動基本法律基本原則的試點授權，必須由全國人大做出，其他授權則可由全國人大常委會做出。

3.1.2 纜機埋件安裝

本工程為固定式纜機結構件安裝以金屬結構埋件預埋為主。埋件安裝精度要求高、數量多、具有一次性。安裝前，對埋件尺寸、平整度及孔位等變形量進行復核校正，安裝過程采取測量儀器全程檢測，安裝調整誤差±1mm；同時在混凝土澆筑后進行變形復測。

3.2 輔助索安裝

輔助索即纜機安裝用的各類輔助繩索，主要用于輔助配合牽拉主索安裝。輔助索安裝，采取先右岸側再左岸側逐一進行安裝，使用拋繩器選擇河道較窄部位將?8mm 纖維繩拋擲過江，再用20kN 卷揚機及人工配合將?8mm 鋼絲繩牽引過江并牽至錨固平臺經導向滑輪返至上料平臺。同理將右岸側繩索形成，在上料平臺將兩根鋼絲繩進行插接形成封閉循環，其插接長度不小于40 倍鋼絲索直徑。通過2 臺160kN 卷揚機配合，將繩索跨江段垂度拉起，再以小索帶大索方式最終形成?32mm 往復循環索。為確保輔助索牽拉安全，垂度控制在L/8%～10%。

3.3 主索安裝

本工程25t 纜機主索采用4 根?50mm 密閉索，由于密閉索需承受巨大的張力、很強的耐磨性和抵抗沖擊及橫向壓力的能力，但由于其結構的特殊性，易發生跳絲導向半徑不小于40 倍索徑，需充分考慮彎折度控制、受力控制、牽拉方式控制及垂度控制等措施。

主索安裝工藝：主索盤架安裝固定及主索吊裝就位→右岸側索頭牽拉→張緊滑輪組安裝→左岸側索頭牽拉→左岸側索頭安裝→主索垂度張緊→右岸側索頭安裝。

3.3.1 右岸側主索牽拉

右岸側主索牽拉受力經計算約95kN。使用循環索及索卡將?32mm 的牽拉索帶至右岸支墩穿過滑輪，再將牽拉索與循環索進行卡接，帶至上料平臺與主索索頭處專用夾具連接固定。專用夾具安裝位置距主索索頭16m 處，與牽拉索連接使用3 個320kN 卡環及鋼絲繩鎖定。輔助纜索吊吊住主索索頭，啟動牽拉索卷揚機收繩，輔助纜索吊跟隨將主索緩慢向右岸錨固平臺牽出，當主索索頭到達邊坡干擾部位時，輔助纜索吊提住預留索頭，并在主索下方使用方木支墊；直至索頭到達右岸錨固平臺前主支墩處做臨時鎖定，并解除與牽拉索連接。此時，主索卷筒上的主索還剩余近200m。為防止剩余主索在地面攤開過程出現爆絲現象，制作移動滑車將主索盤至地面。過程中檢查主索表面是否存在斷絲、隆股、異常磨損等質量缺陷，并對主索長度進行測量、標記及排序，測量需保證“同一人、同一尺、同一標記”，以確保測量精度。

3.3.2 主索張緊系統安裝

根據主索設計空索垂度L/3.9%張緊最大受力經計算約為520kN。張緊系統選用4 個320kN4 門閉式滑輪組，?24mm 張緊索（最小破斷拉力為336kN），張緊倍率為8，安全系數為5；經計算滑輪組張緊力約2688kN＞520kN，滿足主索張緊要求。張緊滑輪組安裝前對其軸承、輪柄進行保養檢查，分別安裝至主索專用夾具及錨固端處的張緊地錨上，右岸主索錨固端距離主支墩11m，需考慮主索索頭安裝余量及主索馬鞍弧長，確定張緊索長度并穿繞。待左岸索頭安裝完成后，張緊安裝右岸側索頭。主索張緊力計算公式如下：

q—鋼絲索單位重量；

L—A、B 兩受力點之間跨度；

fmax—鋼絲索最大垂度；

β—視線坡腳，即兩受力點AB 與水平方向的夾角。

3.3.3 左岸側主索牽拉及索頭安裝

左岸側主索索頭牽拉連接方式與右岸側相同。當左岸主索索頭到達機房平臺時，主索垂度102m，其張力115kN，若再繼續單繩牽拉主索則不滿足施工安全系數要求。臨時鎖定主索，將牽拉索緩慢放松使主索臨時鎖定點受力，分別在主索錨固端處和專用夾具處安裝320kN 單滑輪并穿繞好牽拉索改為2 倍率牽拉主索。為保證左側索頭安裝其垂度需控制在70m～80m 之間。左岸索頭牽拉時，可通過右岸張緊滑輪組釋放主索垂度。當主索索頭到達左岸主支墩時，人工使用倒鏈配合提起索頭翻越主支墩直至索頭到達主索錨固端處，再將左岸側主索索頭與拉板使用銷軸相連接。

3.3.4 主索安裝工藝優化

因主索為密閉索，為解決主索牽拉方式的問題，設計制作主索專用工裝，使用M24*220mm*10.9S 高強螺栓將工裝與主索固定，并使用銅墊對主索進行防護，螺栓力矩嚴格按照設計要求進行緊固，確保主索牽拉過程安全可靠。為確保主索安全緩慢施放，設計制作主索導向裝置及卷筒裝置，通過主索卷筒制動裝置和導向裝置緩慢施放主索，確保施工安全，減輕勞動強度。

現場山體陡峭、坡度大、多懸崖峭壁，導致繩索施工與山體干擾，易造成繩索損傷、巖石脫落等安全隱患。通過結合現場地形分析研判，確定在左右岸邊坡繩索與山體干擾部位安裝鋼結構門形支撐架、安裝導向滑輪和安裝托輥，從而解決繩索與山體干擾問題。

3.4 機構、小車及承馬安裝

3.4.1 機構安裝

纜機機構安裝主要為牽引機構和起升機構，其重量分別為9.6t、14t，而輔助纜索吊最大額定載荷為5t。安裝時，需進行解體，分批次吊運至機房平臺進行組裝。吊運時，對齒輪、聯軸器、制動器等進行防護及做好標記。同時，因輔助纜索吊軸線范圍距離機房約10m，為使機構能順利安裝就位，根據機構底座尺寸，采用工字鋼制作鋼結構滑道，在滑道上組裝完成后，使用5t 卷揚機牽引配合安裝。先安裝牽引機構，再安裝起升機構。

牽引機構安裝順序為：標記定位線→安裝牽引驅動裝置及機架→平面度調整→安裝摩擦卷筒組件、機架→高速聯軸器調試→機房及導向滑輪安裝。起升機構安裝順序為：標記定位線→機架與地腳螺栓連接→平面度調整→制動器、減速器、電機安裝→卷筒裝置安裝→高速聯軸器調試。其高速聯軸器調整參數控制一致（如表1 所示）。

表1 高速聯軸器參數控制表

3.4.2 小車、承馬安裝

纜機小車長為12.6m，總重約5.6t，其主要由車輪組、三角梁、平衡梁、主橫梁、檢修平臺及欄桿等組成。安裝前需在主支墩前上游側搭設安裝平臺。先安裝車輪組、三角橫梁及平衡梁并放出15m，使用卡環及鋼絲繩將三角梁進行臨時鎖定，預留小車橫梁位置。同理，安裝第二組。

因輔助纜索吊與纜機軸線間隔8m，使用輔助纜索吊將小車橫梁吊至主索下方，需使用倒鏈配合接鉤，同時，輔助纜索吊緩慢落鉤調整小車主橫梁角度。當起吊繩完全松弛時立即摘鉤，使用倒鏈緩慢起升對位安裝。同理，安裝小車平臺、護欄、承馬等。25t 纜機承馬共計8 個，左右岸各4個，按序逐一安裝。

3.5 牽引、起升索安裝

3.5.1 牽引索安裝

纜機牽引索長度為1830m，直徑?36mm，最小破斷拉力為838kN。其安裝流程：卷揚機纏繞新牽引索→與牽拉索頭卡接→左岸主支墩牽引雙滑輪下游側→左岸平臺水平滑輪1→左岸平臺水平滑輪2→左岸側支墩滑輪→右岸側支墩滑輪→右岸平臺水平滑輪2→右岸平臺水平滑輪1→右岸主支墩滑輪→小車右岸牽引固定裝置→牽引索張緊→穿牽引機構摩擦輪→左岸主支墩牽引雙滑輪上游側→小車左岸牽引固定裝置。

將牽引索整齊纏繞至卷揚機并將索頭拉出與牽拉索使用?32mm 索卡連接，啟動卷揚機將一收一放，將牽引索帶至左岸側主支墩穿過牽引滑輪、水平滑輪1、水平滑輪2、側支墩滑輪與循環索卡接，并懸掛重物做防扭措施。啟動往復索卷揚機將牽引索牽拉過江至右岸錨固平臺，穿過側支墩滑輪、平臺滑輪及主支墩滑輪與往復索卡接。同理，將牽引索帶回左岸鎖定至小車右岸側。當牽引索過江至跨距1/3 且預留不低于5 圈時，牽引索需接長約800m，牽引索索頭帶至左岸主支墩穿過滑輪、機構摩擦輪，再帶回左岸主支墩穿過滑輪，待側支牽引索垂度張緊后，切除多余的繩索，鎖定至小車左岸側。

牽引索最小垂度為f=31.6m，張緊受力經計算282.4kN，張緊倍率為2，張緊索為?32m，最小破斷拉力為598kN，根據起重吊裝施工技術規范安全系數不宜小于3，398.7kN＞282.4kN，滿足張緊受力要求。具體參數控制如表2。

表2 牽引索張緊垂度控制表

3.5.2 提升索安裝

纜機提升索長度為1730m，直徑?36mm，最小破斷拉力為838kN，與吊鉤安裝需同步進行。其安裝流程：提升索纏繞至機房卷筒→左岸主支滑輪→承馬→小車左岸導向滑輪→吊鉤→小車右岸導向滑輪→右岸鎖定。將提升索整齊纏繞至提升機構卷筒，起升索在牽拉時需使用卷揚機配合穿過小車左岸導向滑輪、吊鉤及小車右岸導向滑輪，預留20m 的索頭余量盤至小車檢修平臺上并在小車右岸側滑輪處使用溜繩臨時鎖定。小車過江時，需全程觀察小車與吊鉤間距，當小車到達右岸時，將提升索索頭鎖定。

4 結論

孟底溝水電站纜機工程存在地質條件復雜、山體陡峭且落差大、安裝條件差、交通不便、設備安裝精度要求高、索索之間相互干擾等問題。通過一系列現場勘察、應用技術以及工藝優化措施，使得纜機順利安裝完成。為孟底溝水電站主壩澆筑奠定基礎，同時也為類似工程提供參考。