安志茂

（金安橋水電站有限公司，云南 麗江 6741000）

在水電站工程施工中，根據(jù)地形和工程需要合理的選擇、設(shè)計(jì)纜機(jī)布置和結(jié)構(gòu)形式，對工程造價(jià)、施工進(jìn)度和方便使用十分重要。

1 纜機(jī)的主要結(jié)構(gòu)形式

纜機(jī)主要形式有6種：①平移式纜機(jī)，該纜機(jī)覆蓋面積大，兩岸大車都可以上、下游移動，使用操作方便，但軌道平臺開挖量大，造價(jià)高；②輻射式纜機(jī)，該纜機(jī)只有一邊大車沿弧形軌道行走，一邊用地錨固定，形成三角形覆蓋面，一般用于拱壩（如拉西瓦、二灘水電站）；③固定式纜機(jī)，該纜機(jī)在兩岸用地錨固定，開挖量小、造價(jià)低，特別適用于橋梁架設(shè)、小型混凝土水壩施工和設(shè)備吊運(yùn)；④擺塔式纜機(jī)，該纜機(jī)在兩岸用地錨固定，主索用塔架撐起，調(diào)節(jié)塔架上、下游纜風(fēng)繩使塔架上、下游擺動以達(dá)到主索上、下游小量移動的目的，塔架高而細(xì)，和基礎(chǔ)鉸相接 （如三峽擺塔式纜機(jī)）；⑤纜軌式纜機(jī)，該纜機(jī)主索索頭安裝在上、下游方向布置的纜索軌道上以使主索上、下游移動，即在上、下游方向以纜索代替纜機(jī)軌道，不用開挖纜機(jī)軌道平臺，適用于兩岸山坡陡峭的地形，但設(shè)計(jì)安裝難度大；⑥擺幅式纜機(jī)，此纜機(jī)用兩套滑輪組代替輻射式纜機(jī)弧形軌道，調(diào)節(jié)兩滑輪組鋼絲繩長度使主索索頭上、下游擺動，可形成一個(gè)三角形覆蓋面，大大減少了開挖量和布置困難，適用于岸邊山坡陡峭的地形。

2 金安橋水電站纜機(jī)設(shè)備選型

2.1 纜機(jī)設(shè)備選型

根據(jù)國內(nèi)、外碾壓混凝土壩施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本工程實(shí)際條件，金安橋水電站大壩壩體混凝土澆筑主要由自卸汽車入倉，纜機(jī)主要承擔(dān)進(jìn)水口壩段高程1 370 m以上、兩岸溢流壩段和非溢流壩段高程1 390 m以上的混凝土澆筑，整個(gè)施工時(shí)段最大生產(chǎn)能力為：1號纜機(jī)3.15萬m3/月，2號纜機(jī)2.88萬m3/月， 此生產(chǎn)能力采用200 kN纜機(jī)澆筑勉強(qiáng)能夠滿足。但為了保證在壩頂交通尚未具備通車的條件下能順利實(shí)現(xiàn)金屬結(jié)構(gòu)等設(shè)備吊裝。壩體金屬結(jié)構(gòu)最大單件質(zhì)量約500 kN，若采用2臺200 kN纜機(jī)，無法保障金屬結(jié)構(gòu)吊裝。同時(shí)，金安橋水電站廠房和大壩為兩個(gè)施工合同招標(biāo)，施工中干擾問題較明顯，因此對纜機(jī)的澆筑能力應(yīng)適當(dāng)留有余地，綜合考慮采用了兩臺300 kN平移式纜機(jī)。

2.2 纜機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

纜機(jī)為300 kN平移式；起重機(jī)工作級別M7；跨度797 m （按承載索支點(diǎn)計(jì)）；吊鉤總揚(yáng)程250 m；工作狀態(tài) （非工作狀態(tài)） 計(jì)算風(fēng)速20（36）m/s；滿載時(shí)承重索最大垂度為跨度的5% （按承載索支點(diǎn)計(jì)）；小車橫移速度450 m/min；纜機(jī)小車非正常工作區(qū)范圍70 m（左右兩端）；左岸承載索支點(diǎn)高程1 487 m（20 m高塔架）；右岸承載索支點(diǎn)高程1 505 m（無塔式）；纜機(jī)大車運(yùn)行范圍167 m；大車運(yùn)行速度12 m/min；兩臺纜機(jī)承載索間最小距離12 m；滿載起升速度133 m/min；滿載下降速度180 m/min；空罐升降速度180 m/min；主塔前后軌距9 m；副塔前后軌距12 m。

2.3 纜機(jī)生產(chǎn)能力分析

纜機(jī)吊運(yùn)1罐混凝土的循環(huán)時(shí)間隨著操作技術(shù)熟練程度、澆筑塊的工作條件、升降高度、小車運(yùn)行距離以及供料情況等而變化。根據(jù)纜機(jī)的運(yùn)行參數(shù)、大壩混凝土最大澆筑位置 （廠房壩段底部混凝土）計(jì)算纜機(jī)的實(shí)際運(yùn)行強(qiáng)度為10～12罐/h，基本可確?；炷寥雮}強(qiáng)度為75 m3/h，月強(qiáng)度8萬 m3。

3 影響纜機(jī)造價(jià)和安全使用的主要因素

3.1 影響纜機(jī)造價(jià)的主要因素

（1）塔架。纜機(jī)塔架越高，軌距越大，鋼材用量和配重也越大，特別是平移式纜機(jī)土建開挖量和基礎(chǔ)混凝土量也顯著增大。因此在地形、地質(zhì)條件允許的條件下，盡可能選用無塔架、低塔架纜機(jī)或僅一邊有塔架纜機(jī)。

（2）吊重和速度。纜機(jī)吊重與混凝土澆筑量、金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備吊裝重量有關(guān)。為了保證澆筑強(qiáng)度，應(yīng)該選用速度較高的纜機(jī)，因?yàn)樵谕瓿赏瑯庸ぷ髁康那闆r下，提高速度可以減小纜機(jī)吊重和整體結(jié)構(gòu)，降低造價(jià)，但是也要兼顧安裝需要的慢速度和大吊重。如三峽纜機(jī)澆筑混凝土?xí)r由于速度高、沖擊力大，只允許吊20 t；安裝時(shí)慢速可以吊25 t，十分合理、巧妙的解決了速度和吊重問題。另外小車速度要和纜機(jī)跨度匹配，起升速度要和纜機(jī)起吊高度匹配，以免其達(dá)不到要求或造成浪費(fèi)。

3.2 影響纜機(jī)安全運(yùn)行的主要因素

（1）承碼。纜機(jī)承碼主要有牽引式、自行式、固定式 （張開式和不張開式）。牽引式承碼重量輕，但塔頭寶塔輪上繩索太多；自行式承碼自重太大，關(guān)鍵是承碼夾著主索和牽引索行走，易使主索表面鋼絲疲勞斷絲、牽引索磨損，直接影響了纜機(jī)安全運(yùn)行 （金安橋電站選用了2×5對自行式承碼，承碼進(jìn)行了多次改造、調(diào)試后運(yùn)行較穩(wěn)定，雖然有主索斷絲但是未暴絲，還可以繼續(xù)使用）；固定張開式承碼是在小車通過承碼時(shí)用小車開碼軌道擠壓承碼開碼輪使承碼臂張開，讓起重輪通過，承碼重量較輕，但小車對承碼碰撞力較大；固定不張開式承碼拖輪固定在承碼臂上，起升索用小車斜滑輪導(dǎo)向到承碼拖輪上部使小車通過承碼，承碼重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，沒有沖擊力，但小車增加了兩個(gè)斜滑輪。筆者認(rèn)為牽引式承碼和固定式承碼相對安全，固定不張開式最安全，自行式承碼對主索和牽引索危害較大，大大減少了主索壽命，存在不安全因素。

（2）電動機(jī)及控制系統(tǒng)。電動機(jī)主要有交流電動機(jī)、直流電動機(jī)和變頻調(diào)速電動機(jī)。交流電動機(jī)維護(hù)方便，但控制性能差。金安橋纜機(jī)選用的直流電動機(jī)調(diào)速范圍大，起步穩(wěn)，用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)線和司機(jī)室連接，相對比較先進(jìn)，安全可靠。

（3）主索及垂度調(diào)整。單索單重太大，給運(yùn)輸和安裝帶來不便。金安橋水電站采用φ95 mm封閉單索纜機(jī)，主索運(yùn)輸質(zhì)量50 t，破斷力1 022 t，如改用多索纜機(jī)，安裝使用將會更方便安全。主索采用了復(fù)滑輪組雙出繩結(jié)構(gòu)，但不如大連產(chǎn)纜機(jī)復(fù)滑輪組單出繩結(jié)構(gòu)安全、調(diào)節(jié)方便。

（4） 提升牽引機(jī)構(gòu)和滑輪。起升鋼絲繩在卷筒擺動角允許的情況下盡量采用與卷筒軸線垂直布置，若采用與卷筒軸線平行布置時(shí)，要增加同步排繩機(jī)構(gòu)，相對也增加了磨損和不安全因素。金安橋水電站牽引索采用摩擦傳動，摩擦面采用了高摩擦系數(shù)復(fù)合材料，結(jié)構(gòu)輕巧，鋼絲繩用量小，使用安全可靠；滑輪選用了重量輕、對鋼絲繩磨損小的MC尼龍滑輪，提高了鋼絲繩的使用安全可靠性。

（5）大車行走機(jī)構(gòu)。金安橋水電站纜機(jī)軌道選用QU100重軌，減少了車輪及平衡梁數(shù)量，提高了可靠性，但是穿心車輪軸結(jié)構(gòu)檢修更換十分不便，并且由于設(shè)計(jì)制造缺陷造成副塔車輪大量檢修更換，耽誤了很多時(shí)間，給混凝土澆筑造成重大影響。建議采用安全可靠的自潤滑復(fù)合材料滑動軸承或刨分式結(jié)構(gòu)，便于拆卸、更換、維修。

4 結(jié)語

（1）從2006年1月纜機(jī)運(yùn)行到現(xiàn)在，金安橋水電站選用的2臺300 kN纜機(jī)全部完成了設(shè)計(jì)施工吊運(yùn)任務(wù)，可以看出國產(chǎn)纜機(jī)設(shè)計(jì)制造水平在不斷提高，但是也有一些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和待研究改進(jìn)的地方。

（2）要重視纜機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和制造廠家的選擇。金安橋水電站纜機(jī)電氣部分運(yùn)行良好，承碼出現(xiàn)了斷軸等問題，后進(jìn)行了設(shè)計(jì)改造，主要更換了高強(qiáng)度材料的軸和壓力較大的彈簧，問題得到了解決；主索局部有斷絲但沒有跳出，牽引索2009年進(jìn)行了更換，起升索至今未更換。主塔及其機(jī)械部分運(yùn)行良好；副塔塔架沒有出現(xiàn)問題；副塔行走臺車存在不應(yīng)有的設(shè)計(jì)制造缺陷，運(yùn)行不到5年時(shí)間，2臺纜機(jī)64個(gè)大車車輪逐個(gè)進(jìn)行更換了，并且其結(jié)構(gòu)更換不方便，需要工時(shí)多，對混凝土澆筑產(chǎn)生了較大影響。

（3）纜機(jī)運(yùn)行管理和維護(hù)水平有待提高。金安橋水電站纜機(jī)在運(yùn)行管理中，機(jī)械部分維護(hù)、檢修能力強(qiáng)，可全部獨(dú)立完成，但由于操作不夠熟練，影響了生產(chǎn)效率，單臺纜機(jī)實(shí)際月混凝土澆筑最高強(qiáng)度1.5萬m3，和設(shè)計(jì)月4萬m3的澆筑量差距較大；電氣維護(hù)檢修能力還需提高。