多跨型缆索在上库盆高边坡支护项目中的应用.pdf

79本栏目审稿人：张志良地基与基础处理工程多跨型缆索在上库盆高边坡支护项目中的应用应慧能/中国水利水电第十二工程局有限公司【摘要】结合山势布置，并考虑库容需要和料源开采需求等因素，抽水蓄能电站上水库库盆的设计中对周边库岸进行扩库开挖后形成高边坡。电站场区山体地形陡峭，横方向深切沟与厚山梁相连，纵方向陡边坡与缓边坡相间，道路布置条件极不理想，特别是满足支护材料运输条件的道路展线十分困难，巫须解决材料道路运输的替代方案。【关键词】抽水蓄能电站高陡边坡多跨型缆索1柜概况在高边坡工程中，上部边坡地质条件差，设计边坡较地质建议坡比陡，需要大量采用浅层、深层支护材料进行加固。高边坡工程的实施往往具有工程量大、工期紧等特点。溧阳抽水蓄能电站上水库库盆高边坡最大垂直总高度约155m，中上部边坡范围内的山体地形陡峭，无合适切口继续展线升符合安全要求的施工运输道路（仅能满足履带式开挖机械行走道路）。经多次现场实地踏勘和测量地形后，最终确定采用布置缆索的方案进行支护材料的运输。缆索所在部位边坡地形条件复杂，存在多处鼓包，若采用单跨型缆索，根据主索下垂受力计算模型，料斗或被运输材料触地拖行，不符合安全要求。经比较、调整，最终方案结合山势走向采用多跨型缆索，此方案可满足吊装运输安全要求。2主要技术指标综合考虑高边坡地形、高差、材料吊运强度等因素，多跨型缆索主要技术指标拟定如下。（1）缆索型式。三跨式单钢丝绳往返缆索吊。（2）设计提升总重量。小于1.Ot。（3）上锚固点锚固。上锚点采用3 根$50 mm、L=3.0m、人岩2.5m的锚杆进行锚固，锚杆注浆砂浆强度等级为M30。（4）下锚固点锚固。下锚点采用3 束2 g24.5mm、L=5.2m的钢丝绳锚杆，每束2 g24.5mm钢丝绳束锚人下锚坑混凝土墩体内部。（5）支架形式。门型枪杆、杆横梁与承重索采用鞍座衔接过渡。（6）卷扬机类型及其锚固。采用2 台单筒式卷扬机。卷扬机基座为混凝土基础，每台卷扬机采用4根25mm、L=3.5m插筋埋入混凝土基座内部进行固定。（7）牵引绳和承重绳。均选择16 7 0 MPa级的6 X19（M）+F C 天然纤维芯钢丝绳。3缆索系统设计及受力复核对系统的上锚点、下锚点、承重索、跨中支架、牵引索进行设计及受力复核。3.1总体设计缆索由2 台单筒卷扬机分别控制吊物的升降高度和起落位置，便于设备和材料顺利运输至工作面。设计往返的索道为三跨单根钢丝绳。承载要求钢丝绳公称直径80地基与基础处理工程为$2 4.5mm，牵引要求钢丝绳公称直径为12.5mm。索道最大单件载重质量Q。为1.0 t，即98 0 0 N。缆索承重索长度约为2 13.8 m，缆索提升垂直高度为13 1.8 m，设计提升总重为1.0 t。缆索吊工作索基本工况断面示意见图1。上点：D6HcDHBcB1原始地面线8HAB下点：A58.959.933.2LABLBcLcD图1缆索吊工作索基本工况断面示意图(单位：m）3.2跨中支架设计在索道中部结合山体地形按照一定间隔增设支架。支架的受力要求较高，需满足载重运行工况时的风载、重物载荷、动荷载和其他荷载等，同时还要满足重物在跨中支架处无障碍通过。跨中门型支架结构如下：在门架立柱根部打设插筋与立柱相连；立柱上部由“I”形状的加工件与立柱焊接固定，横梁两端与之固定；在门架横梁中部安设L形支撑座使物体运行到支架处时能够无障碍通过。缆索跨中门型支架结构简图见图2。横向承重梁L形支撑座爬梯中心线$2198无缝钢管混凝土墩3插筋（环形布置）图2缆索跨中门型支架结构简图（单位：m）3.3分项受力复核缆索系统的分项受力复核项目，重点考查钢丝绳（承重索和牵引索）的选用和受力计算，门型枪杆支架结构受力情况，承重索上、下锚点的型式选择及其受力计算。经选型、受力复核计算，物料吊运缆索系统主要设计参数见表1。表1物料吊运缆索系统主要设计参数表序号类别参数备注1设计起吊重量1.0t2起升高度131.4m3单机起升速度15m/min4单机牵引速度15m/min$24.5mm钅钢丝绳每5承载索规格1g24.5mm1000m的重量为2 16 3 kg3t，单筒卷扬机型号卷扬机电机型式、起重（牵功率$12.5mm钢丝绳每6引卷扬容绳量200m1000m的重量为547 kg机及起重索卷扬机台数2牵引索钢1g12.5mm丝绳规格3.4滑轮选择（1）按JB/T27901994选用DE型导向轮，其直径应使D。2 0 d（d 为承载索直径）。考虑磨损及安全系数，该套系统中，定滑轮按D。/d=3 2 进行选型，选用WJ1321A严密密封型滑轮。严密密封型滑轮可降低对钢丝绳的磨损。（2）在该工程中，动滑轮按D。/d=2 5进行选型，选用WJ2322A严密密封型滑轮。4架空缆索实施架空缆索实施中，主要从架空缆索选址、缆索锚点施工、门型杆安装、卷扬系统固定、承重索安装、系统调试及试运行等方面进行控制，以确保系统的运行安全可靠。4.1架空缆索位置的确定对架设架空索道的沿线地形进行实地察看和测量，并根据沿线地形起伏变化的位置，合理选择架空索道的型式和门型榄杆的位置，避免起伏地形的不利影响。4.2场地清理对索道上下锚点平台、索道两侧物料堆放区及门型81多跨型缆索在上上库盆高边坡支护项目中的应用支架安装区域场地进行清理，清除架空索道走线范围内影响索道安装和运输的地面障碍物。4.3地锚埋设地锚的规格和埋设位置符合架空索道平面布置要求，地锚坑开挖尺寸及基础混凝土浇筑等符合设计要求。锚点埋设插筋的，采用柴油动力空压机钻孔，孔深符合设计要求，经验收合格后安装插筋、灌注砂浆，确保砂浆灌注密实。4.4门型枪杆安装插筋按照圆环形布置在钢管立柱周围，插筋孔径与插筋直径相当，用重锤将插筋击入插筋孔内，各根插筋与孔壁岩石紧密嵌固摩擦而受力，插筋外露端与钢管立柱焊接。钢管立柱上部与“II”形卡槽加工件预先焊接牢固，立柱架设完成后，横向承重梁架设其上，钢丝绳缠绕捆绑加固，减少现场焊接工作量。门架横梁中部安设L形支撑座，支撑座与横梁采用钢丝绳（用绳卡）连接。门型杆立柱施工时，可利用其周边的成材树木、鼓起山包等设置临时支撑与之固定。4.5卷扬系统固定考虑高边坡因素，卷扬系统布置于下锚点靠近临时道路位置（也可拆分部件后吊至上锚点附近进行组装），浇筑卷扬机下锚点基础，埋设“7”字形插筋与卷扬机固定。4.6承重索架设承重索卷盘运至施工现场后，放至展索盘，由卷扬机牵拉到位。承重索两端与上、下锚点固定，中部通过跨中支架鞍座。对承重索的线形、垂度等进行测量和调整。4.7索道试运转及专项验收对已架设好的索道调试检查完成后，先进行架空索道的试运行，运载重量较轻的材料，随时检查各部件的运转状态，发现问题及时处理，最后再按设计要求的最大荷载吊运。根据相关规范要求，试运行包括卷扬机空载试运行和缆索动载试运行。试运行具体要求如下：（1）卷扬机空载试运行。主要检查卷扬机机械和电器设备的运行情况，应确保卷扬机在没有异常现象的情况下平稳运行。打开空载状态下的卷扬机，在各种转速下保持3 min进行正向和反向操作。（2）缆索动载试运行。主要对卷扬机机械和电气设备在动载下的作业进行检查，同时对金属结构的承载能力进行检查。试验荷载分别是10 0%和110%的额定荷载，即试验时，将起吊重量分别达到额定荷载的10 0%和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 min。（3）专项验收。经过系统调试检查，试运行完成，判定各系统正常后，根据监理工程师要求组织进行专项验收。5缆索运行使用从缆索系统验收、索道吊物触地检查、物料转运的安全措施等方面严格把控，确保系统运行过程的安全。5.1缆索系统验收缆索使用的所有材料均应符合相关规范规定要求，并附有材质合格证明资料，严禁使用不合格材料。严格按照批复的施工参数施工。在进行卷扬机基础、门式杆、缆索上下锚固点等重要部位施工前，通知监理工程师进行检查验收，合格后方可进行下一道工序，确保卷扬机基础、缆索上下锚固点等关键部位的施工质量。经当地政府安全监督主管部门检验验收合格后，缆索系统卷扬机吊装设备方可投人使用。5.2触地检查核验物料运输时，料斗或被运输材料是否有触地可能。如有触地情形，需及时调整门式杆高度。需特别注意缆索沿线地形自然坡度较陡，承力索距离地面较近，试运行时，需认真校验吊物高度及安全离地距离。吊物运行状态示意见图3。行走滑车承力索牵引索ug2一牵引方向钢管或料斗地面线注：触地距离=门式榄杆高度一承力索挠度=10.0m-3.0m=7.0m。图3吊物运行状态示意图5.3物料转运缆索系统物料转运操作人员必须经过专业培训，并持有操作证书，严禁无证作业。每日班前对卷扬机、钢丝绳、地锚、限位装置等进行检查，确认无误后方可进行作业。定期对缆索、牵引绳进行检查，如有缺损应及82地基与基础处理工程时进行更换。卷扬机操作区域禁止闲人进入，现场设置卷扬机等设备的安全操作规程牌，施工期间的安全警示标识牌和警戒线等，严格按照操作规程施工。工程高边坡支护所需的锚索（钢绞线）、锚杆、钢筋、脚手架钢管、混凝土材料等支护材料，均由缆索系统转运到工作面马道或作业平台附近，再由人力转运。具体可结合高边坡开挖支护分区规模，以及支护材料运输强度，增设缆索系统的布置套数覆盖到整个施工区域，减少转运工作量。6结语抽水蓄能电站上水库所处位置常有交通不便、地形复杂等特点，采用设置缆索的方式进行高边坡支护材料的运输，很好地解决了高陡边坡施工道路无法布置的难题。工程缆索系统中部门型支架的设置，为复杂地形的缆索系统布置提供了一种解决思路，保障了施工进度，取得了良好的经济效益和社会效益，对类似工程具有一定的借鉴价值。