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坝后左岸水垫塘自然边坡Z3区卷扬机安装及实施专项方案
1、工程概况
结合《坝后左右岸水垫塘自然边坡清理与防护治理施工方案》（WDD/DB/技[2014]-016）文件，前期拟在左岸雷家包下游高程940m生活营地布置一台卷扬机来满足Z2、Z3区施工材料运输，考虑近期雷家包生活营地拆除滞后等影响，故该处布置卷扬机无法进行安装，然目前坝后左岸水垫塘自然边坡Z3区边坡清理已经开始，为满足坝后水垫塘自然边坡Z3区施工部位相关材料的运输，现在左岸出线场高程1144.7m平台下游侧补充安装一台5t卷扬机来实施对Z3区材料的运输，为使卷扬机在安装及实施过程中规范和安全我局特编制本专项方案。
2、编制依据
（1）《施工机械安全技术操作规程（第九章 缆索起重机）》 ；
（2）《坝后水垫塘自然边坡清理与防护图》（139E65-SDT-06-01～03）；
（3）《坝后左右岸水垫塘自然边坡清理与防护治理施工方案》（WDD/DB/技[2014]-016）；
（4）《建筑边坡工程技术规范》 ；
（5）《水工混凝土施工规范》 ；
（6）《钢筋焊接及验收规程》 。
3、卷扬机布置
3.1卷扬机布置位置及相关特性
根据本次防护材料运输要求，在左岸出线场下游EL.1144.7m平台布置1台5T卷扬机具体位置详见附图1，具体卷扬机特性见下表：
表1 左岸出线场高程1144.7m平台下游侧卷杨机布置特性表
编号
卷扬机吨位(t)
设计提升重量
高程（m）
长度（m）
用途
1#卷扬机
5
＜0.5T
1144.7～1030
277
材料运至左岸坝后水垫塘Z3区高程1030m平台
3.2缆索吊装系统布置
3.2.1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1φ18钢丝绳，牵引索选用1φ12钢丝绳。根据缆索的装料点及左岸坝后水垫塘Z3区边坡地形、地质情况，本工程1#缆索主跨为277m，承重索长300m,牵引索长900m，最大扬程114.7m。
3.2.2缆索起吊设备主要参数
①缆索吊机主要参数见下表2
表2 缆索起吊设备主要参数表
序号
类 别
参 数
备 注
1
设计起吊重量
＜0.5t
吊具等附件重量之和不超过100kg
2
起升高度
80m

3
平均绳速
10m/min

4
承载索规格
1φ18

5
起重(牵引)卷扬机及起重索
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
1φ12
3.2.3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。
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。
缆索卷扬机布置在左岸出线场EL.1144.7m平台下游侧。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。
3.3安全验算
3.3.1基本数据
表4 钢丝绳工程量
序号
项目
延米重量
总长度
1
φ12钢丝绳单位重量
0.685kg/m
900m
2
φ18钢丝绳单位重量
1.090 kg/m
300m

3.3.2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1φ18钢丝绳，牵引索选用1φ12钢丝绳。
根据建筑施工计算手册《结构吊装工程》中查知：
钢丝绳的容许拉力为：

　　　F--钢丝绳的容许拉力（KN）
α--钢丝绳之间的荷载不均匀系数
Fg-钢丝绳的钢丝破断拉力总和（KN）, Fg=0.5d2
d--钢丝绳直径（mm），为18mm。
K—钢丝绳使用安全系数，钢丝绳容许应力计算如下：
Ф18钢丝绳容许拉力为:

Ф12钢丝绳容许拉力为:

3.3.3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：

则，Φ18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 +µ1cos rmax)=2.37KN （其中µ1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：W3=
牵引索总牵引阻力：
W=W1+ W2+ W3=2.37+0.25+14.08=16.7KN
牵引索最大拉力Tm=（W+2Lg牵）（2-ηm）=（16.7+2×300×0.0067）×（2-0.982）=17.090KN ＜F= 18.51KN，Φ12钢丝绳选择满足要求。
综上可知：卷扬机缆索满足要求。
4、卷扬机安装及运行
卷扬机施工程序见下图
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

·

4.1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。
4.2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。
4.3龙门架（支撑架）制安
结合我局在BC区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。

4.4安装卷扬机及承载钢丝绳
（1）卷扬机安装地点应平整。卷扬机与基础或底架的连接应牢固，并应符合使用说明书的规定。
（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，见上图。
表5 与钢丝绳直径匹配的绳卡数
钢丝绳直径mm
<10
≥10～20
≥21～26
≥28～36
≥37～40
最少绳卡数目
3
4
5
6
7
4.5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。
4.6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。
4.7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。
5、劳动力使用计划
表6 劳动力使用计划
序号
工种
使用人数
1
钻工
2
2
汽车司机
1
3
修理工
1
4
电工
2
5
电焊工
1
6
卷扬机操作工
2
7
普工
4
8
管理人员
2
9
合计人数
15
6、主要施工设备
表7 主要设备表
序号
设备名称
规格
单位
数量
备注
1
手风钻
TY24
台
2
锚杆造孔
2
灌浆泵
BW100/100
台
1
注浆
3
吊车
8T
辆
1
吊运卷扬机
4
电焊机
BX3-500
台
1
焊接锚杆
5
运输车
5T
辆
1
拉运卷扬机
6
对讲机

部
4
通讯工具
7
滑轮
5T
个
5

7、安全质量保护措施
（1）在施工过程中，划分区域进行警戒，明确安全责任人，设专职安全员进行监控。区域内进行封闭施工管理，闲杂人等不得进入。
（2）开机前应先检查制动器性能、钢丝绳接头、各紧固件及机体安装情况，发现不正常情况应立即排除。
（3）卷扬机不准超载操作。
（4）由于钢丝绳额定拉力为基准层最大静拉力，所以当钢丝绳超过基准层缠绕时，应按使用说明书中的规定进行。
（5）工作中突然断电时，应将控制器手柄或按钮置于零位，如果钢丝绳处于张紧状态，司机不得离开操纵位置。
（6）操作应按指挥信号进行，但对紧急停车信号，不论何人发出，都应立即执行。
（7）作后钢丝绳处于放松状态，切断电源，封闭电源开关。
（8）交接班时应作好记录，如有未排除故障必须通知接班司机。
（9）卷扬机不得用于运送人员。
（10）严禁用人力打开电力控制的制动器实行溜放。
（11）卷扬机上外露运动件，如开式齿轮、联轴器、皮带轮等。凡在正常操作条件下有可能造成事故时，应设防护罩。
（12）露天工作的卷扬机应设置防雨棚，防雨棚设置后应不影响司机的操作和检查。
（13）卷扬机用于起吊重物时应安装上升超行程限位开关。