本課題將從軌道安裝、埋件地錨安裝、索道系統(tǒng)安裝、主塔機(jī)構(gòu)安裝、副塔機(jī)構(gòu)安裝、平衡車機(jī)構(gòu)安裝等方面闡述高、低塔架纜機(jī)的安裝過(guò)程，囊括了高塔架、低塔架纜機(jī)基礎(chǔ)和主體安裝，總結(jié)出一套針對(duì)纜機(jī)安裝切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)科學(xué)的方法。

白鶴灘水電站纜機(jī)群安裝施工標(biāo)準(zhǔn)化工藝概述

中國(guó)三峽建設(shè)管理有限公司白鶴灘工程建設(shè)部 羅榮海 王德金 王勵(lì)

吉沙習(xí)夫馮博 莫讓華 楊雷 焦翔 劉凡武 李林 周其榮

1研究的意義

纜索起重機(jī)是當(dāng)前各峽谷式水電站大壩混凝土澆筑和金屬結(jié)構(gòu)安裝吊運(yùn)的主要手段，有著其它起重設(shè)備無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。

白鶴灘水電站輩憊施工共設(shè)置纜機(jī)7臺(tái)，是世界上最大的纜機(jī)群，主要用于大壩混凝土澆筑與金屬結(jié)構(gòu)安裝等施工項(xiàng)目的吊裝運(yùn)輸。采用高低雙層平移式布置，其中高平臺(tái)布置纜機(jī)3臺(tái)(1#~ 3#纜機(jī))，低平臺(tái)布置纜機(jī)4臺(tái)(4#~7#纜機(jī))。白鶴灘水電站高平臺(tái)30t平移式纜索起重機(jī)因其塔身高、跨度大，施工覆蓋范圍廣，高塔身纜機(jī)安裝工作量大、設(shè)備多，難度高，安全風(fēng)險(xiǎn)大。參建各方根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形條件和可利用資源的差異，同樣的設(shè)備采用了不同的安裝工藝，技術(shù)要求也在不斷更新。通過(guò)研究并總結(jié)白鶴灘纜機(jī)安裝的工藝技術(shù)及施工組織管理，對(duì)比其他電站纜機(jī)安裝方案，從旋工質(zhì)量和施工安全等方面進(jìn)行詳細(xì)分析和評(píng)價(jià)。同時(shí)把安裝過(guò)程中的各種情況真實(shí)反映出來(lái)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況綜合分析，研究處理措施，并對(duì)整個(gè)實(shí)施過(guò)程進(jìn)行記錄匯總。

本課題將從軌道安裝、埋件地錨安裝、索道系統(tǒng)安裝、主塔機(jī)構(gòu)安裝、副塔機(jī)構(gòu)安裝、平衡車機(jī)構(gòu)安裝等方面闡述高、低塔架纜機(jī)的安裝過(guò)程，囊括了高塔架、低塔架纜機(jī)基礎(chǔ)和主體安裝，總結(jié)出一套針對(duì)纜機(jī)安裝切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)科學(xué)的方法。課題成果的應(yīng)用與推廣將為今后的各類型號(hào)纜機(jī)的安裝具有指導(dǎo)性意義，也為安裝單位帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1.1國(guó)內(nèi)研究水平綜述

白鶴灘纜機(jī)群總共由7臺(tái)纜機(jī)組成，分雙層布置，其中高纜3臺(tái)(主塔架高度達(dá)到75m)，低纜四臺(tái)(主塔架高度為30m)，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)如此多數(shù)量的纜機(jī)群。鑒于此次數(shù)量如此多的纜機(jī)群在世界上實(shí)屬首次，在施工干擾防范方面沒(méi)有以前施工案例可以借鑒，且由于白鶴灘特殊的地形條件限制，也進(jìn)一步增大了纜機(jī)群安裝的難度。本課題以世界上最大的纜機(jī)群——白鶴灘纜機(jī)群安裝作為研究對(duì)象，從施工干擾消除和大風(fēng)天氣條件下高危安裝作業(yè)施工工藝這兩方面人手，通過(guò)施工技術(shù)研究，總結(jié)出一套完善、合理的纜機(jī)群安裝施工工藝，力以后同類工程提供借鑒。

1.2課題研究的關(guān)鍵

白鶴灘水電站建設(shè)工程安裝的高纜纜機(jī)和低纜纜機(jī)，兩者的共同特性關(guān)鍵是主索過(guò)江。兩者的副塔安裝方法相同。難點(diǎn)集中在高纜塔架的安裝工程。因此，高、低纜安裝的共同關(guān)鍵路線是：

纜機(jī)軌道安裝→錨固件埋設(shè)→輔助承載索架設(shè)→主塔安裝→副塔安裝→主索過(guò)江→主索張緊→小車安裝→牽引、提升索安裝→系統(tǒng)調(diào)試→試運(yùn)行。

高纜塔架的安裝亦是高纜安裝工程中的另一關(guān)鍵路線：

纜機(jī)軌道安裝。錨固件埋設(shè)。輔助吊裝設(shè)施架設(shè)→A字塔架拼裝→主索過(guò)江→配重車安裝→后拉索安裝→A字塔架提升、自升斗小車安裝→牽引、提升索安裝，系統(tǒng)調(diào)試→試運(yùn)行。

(1)高纜安裝工藝流程見圖1。

(2)低纜安裝工藝流程見圖2。

1.3施工特點(diǎn)

(1)白鶴灘纜機(jī)跨度大，主塔結(jié)構(gòu)重量近220t，高纜安裝高度近100m，高、低纜施工部位狹窄，安裝場(chǎng)地山勢(shì)險(xiǎn)峻，施工難度及安裝風(fēng)險(xiǎn)很大，同時(shí)存在高空作業(yè)、人噸位拖拽、吊裝等作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

(2)項(xiàng)目施工過(guò)程中，高纜主塔A型塔架、繩索系統(tǒng)的安裝均采用卷?yè)P(yáng)設(shè)備，并通過(guò)地錨承力。繩索系統(tǒng)、地鋪的布置及承載受力情況復(fù)雜，需反復(fù)驗(yàn)算，施工技術(shù)含量高。

(3)項(xiàng)目施工資源投入巨大，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形地貌情況及安裝工序需要投入25噸、50噸汽車吊、70噸汽車吊及130t汽車吊各一臺(tái)，需要5噸、10噸、15噸及20噸等卷?yè)P(yáng)設(shè)備近26臺(tái)套，設(shè)備投入多;需要各種規(guī)格繩索共2萬(wàn)余噸，備類鋼材120余噸，材料投入大;同時(shí)，纜機(jī)安裝工期緊張，涉及各工種人員需求總數(shù)100余人。

(4)纜機(jī)安裝作業(yè)施工范同廣，與其他土建施工部位存在相互影響、相互干擾的問(wèn)題，需要大量的協(xié)調(diào)工作;纜機(jī)安裝過(guò)程中，各工種作業(yè)人員、各部位作業(yè)人員之間都存在大量的統(tǒng)一指揮、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的工作。施工時(shí)確認(rèn)通汛設(shè)備必須暢通且采用專用頻道，統(tǒng)一指揮，統(tǒng)一口令，統(tǒng)一頻道，指令清楚。

(5)氣象條件惡劣，當(dāng)?shù)厝觑L(fēng)大，4月~10月為多雨季節(jié)，11月～3月為大風(fēng)季節(jié)擬采取在現(xiàn)場(chǎng)配備足夠的防風(fēng)、防雨材料，對(duì)需要防風(fēng)、防雨的設(shè)備部件及時(shí)進(jìn)行保護(hù)，給施工人員配置雨衣、雨褲、雨鞋等安全防護(hù)用品，制定纜機(jī)安裝應(yīng)急預(yù)案。并在纜機(jī)安裝之前模擬進(jìn)行纜機(jī)安裝應(yīng)急預(yù)案演練，以保證纜機(jī)施工的人員和設(shè)備安全。同時(shí)在連續(xù)施工過(guò)程中，必須密切關(guān)注施工期間的氣象變化情況。

2施工重難點(diǎn)分析

2.1軌道校正

由于軌道在運(yùn)輸和存放過(guò)程中造成不同程度的變形，而軌道安裝要求較高，要達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。為此，需將軌道的直線度進(jìn)行調(diào)整滿足安裝要求。

2.2懸挑平臺(tái)的安裝

右岸高、低纜機(jī)平臺(tái)為高邊坡臨邊平臺(tái)，其臨邊坡角約為80度，給高、低纜纜機(jī)副塔部件安裝及索道架空系統(tǒng)安裝帶來(lái)了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，為了保證纜機(jī)安裝工作的正常進(jìn)行，在副塔設(shè)計(jì)制作安裝了一個(gè)6m×5m的懸挑平臺(tái)，使架空索道右岸端的安裝、主索過(guò)江、副塔主索張拉拉板等安裝得以正常的進(jìn)行。

2.3桅桿吊拼裝

安裝高纜時(shí)，需要使用桅桿吊作為輔助設(shè)備提升纜機(jī)A字型塔架。桅杵吊原方案為拼裝沿安裝軸線從905平臺(tái)基座處至890平臺(tái)安裝支架依次拼裝5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)及頭部;桅桿吊總長(zhǎng)為66m，905平臺(tái)至890平臺(tái)支架懸空段長(zhǎng)度約為30m，該懸空段的重量約為30t，起吊高度約為30m。考慮到890平臺(tái)施工現(xiàn)場(chǎng)不能滿足桅桿吊安裝施工要求，為了保證桅桿吊的安裝能順利的進(jìn)行，對(duì)桅桿吊的拼裝及扳起方案進(jìn)行了優(yōu)化，將桅桿吊的拼裝軸線向下游轉(zhuǎn)移200由桅桿吊基座至905平臺(tái)下游臨邊線組裝，整個(gè)桅桿吊的拼裝全部在905平臺(tái)進(jìn)行，不僅減少了高空作業(yè)，同時(shí)能更好的有利于桅桿吊臂架直線度的調(diào)整和安全，而且減少了設(shè)備及材料的投入。

2.4桅桿吊扳起

原方案需要使用200t汽車吊將桅桿吊頭部吊起，輔助桅桿吊扳起。由于白鶴灘水電站現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有200t汽車吊，為了保證桅桿吊安裝工期，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況，通過(guò)探討及計(jì)算，最終確定使用“130t+70t+25t”模式，即使用3臺(tái)汽車吊抬吊的方法進(jìn)行桅桿吊扳起工作。

2.5鋼絲繩的保護(hù)

高纜安裝需要使用將近30000m各種規(guī)格的輔助鋼絲繩，為了保證每一根鋼絲繩的安全性，在鋼絲繩的牽拉、釋放和纏繞中通過(guò)采取支墊、防護(hù)、檢查、保養(yǎng)確保使用的每一米鋼絲繩的安全;特別是對(duì)纜機(jī)土索過(guò)江施工中，采取可靠的保護(hù)措施防止的各種損傷。

在輔助索施工前，纜機(jī)輔助索的主地錨分別布置在右岸980平臺(tái)和左岸890平臺(tái)，高差較大，通過(guò)計(jì)算及電腦模擬，確定了四根輔助索的安裝垂度為73m，并根據(jù)輔助索的垂弧軌跡，計(jì)算左右岸的開挖爆破飛石對(duì)輔助索的影響，最終確定右岸壩肩開挖至820以下及左岸開挖至768高程以下方能進(jìn)行輔助索的架空安裝工作。另外根據(jù)輔助索安裝弧度軌跡，在進(jìn)行索道系統(tǒng)安裝時(shí)，鋼絲繩在左岸道路交叉處，永久路102路B段存在干涉，為了保證架空索道的支全及B段道路交通的正常通行，在路邊設(shè)置了一個(gè)6m高的混凝土支墩。

2.6主索過(guò)江工藝的優(yōu)化

主索過(guò)江作為纜機(jī)安裝中危險(xiǎn)性極高的一項(xiàng)工作，如有考慮不周，極容易發(fā)生重大事故，特別是針對(duì)白鶴灘纜機(jī)跨距大、主塔塔架高、副塔施工部位臨邊陡峭面積狹小，主索過(guò)江將直接決定纜機(jī)安裝的成敗，為了保證主索過(guò)江的安全，參建備方對(duì)方案進(jìn)行了優(yōu)化。

首先對(duì)主索索頭的牽拉方式及牽拉力控制進(jìn)行優(yōu)化。白鶴灘纜機(jī)主索直徑為∅108mm.單重高達(dá)90t，高纜左右岸高差90m，主索過(guò)江的牽拉力較大，計(jì)算過(guò)程比較繁瑣。主索牽拉繩直徑為∅30mm，其最小破斷拉力為567kN，根據(jù)國(guó)家起重規(guī)范，卷?yè)P(yáng)機(jī)牽拉繩的安全系數(shù)應(yīng)≥5倍，故擊30mm鋼絲繩最大的工作牽拉力應(yīng)≤113kN;為了保證牽拉繩的安全，故在保證輔助索安全系數(shù)≥3.5倍情況下，將高纜輔助索的垂度由原方案的105m調(diào)整為73m，在此情況下主索過(guò)江牽拉繩的拉力約100kN。

為了保證主索索頭在牽拉過(guò)程的安全，對(duì)主索索頭的牽拉方式進(jìn)行了討論、優(yōu)化，確定在主塔側(cè)索頭處安裝牽拉索卡，距索頭3m處安裝主索過(guò)江酋個(gè)臨時(shí)承馬，之后依次類推每隔30m均勻布置安裝臨時(shí)承烏。在主索過(guò)江過(guò)程中，當(dāng)主索放出約100m時(shí)，為防止因主索放出速度過(guò)大及重力加速度而出現(xiàn)“制動(dòng)失控”現(xiàn)象，用主索卷簡(jiǎn)后部的2臺(tái)15t卷?yè)P(yáng)機(jī)配合小32mm的鋼絲繩將主索在卷筒前部夾緊固定，當(dāng)一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)索夾到達(dá)主索過(guò)江預(yù)留孔時(shí)，另一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)將主索在卷筒前部夾緊固定后，拆除前部卷?yè)P(yáng)機(jī)的索夾。利用卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉力緩慢將主索逐段放出，每段放出60m。使1#、2#、3#纜機(jī)主索及索頭牽拉過(guò)江過(guò)程中始終處于平穩(wěn)安全的姿態(tài)。

2.7纜機(jī)主索張緊裝置安裝

在主塔側(cè)安裝主索索頭時(shí)，需要副塔側(cè)索頭放出28m才可完成主塔側(cè)索頭的安裝施工，在副塔放出的副塔側(cè)主索張緊裝置Ⅱ(重約8t拉板動(dòng)滑輪組)防傾翻工作是個(gè)難點(diǎn)，故采用自制托架進(jìn)行釋放。考慮到活動(dòng)拉板放置在托架上時(shí)重心偏高容易出現(xiàn)傾翻事故，故必須將活動(dòng)拉板的重心降到輔助索下方，以保證外放時(shí)的安全。

主索過(guò)江過(guò)程中，待副塔側(cè)索頭澆鑄完畢后，穿過(guò)副車軌道基礎(chǔ)預(yù)留洞后，利用在輔助索地錨旁的埋件進(jìn)行臨時(shí)固定。使用25t汽車吊將托架吊裝并固定在輔助索上，再使用130t汽車吊將主索張緊裝置I與副塔連接就位，并用5t倒鏈與副塔架鎖定。使用130t汽車吊將主索張緊裝Ⅱ吊裝就位，穿繞主索張緊鋼絲繩，再將主索副車側(cè)索頭與張緊裝置Ⅱ相連接。連接完畢后，使I、Ⅱ段張緊裝置、張緊鋼絲繩及主索緩慢受力，過(guò)程中為防止張緊裝置在托架上產(chǎn)生傾翻，將張緊裝置前段連接拉板下放與地面垂直，并在下方平臺(tái)布置卷?yè)P(yáng)機(jī)及導(dǎo)向地錨，利用鋼絲繩與下放的拉板連接跟隨受力。

張緊裝置兩段連接拉板在主索張拉到位后進(jìn)行安裝。由于主索張緊裝置拉板安裝過(guò)程程序多，工序復(fù)雜，安裝場(chǎng)地狹小，大部分工作都是在軌道基礎(chǔ)前沿搭設(shè)的凌空安裝平臺(tái)上進(jìn)行，因此在施工過(guò)程中，必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行精確的測(cè)量，合理進(jìn)行施工布置，并且嚴(yán)格按程序施工。

2.8高纜主塔架(A型架)由提升到自升的轉(zhuǎn)換

在主塔架提升過(guò)程中，主索、后拉索、塔頂纜風(fēng)鋼絲繩基本成松弛自由狀態(tài)。在主塔架提升到設(shè)計(jì)高度45m后，桅桿吊提升卷?yè)P(yáng)機(jī)停止工作，將提升用鋼絲繩打上保險(xiǎn)繩。再安裝A型架自升張拉裝置和同步裝置，安裝完畢后，先緩緩張緊自升卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩，觀察A型架頂部上下游、左右岸方向變化，同時(shí)逐漸調(diào)整主索、后拉索、塔頂攬風(fēng)鋼絲繩，使A型架緩緩上升，并保持備攬風(fēng)的張力處于平衡狀態(tài)。當(dāng)拾吊梁起吊鋼絲繩完全松弛，分離抬吊粱，桅桿吊變幅回收直至桅桿吊脫離A型架。

在此過(guò)程中，必須密切觀察A型架上下游、左右岸方向變化。同時(shí)觀察主索、后拉索、塔頂纜風(fēng)鋼絲繩在收、放過(guò)程中，各卷?yè)P(yáng)機(jī)工作情況和鋪同情況及提升速度。

2.9高纜A型主塔架自升

由于A型架自升過(guò)程中，主塔架自升裝置、塔頂纜風(fēng)裝置、同步裝置、主索張緊裝置、后拉索張緊裝置、13臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)同時(shí)動(dòng)作，A型架上下游、左右岸方向需不斷進(jìn)行觀察，因此現(xiàn)場(chǎng)指揮人員必須詳細(xì)了解各部位、各工作裝置的具體情況，作出正確判斷，果斷發(fā)布命令;所有操作人員必須注意力集中，聽從指揮、配合整體協(xié)調(diào)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)報(bào)告。

2.10高纜后拉索與平衡臺(tái)車連接

A型主塔架自升到位，底梁連接完畢后，主索緩緩松放，觀察A型架頂部變化，使A型架緩慢向后傾斜，后拉索漸漸松弛，再慢慢收回后拉索平衡梁滑輪組鋼絲繩，多次重復(fù)此過(guò)程，直至將后拉索與平衡臺(tái)車連接完畢。拆除平衡梁及其滑輪組等。拆除完畢后，緩緩張起主索，將A型架緩緩扳回至10。此過(guò)程應(yīng)分步驟進(jìn)行，及時(shí)觀察現(xiàn)場(chǎng)變化，調(diào)整過(guò)程步驟中的各部位變化的協(xié)調(diào)程度，保證后傾作業(yè)的安全。

2.11錮絲繩穿繞滑輪組方法

高纜安裝中需要使用長(zhǎng)達(dá)約30000m的鋼絲繩，其中需要使用18個(gè)8門閉式120t滑輪組。面對(duì)鋼絲繩長(zhǎng)、滑輪組多，鋼絲繩穿繞將足一道難題;在工作中將8門閉式120t滑輪組打開拆下檢查保養(yǎng)，在組裝滑輪組時(shí)將鋼絲繩和滑輪組輪柄同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的安裝從而完成鋼絲繩的穿繞工作。

3課題研究?jī)?nèi)容和實(shí)施方案小結(jié)

本課題從以下內(nèi)容的研究詳細(xì)介紹了纜機(jī)群安裝施工標(biāo)準(zhǔn)化工藝。

(1)桅桿吊的安裝與拆除

(2)纜機(jī)軌道及埋件的安裝

(3)輔助索的安裝及強(qiáng)度校核

(4)主索過(guò)江及安裝

(5)高纜主塔架安裝

(6)高纜平衡臺(tái)車安裝

(7)副塔安裝

(8)纜機(jī)小車安裝

(9)纜機(jī)繩索系統(tǒng)的安裝

( 10)低纜主塔安裝

( 11)司機(jī)室安裝

( 12)電氣設(shè)備安裝

( 13)纜機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)