斜井段压力钢管运输方案.doc

格里桥水电站引水系统土建工程

斜井段压力钢管
运 输 方 案

批准：杨 文
校核：
编写：吴 琼

中国水利水电第九工程局格里桥水电站项目部
2009年3月20日
1.工程概况
引水隧洞压力钢管段位于引水隧洞下平段，分为一条主管和两条（1#、2#）支管，为圆形断面。主管段：Y0+421.208～Y0+580.926长度为L＝159.867m，开挖直径8.5m，岔管段长度为L=12.621m，为渐变断面。支管段开挖直径5.9m，钢管外壁设有加劲环，管壁采用16MnR材质，钢管分为两块瓦片组焊而成。钢筋运输、吊装的最大单元尺寸为2.0mф7.356（管节最大长度最大外径），最大运输单元重量为10.2T（含加劲环、不包括吊耳、内支撑等重量）普通管节内径为ф6.9m。根据现场实际情况，主管段压力钢筋运输安装采用斜井段运输方案。
2.运输方案
本工程主管段压力钢管运输有８#（5m6m）和3#（8m7m）施工支洞，由于8＃施工支洞宽高不能满足压力钢管运输要求(压力钢管宽7.356m)，因此采取在斜井段开挖、扩挖完成后，压力钢管主管：2＃交通洞 3＃施工支洞 上弯段 斜井段 下弯段 渐变段 压力钢管主管段，然后从岔管反向依次进行主管段压力钢管的安装方法。难点、重点的斜井段运输方案：压力钢管 立式运输 通过汽车运至上平段吊装架 利用吊装架 将钢管卸至运钢管小车上 通过 卷扬机（5T）将 小车 及钢管配动滑轮沿斜井缓缓放下，当运钢管 小车 到达渐变段利用 吊装架 钢管翻身成卧式 通过 卷扬机（5T）将钢管运输至安装位置。（详见斜井段钢管运输示意图）
3.施工难题
（1）斜井段压力钢管运输是主管段压力钢管安装的唯一途径和方法。由于斜井段地质条件差，围岩破碎，属于Ⅴ类围岩。采用打插筋与钢板焊连来铺设轨道。岩层是否稳固能承受轨道运输力。
（2）斜井段倾斜角度为50，采用打插筋与钢板焊连来铺设轨道运输耗料多，经济投入大、施工难度大、运输难度大。
4.准备工作
（1）为了满足斜井段压力钢筋运输要求，确保施工质量和施工进度。上平（0+315.98~0+332.972）底拱120进行扩挖成方形。渐变段（0+405~0+421.059）底拱120进行扩挖成方形以满足压力钢管吊装架安装，焊接作业及卷扬机设备布置作业空间。（详见上平段、渐变段扩挖图）
（2）斜井段开挖完成后，进行基底清基，清基完成后，上平段、渐变段底拱120扩挖段、斜井段及主管段底拱120浇筑20cm厚的C20混凝土垫层。确保施工质量和施工进度。
（3）铺轨之前，斜井段基底打插筋（ф25）L=2.0m，间距1.5 m，排距1m，处露0.1m，与钢板焊接以便铺轨。
5.斜井段运输
斜井段50钢管运输，采用两台5t卷扬机分别配4组滑轮分别勾住钢管的焊接中心与运输板车的中心两根安全绳，进行放绳后拉运输，轨道受卷扬机及滑轮的控制慢慢的滑行至下弯段位置。
（1）斜井段压力钢管（2m一节）受力计算：
①斜井段压力钢管运输力G总：
G总=（F管钢+F轮子+F工字钢）＝11.1（T）
G总9.81000/1000=108.78（KN）≈109（KN）
②钢丝绳配置
根据总运输拉力109（KN）需配637+1类型的钢丝绳（用于滑车组中，绳子承受弯曲时采用，作为穿绕滑车组起重绳等）。钢丝绳安全系数K值5，在最大允许拉力（109 KN）的情况下，需配置的钢丝绳直径不得小于36.5 mm（37 mm）。
③卷扬机配置
钢丝绳直径不得小于37mm，必须配置卷扬机额定拉力不得小于50KN（5T）的卷扬机作为运输设备（5T卷扬机技术参数表如下）

④滑轮配置
为实现钢丝绳改、导向，在转向上弯段位置设2组滑轮。滑轮安设位置相应埋设地锚装置。滑轮装置按卷扬机容量及导（转向）角度选择。对导（转向）滑轮，采用吊钩型系列8T钢滑车。
（2）钢管运输台车
钢管洞内运输，在钢管支承架下设槽钢或角钢拖曳方式，但因其与轨道为滑动摩擦，需配备的卷扬设备过大。为避免钢管与轨道直接接触，减少运输摩阻力，钢管采用运输台车装置运输，台车与轨道间为滚动摩擦。
运输台车由四个滚动车轮组、台车架和钢管支承座组成。车轮组轴承采用自润滑轴套，台车架按刚度控制（因洞内运输条件较为恶劣，其最大挠度按不大于1/2000控制）　，钢管支承座采用与钢管弧度一致的弧形支承结构，其布置位置根据捆扎要求确定（一般位置与车轮对应）。
（3）轨道布置
压力钢管洞内转运轨道采用钢轨（18号轨道钢），其铺设范围为：上平段Y0+322.172斜井段、下弯段、渐变段至主管段终，全长约289.1m。轨道支承采用埋设锚杆后焊14＃钢支撑焊接轨道支承板的支承方式。
轨道安装根据洞室中心线进行布置，以避免钢管运输时出现卡住现象；同时严格按照工艺要求对轨道进行铺设。安装时轨道高度保证运输时钢管中心略低于理论钢管中心线，以便于钢管脱离运输台车。洞内轨道布置平缓，特别是钢管水平弯段及下弯段位置，为避免运输管节与弧度线干涉，此段轨道卷制成避免运输管节与洞室底板发生干涉的过渡圆弧。为了减少钢丝绳摩擦，特在上弯段转弯处设一块活动钢板。
钢管段轨道安装时应满足如下要求：
1）预埋锚杆埋入深度：不小于300mm；
2）轨道安装高度偏差不大于15mm；
3）轨道安装轴线偏差不大于10mm；
（4）卷扬机布置
卷扬机布置在换绳方便，操作可靠，并有利于加快钢管运输进度。根据引水洞布置及钢管安装位置：斜井段钢管运输时在上弯段前不小于15M范围（以便于钢丝绳排绳）用以安置斜井段钢管拉放用的卷扬机。同时在钢管上弯段相应位置埋设40T主地锚环，用于卷绕系统定滑轮组的锚固。在钢管上弯段相应位置底部中间位置设托辊，用于上弯段钢管运输的绳索改向。卷扬机适用位置见下表：
引水洞配备卷扬机参数表
序号
名 称 及 规 格
数 量
安 设 位 置
1
卷扬机5T容绳量250m
1
上弯段
2
卷扬机5T容绳量500m
2
斜井运输
3
卷扬机5T容绳量200m
1
岔管处

（5）地锚装置埋设
引水洞在钢管水平弯段分别设8T地锚环3组，用于安设转向滑轮实现钢管水平运输钢丝绳改向。在上弯段扩挖位置对应钢管吊装位置分别埋设两组20T定滑轮主地锚环，用于斜井段运输时滑轮锚固。
地锚的受力计算，根据钢丝绳的受力大小、受力方向、锚梁的强度和岩石容许耐压力等确定。
地锚拉绳与地面的水平夹角不得大于30，以免地锚承受过大的竖向拉力。
地锚露出岩石面高度不大于300mm。地锚固定后，将地锚与岩石结合面用混凝土填满。
（7）钢管模型试运行
为更直观地检测洞室开挖情况，检查运输路线钢管运输与供电、供气线路或各种埋设件之间是否发生干涉，以便钢管顺利运输。在完成各项准备工作正式运输前，应制造　钢管模型在洞室内进行全行程试运行。钢管模型外形尺寸以最大运输单元为准，并完全按照钢管运输情况进行洞内运输。
6.运输安全措施
（1）运输前，检查各线路埋设件紧固情况、卷扬机操作试车情况、电源线等洞内设施布置与管节运输有无干涉。完成以上工作后，按照运输路线进行试车检查，确认无误后开始运输。检查卷扬机工作情况、地锚有无松动、滑轮装置运转是否灵活有无卡住现象、钢丝绳磨损情况、电气元件有无漏电现象，对各润滑部位进行润滑，确保运输设施的完好性与可靠性。
（2）卷扬机操作由专人负责，整个运输过程由专人负责施号，运输、操作采用对讲机联络，并在施工前对各有关人员统一号令方式，在转弯改向、改换滑轮、改换卷扬机、位置均设人看守，确保运输过程联络畅通及运输安全。避免运输时发生事故。斜井段管节运输时，卷扬机拖住运输台车后部，决不允许往回拖管节。
（3）斜井段管节运输时，将台车支撑座与加强环相抵，以防钢管运输时发生晃动。同时在管节运输时焊接吊耳，通过吊耳将专用20t卸扣与20t动滑轮组相连。
（4）卷扬机施工作业
卷扬机采用同一厂家生产的同一型号的产品、卷扬机电气部分采用相同控制方式并互锁；钢丝绳缠绕系统采用中间平衡滑轮调节两边钢丝绳长度及拉力差异；卷扬机共用一根钢丝绳不断开。
①作业前先空载进行5min的试运转，检查钢丝绳、离合器、制动器、传动滑轮及电控装置工作的可靠性，确认无误后方可作业。
②卷扬机在额定起重量，不准超过外层钢丝绳（卷筒上的外层钢丝绳）所允许承受的最大静拉力，因为此层钢丝绳的绳速最大，即不准超负荷使用。
③卷扬机在作业时，钢丝绳不准拖地运行，钢丝绳经过过道时，应加保护装置，不准人踩、车压、严禁人员跨越正在运行的受力钢丝绳，或在卷扬机前穿行，更不准用卷扬机运送施工人员。
④卷扬机在作业中若发现机械失常、音响不正常、制动机构不灵、轴承温度有剧烈上升等现象时，应立即停机检修，排除故障后，方可继续使用。
⑤卷筒上钢丝绳应保持顺序排列，不准出现乱层和超过卷筒侧边缠绕的现象，以防跳绳而损坏联轴节、拉断钢丝绳或挤出卷筒等事故。钢丝绳的绳芯应贮有润滑油，表面润滑好。
⑥操作人员在作业中，要精神集中、严格执行操作规程，在紧急中、危险的情况下，对任何人发出的危险信号包括呼叫声等均应听从，立即停车，弄清情况后，方可继续作业。
（5）滑车使用
①检查滑车轮轴，钩环、支架、轮槽等有无损伤情况，转动部分是否灵活可靠，
②滑车的大小和起重量，能否适应吊重安全，滑车的滑轮直径不能小于钢丝绳直径的16倍，并检查丝绳与轮槽是否适应。
　　　滑轮凹槽与钢丝绳容许间隙表
钢丝绳直径（mm）
容许间隙（mm）
钢丝绳直径（mm）
容许间隙（mm）
最小
最大
最小
最大
6.35～7.94
0.387
0.794
30～38
1.588
3.175
9.5～19
0.794
1.588
39.7～57.2
2.382
4.763
20～28.2
1.191
2.381
58.7以上
3.175
6.35
4）洞内电源
洞内电源沿洞室壁左岸侧布置，其设置遵循安全、可靠、经济、循环利用的原则，洞内电源线要求绝缘可靠，电源线距地面高度不低于2.5m。
5）测量基准点
测量基准点包括钢管水平轴线高程、里程、洞室轴线等标识。测量基准点的设置应准确、清晰，便于识别，样点应放置在固定位置并用醒目的颜色标出。