乌东德水电站上游围堰右岸堰肩卷扬机安装及实施专项方案

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  摘 要 乌东德水电站上游围堰左右岸堰肩为解决各部位的材料运输,特编制卷扬机安装方案。缆索吊装系统包括承重索、牵引索、跑车;主要由上、下承重索锚固系统、卷扬机地锚及基础构成的錨固和基础体系组成。缆索承重索均选用1φ16钢丝绳,牵引索选用1φ14钢丝绳。卷扬机空载试运行:主要检验卷扬机机械和电气设备运行情况,应保证卷扬机运行平稳,无异常现象。缆索动载试运行:主要检验动载下卷扬机机械和电气设备运行情况,检验金属结构的承载能力。
  关键词 允许应力 卷扬机 空载试运行 动载试运行
  中图分类号:TV543.8;TH13 文献标识码:A 文章编号:1007-0745(2021)07-0041-03
  1 工程概况
  乌东德水电站上游围堰左右岸堰肩需通过卷扬机进行材料运输,为解决各部位的材料运输并针对卷扬机安装和实施,特编制本方案。
  2 卷扬机布置
  2.1 卷扬机布置位置及相关特性
  根据本次防护材料运输要求,卷扬机在右岸导流洞进口EL.950m平台布置1台5T卷扬机,具体布置特性:卷扬机5t,设计提升重量<0.5T,高程950~1060m,长度225m。
  2.2 缆索吊装系统布置
  2.2.1缆索系统的总体布置
  缆索吊装系统包括承重索、牵引索、跑车;主要由上、下承重索锚固系统、卷扬机地锚及基础构成的锚固和基础体系组成。
  缆索承重索均选用1φ16钢丝绳,牵引索选用1φ14钢丝绳。根据缆索的装料点及右岸堰肩边坡地形、地质情况,本工程1#缆索主跨为225m,承重索长250m,牵引索长500m,最大扬程110m。
  2.2.2缆索起吊设备主要参数
  缆索吊机主要参数:设计起吊重量<0.5t(吊具等附件重量之和不超过100kg),起升高度80m,平均绳速10m/min,承载索规格1φ16,卷扬机型号JM5C,额定拉力50KN,电动机型号柴油动力 16匹,减速机型号JZQ-400 KS40,牵引索钢丝绳规格1φ14。
  2.2.3动力装置锚固系统
  缆索承重索地锚均采用砂浆锚杆锚固体系。上锚点采用3根Φ32,L=3.5m锚杆,钢筋外露0.5m;下锚固点采用3根Φ32,L=3.5m锚杆,钢筋外露0.5m;支撑架采用4根Φ28,L=2m锚杆,钢筋外露0.5m;采用C20混凝土浇筑形成锚固基础[1]。
  根据以往施工经验: 上述锚固系统锚可满足主承重绳及牵引绳的锚固要求。
  缆索卷扬机布置在右岸导流洞进口上游围堰堰肩950m高程卸料平台处。卷扬机平台均采用6根Φ32地脚螺栓将卷扬机基座与C20混凝土基础连接,混凝土基础尺寸为:150cm×150cm×100cm,地脚螺栓采用φ32钢丝绳锚杆(一头丝一头带钩),入岩2m,丝扣外露0.25cm。
  2.3 安全验算
  2.3.1基本数据
  φ14钢丝绳0.685kg/m,长度500m,φ16钢丝绳0.8457 kg/m,长度250m。
  2.3.2钢丝绳允许应力
  卷扬机索道主要有:承重索、牵引索各一根,缆索承重索均选用1φ16钢丝绳,牵引索选用1φ14钢丝绳。
  根据建筑施工计算手册《结构吊装工程》中查知:
  钢丝绳容许应力计算如下:
  Ф16钢丝绳容许拉力为:
  Ф14钢丝绳容许拉力为:
  2.3.3承重索、牵引索受力计算
  根据缆索起吊设备主要设计参数,分别对1#和2#缆索(承重索和牵引索)进行验算。
  1.荷载计算
  (1)缆索
  (2)缆车G1=100kg(现场采用滑车、吊篮及其它附加件重量之和不超过此值)
  (3)按最大起吊重量不超过500kg考虑,则G2=500× 1.1=550kg
  (4)最大荷载Q=(G1 G2)×g=6.37KN
  2.对缆索进行验算
  (1)承重索
  在缆索吊装过程中,主索的线性和张力是相互影响的,需采用迭代方法来计算。但本次缆索吊装验算,根据现场实际,取最大垂度fm=20m,且出现在跨中。
  此时跨中水平张力为:
  承重索最大拉力位于上锚固点,对应承重索垂直合力为:
  Φ16钢丝绳选择满足要求。
  (2)牵引索
  取起吊点为距锚固点约10m处,牵引初始垂度5m,则sinrmax=85/240=0.354,cosrmax=0.935。
  滑轮运行阻力:W1=Q(sinrmax ?1cos rmax)=2.37KN(其中?1取0.02)
  起重索运行阻力:W2=2Tmax起(1-ηm)=2×6.37×(1- 0.98)=0.25KN
  其中η为起重索穿过滑轮的效率,为0.98;m为起重索穿过跑车和滑轮次数,为1。
  后牵引索的自然张力:
  牵引索总牵引阻力:
  W=W1 W2 W3=2.37 0.25 9.64=12.26KN
  牵引索最大拉力Tm=(W 2Lg牵)(2-ηm)=(12.26 2× 250×0.0067)×(2-0.982)=16.23KN  综上可知:卷扬机缆索满足要求。
  3 卷扬机安装及运行
  卷扬机施工程序:卷扬机地锚施工-承载绳两段锚固施工-安装卷扬机及承载钢丝绳-安装牵引绳及受料斗架-整体调试及运行。
  3.1 卷扬机地锚施工
  根据现有地形及卷扬机尺寸,卷扬机安装在平整的基岩面上。在卷扬机的周围上布设6根Φ32锚杆,孔深2m,外露0.25m,后期锚杆与卷扬机底座焊接。   卷扬机的正后方地锚,选择能牢固锚固的区域布设4根Φ32锚杆,间排距30cm×30cm,孔深2m,外露0.3m,方位垂直于施工面,锚杆注浆采用M20砂浆,锚杆施工完毕后用40cm×40cm,σ=15 钢板,锚杆从钢板4个预开的孔插出,外露的锚杆进行对角搭接焊,焊接时应注意锚杆与钢板之间预留出3cm左右间隙,后期钢丝绳从间隙处穿出与地锚可靠连接。
  3.2 承载绳两端锚固施工
  承载绳两端锚固在平缓的山体上,其中上锚点采用3根Φ32,L=3.5m锚杆,根据轴线均匀布置,间距115cm,外露0.5m;下锚固点采用3根Φ32,L=3.5m锚杆,钢筋外露0.5m;支撑架采用4根Φ28,L=2m锚杆,钢筋外露0.5m;并预埋缆索主承重绳固定锚件,采用C20混凝土浇筑形成锚固基础[2]。
  3.3 龙门架(支撑架)制安
  结合我局在BC區高位边坡治理项目中的施工经验,龙门架的施工应根据现场实际地形按需制安,材料使用B28钢筋,龙门架基础钢筋入岩2m,外露0.5m。在龙门架区域附近修整一个约50m2~100m2的材料堆放平台。材料通过卷扬机运至该平台后,再经人工转运至工作面,具体转运材料重量和次数、距离,以现场实际发生及监理工程师签证为准。
  3.4 安装卷扬机及承载钢丝绳
  (1)卷扬机安装地点应平整。
  (2)卷扬机与载荷之间不应有可能发生危险或影响钢丝绳寿命的障碍物。
  (3)卷扬机应固定牢靠,严防倾覆和移动,受力时不得横向偏移。绑缚卷扬机底座的固定绳索应从两侧引出,以防底座受力后移动;然后和正后方地锚可靠连接。
  (4)钢丝绳的绳端固接。钢丝绳应选用与其直径相应的绳卡,采用绳卡固接时,绳卡数量与钢丝绳直径有关,见表1。工作绳卡数量不得少于3个,此外还应在尾端加一个安全绳卡。绳卡间距不小于钢丝绳直径的6倍,绳头距安全绳卡的距离不小于140mm,并用细钢丝捆扎。绳卡滑鞍放在钢丝绳工作时受力的一侧,U型螺栓扣在钢丝绳的尾端,不得正反交错设置绳卡。
  3.5 安装牵引绳及受料斗架
  (1)卷扬机安装牵引钢丝绳卷绕在卷筒上的安全圈数应不少于3圈。钢丝绳末端固定应可靠,在保留两圈的状态下,应能承受1.25倍的钢丝绳额定拉力。
  (2)用调整导向轮位置的方法,使牵引钢丝绳从卷筒下方绕入卷扬机,以保证卷扬机的稳定。
  (3)应尽可能保证钢丝绳绕入卷筒的方向在卷筒的中部与卷筒轴线垂直,以保证卷扬机受力的对称性,这样能使钢丝绳圈排列整齐,不致斜绕和互相错叠挤压,在使用过程中不因受侧向力而发生摆头。
  (4)卷扬机与最后一个导向轮的最小距离不得小于25倍卷筒长度,以保证当钢丝绳绕到卷筒一端时,与中心线的夹角不大于1.5°。
  (5)总体调试及运行。
  3.6 穿索
  (1)在穿索之前将上、下锚点锚杆安装制作完毕,且强度达到要求。
  (2)将卷扬机在现场就位安装完毕,并用锚杆将其锚固固定,锚固强度达到要求。
  (3)直接利用卷扬机上的Ф14钢丝绳用作牵引绳,用钢丝同承重索绑扎,然后牵引至上锚点,穿越锚筋束,用绳卡将承重索固定、夹接,绳卡间距满足要求。
  (4)在下锚点处将承重索穿越锚筋束,用导链将承重索尽可能的拉直,最后用绳卡将承重索固定、夹接,绳卡间距满足规范要求。
  3.7 施工前试运行
  试运行包括卷扬机空载试运行、缆索动载试运行:
  (1)卷扬机空载试运行:主要检验卷扬机机械和电气设备运行情况,应保证卷扬机运行平稳,无异常现象。在空载下将卷扬机打开, 在各种速度下正向、反向各运行3min。
  (2)缆索动载试运行:主要检验动载下卷扬机机械和电气设备运行情况,检验金属结构的承载能力。实验荷载分别是100%和110%的额定荷载,试验时将起吊重量分别达到额定荷载的100%、110%,然后开启卷扬机,用牵引索牵引全程往返三次,每循环一次中间间隔10分钟。
  参考文献:
  [1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
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