莫讓華，于 浩

(四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川成都 610072)

1 前 言

溪洛渡水電站大壩為混凝土拋物線雙曲拱壩，壩頂高程610m，建基面最低高程324.5m，最大壩高285.5m，壩頂拱冠厚度14m，壩底拱冠厚度60m，頂拱中心線弧長681.51m，雙曲拱壩內(nèi)設(shè)有10個導(dǎo)流底孔、8個泄洪深孔和7個表孔。在電站共布置5臺30t平移式無塔架纜索起重機(jī)，5臺纜機(jī)共軌，主車布置在右岸，纜機(jī)平臺寬19m，主索鉸點(diǎn)高程720m，副車布置在左岸，纜機(jī)平臺寬14m，主索鉸點(diǎn)高程700m，起料點(diǎn)布置在右岸高程605m平臺。纜機(jī)軌道基礎(chǔ)為紫紅色凝灰?guī)r，基巖面四周設(shè)置φ22鋼筋，軌道基礎(chǔ)為C30重力式大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，軌道梁采用固結(jié)灌漿和預(yù)應(yīng)力錨索加固，纜機(jī)平臺前后邊坡使用系統(tǒng)支護(hù)，覆蓋層邊坡使用拱形骨架護(hù)坡。

2006年8月，先安裝1號纜機(jī)用于壩肩開挖和邊坡支護(hù)，2008年5月安裝完成2～4號纜機(jī)。為了加快工程施工進(jìn)度，2010年9月再安裝了5號纜機(jī)。5號纜機(jī)的安裝為工程持續(xù)高強(qiáng)度生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

纜機(jī)運(yùn)行的主要技術(shù)參數(shù):

2 纜機(jī)安裝

纜機(jī)安裝的難點(diǎn)是主索過江，主索過江的條件是布置合適的左、右岸輔助索地錨和選擇兩根輔助索的最佳空載垂度。

2.1 確定左、右岸地錨

根據(jù)溪洛渡水電站的地理環(huán)境，左岸輔助索地錨布置在高程680m平臺上，距離邊坡12m，單個地錨通過10根長度為4m的M32螺桿固定，采用YC錨固劑灌漿，以保證輔助索地錨與巖石整體受力。右岸輔助索地錨布置在前軌基礎(chǔ)邊坡的臨時鋼筋混凝土墩上，地錨通過10根長度為1m的M32螺桿固定，螺桿預(yù)埋在混凝土墩內(nèi)。通過受力計(jì)算，左、右岸地錨螺桿安全系數(shù)為2.03，右岸混凝土墩整體安全系數(shù)為2.31，地錨受力強(qiáng)度滿足主索過江要求。

2.2 選擇輔助索的空載垂度

結(jié)合主索過江時的最大水平張力及鋼絲繩的最小破斷拉力，2根輔助索選用φ52鋼絲繩，牽引繩選用φ26鋼絲繩。考慮到左右岸纜機(jī)平臺的場地限制，右岸前軌高程719m平臺布置1臺15t卷揚(yáng)機(jī)，左岸高程680m平臺布置2臺10t卷揚(yáng)機(jī)，2臺卷揚(yáng)機(jī)交錯布置。

左岸10t卷揚(yáng)機(jī)通過32t滑輪組架設(shè)2根φ52輔助索，確定2根φ52輔助索空載張力為18 000kg，φ52輔助索單位長度重量為10.3kg/m，左右岸輔助索地錨高差39m，跨距659m。

經(jīng)計(jì)算，φ52輔助索空載時的中點(diǎn)垂度為31.2m。

1號纜機(jī)安裝時，φ52輔助索為新鋼絲繩，空載垂度為4.73%，計(jì)算得右岸15t卷揚(yáng)機(jī)的牽引力約為8t。2～5號纜機(jī)安裝時，φ52鋼絲繩受力后延伸了0.2%左右，空載垂度確定為5.5%，計(jì)算右岸15t卷揚(yáng)機(jī)的牽引力約為11t，2根φ52鋼絲繩的安全系數(shù)為2.66，φ26牽引繩的安全系數(shù)為2.97。

2根輔助索的平行度小于鋼絲繩直徑的一半，兩端各使用7個繩卡固定。

2.3 主索過江前的準(zhǔn)備工作

主索從左岸向右岸過江，主索擱在輔助索的臨時承馬上，通過左、右岸卷揚(yáng)機(jī)一收一放的方式完成主索過江，主車側(cè)的索頭提前在左岸完成澆筑。

(1)索頭懸出第1個臨時承馬0.7m，索頭鎖緊在φ26牽引繩上;

(2)索頭與第1個臨時承馬之間使用3個方卡固定，防止主索散絲;

(3)第1個臨時承馬與蝴蝶卡的距離為0.7m;

(4)所有臨時承馬的間距為25m，臨時承馬的保距繩預(yù)留一定垂度，第1個臨時承馬的保距繩鎖緊在φ26牽引繩上;

(5)在索頭上端中心位置設(shè)置U形環(huán)，φ26牽引繩穿過U形環(huán)牽引，始終保證了牽引繩在索頭的中心部位受力，避免承馬受力偏移后發(fā)生傾斜。

2.4 主索過江

對主索過江前的準(zhǔn)備工作進(jìn)行聯(lián)合檢查，并保持通信暢通、供電完全保障、人員全部到位、組織井然有序，主索軸線的上、下游各100m范圍內(nèi)讓面。

主索過江過程中，左、右岸分別使用望遠(yuǎn)鏡全過程監(jiān)控索頭的傾斜變化，兩岸施工人員聽從總指揮長的指令進(jìn)行操作，并保證卷揚(yáng)機(jī)的協(xié)調(diào)同步。

2.5 纜機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)

負(fù)荷試驗(yàn)包括空載試驗(yàn)、125%靜載試驗(yàn)、110%動載試驗(yàn)、100%急停試驗(yàn)以及2臺纜機(jī)的同步試驗(yàn)。空載試驗(yàn)的目的是檢查機(jī)構(gòu)的工作正常性、各限位裝置的準(zhǔn)確性;靜載試驗(yàn)的目的是檢查設(shè)備的結(jié)構(gòu)承載能力、起升制動能力;動載試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證設(shè)備整機(jī)性能;急停試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證外部供電突然中斷后對設(shè)備的破壞能力;同步試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)2臺纜機(jī)動作的一致性。

2.6 纜機(jī)的輔助系統(tǒng)

(1)根據(jù)左、右岸地理特點(diǎn)，在纜機(jī)主、副車上空布置間距為50m的6根φ15架空鋼鉸線，鋼鉸線的兩岸端頭與接地網(wǎng)連接成一體，接地電阻小于10Ω，從而形成纜機(jī)的避雷系統(tǒng)，以有效避免垂直雷和感應(yīng)雷對電器元件的破壞。

(2)為了在夜間能清楚觀察到承馬間、承馬與小車間的位置和距離，在每臺纜機(jī)主、副車的主索懸掛裝置上各安裝1盞場外強(qiáng)光投光燈，為承馬和小車在夜間的安全監(jiān)控提供保障。

(3)纜機(jī)供電采用一線一機(jī)，并增加開閉所，開閉所的作用為監(jiān)控電壓、互為備用，在機(jī)房內(nèi)安裝電容補(bǔ)償柜，其作用是緩沖瞬間電壓波動過大。

(4)在纜機(jī)司機(jī)室內(nèi)安裝攝像、錄音系統(tǒng)，隨時監(jiān)控司機(jī)是否存在違規(guī)操作，便于分析和處理纜機(jī)運(yùn)行可能出現(xiàn)的安全事故。

3 纜機(jī)維護(hù)保養(yǎng)及安全運(yùn)行

3.1 纜機(jī)維護(hù)保養(yǎng)

纜機(jī)維護(hù)保養(yǎng)的目的是保證設(shè)備運(yùn)行正常，及時更換設(shè)備易損部件，保證設(shè)備自身安全運(yùn)行;日常巡視檢查的目的是檢查設(shè)備在運(yùn)行過程中的突發(fā)事件，發(fā)現(xiàn)異常后及時停機(jī)檢查和處理，保證設(shè)備處于完好狀態(tài)。

按照《纜機(jī)安全操作和維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程》進(jìn)行日保養(yǎng)、周保養(yǎng)、月保養(yǎng)和日常巡視檢查，做好維護(hù)保養(yǎng)和配件更換臺賬，建立日常巡視簽證制度，對重要部件如承馬、鋼絲繩、吊罐、滑輪實(shí)行重點(diǎn)監(jiān)控。

(1)每日定時檢查承馬和小車的運(yùn)行情況;

(2)連接螺栓的緊固，主要受力構(gòu)件的焊縫或斷裂檢查;

(3)鋼絲繩的斷絲監(jiān)控和加油保養(yǎng);

(4)各轉(zhuǎn)動軸、制動器的潤滑保養(yǎng);

(5)吊罐弧門的自動開啟、起吊繩的監(jiān)控使用;

(6)電器元件的定期清理和更換。

3.2 纜機(jī)運(yùn)行安全

纜機(jī)運(yùn)行安全包括纜機(jī)設(shè)備本身運(yùn)行安全，以及是否存在司機(jī)誤操作、信號員違章指揮、零活違章吊運(yùn)、纜機(jī)與塔機(jī)的交叉運(yùn)行等。纜機(jī)運(yùn)行中普遍存在的安全隱患是零活違章吊運(yùn)和信號員違章指揮，不可控制的安全隱患是司機(jī)誤操作。

在纜機(jī)運(yùn)行安全管理上，實(shí)行共同監(jiān)管、自覺遵守、及時糾正、持續(xù)改進(jìn)的管理方針，采取提醒、教育、警告、重罰與獎勵相結(jié)合的工作原則。

(1)明確吊鉤以下的責(zé)任主體，制作零活吊運(yùn)明白卡，規(guī)定各種起吊繩和卡環(huán)的限吊范圍，對起吊用具集中管理和統(tǒng)一使用，杜絕不同規(guī)格的起吊用具混合使用，嚴(yán)禁報廢的起吊用具繼續(xù)使用;

(2)零活吊運(yùn)的基本要求是起重人員持證上崗，重物與起吊用具匹配，重物綁扎牢固，吊點(diǎn)選擇合理，不允許混吊、竄吊、兜吊、斜吊，重物吊離地面30cm后再次檢查重物是否綁扎牢固;

(3)加強(qiáng)操作司機(jī)崗位培訓(xùn)，實(shí)行考核上崗，建立崗位淘汰制度;

(4)保證操作司機(jī)和信號員的信息暢通、頻道唯一、口令一致;

(5)保證操作司機(jī)的相對固定，實(shí)行定人定機(jī)、責(zé)任到人;

(6)對精神不佳或情緒較重的司機(jī)堅(jiān)決不安排上崗;

(7)充分保證操作司機(jī)的休息時間，司機(jī)連續(xù)操作時間不允許超過4h，保持司機(jī)室的相對安靜;

(8)重罐離開高程605m平臺經(jīng)信號員確定無撒料后，通知司機(jī)向倉面牽引;

(9)吊罐離開起料點(diǎn)后告知倉面信號員，在吊罐距離倉面至少60m高度時，由倉面信號員給操作司機(jī)信號，讓司機(jī)知道吊罐處于受控狀態(tài)，信號員報話的間歇時間不超過5s，同時操作司機(jī)應(yīng)不間斷地回復(fù)信號員給予的信號，在通信不暢通的情況下司機(jī)應(yīng)及時停止運(yùn)行;

(10)在吊罐距離倉面40m時下降速度減為4檔，距離倉面20m時下降速度減少為3檔，距離倉面10m時下降速度減少為2檔;

(11)實(shí)行纜機(jī)運(yùn)行單位的值班主任輪流盯倉制度，加強(qiáng)對澆筑指揮和零活吊運(yùn)的監(jiān)管和檢查，并及時糾正和現(xiàn)場教育信號員的違章指揮。

4 纜機(jī)澆筑

4.1 纜機(jī)澆筑實(shí)際強(qiáng)度

大壩混凝土從2009年3月27日澆筑以來，截至2012年7月25日，已累計(jì)完成澆筑525.2萬m3，其中2009年 33.9 萬 m3，2010 年160.1萬 m3，2011年216.9萬m3。最高月產(chǎn)量為2011年4月澆筑215 944m3，最高日產(chǎn)量為2011年5月4日澆筑9 239.5m3，最高臺班產(chǎn)量為2011年2月12日夜班澆筑5 438.5m3，單臺纜機(jī)最高月產(chǎn)量2011年11月為4號纜機(jī)澆筑46 356m3。

2009年3月～2010年8月，對應(yīng)大壩8～22號壩段，纜機(jī)澆筑強(qiáng)度受制于大壩備倉進(jìn)度，隨著大壩倉面全線鋪開，纜機(jī)澆筑強(qiáng)度受制于混凝土澆筑一條龍的運(yùn)行管理水平。

查詢1～5號纜機(jī)從2010年8月～2011年7月運(yùn)行自動錄入系統(tǒng)知，5臺纜機(jī)總共澆筑31 715.5臺·時，澆筑混凝土2 044 457m3，壩段范圍為5～26號，最低壩段高程383m，最高壩段高程467m。纜機(jī)澆筑混凝土的平均強(qiáng)度為2 044 457m3/(31 715.5h×9 m3/罐)=7.16罐/h。

查詢1～5號纜機(jī)從2011年8月～2012年7月運(yùn)行自動錄入系統(tǒng)知，5臺纜機(jī)總共澆筑32 063.5臺·時，澆筑混凝土2 063 898m3，壩段范圍為3～29號，最低壩段高程467m，最高壩段高程557m。纜機(jī)澆筑混凝土的平均強(qiáng)度為2 063 898m3/(32 063.5h×9m3/罐)=7.15罐/h。

最高日產(chǎn)量的小時澆筑強(qiáng)度為9 239.5/(107.5×9)=9.55(罐/h);最高班產(chǎn)量的小時澆筑強(qiáng)度為5 438.5/(5×12×9)=10.1(罐/h);4號纜機(jī)最高月產(chǎn)量的小時澆筑強(qiáng)度為46 356/(680×9)=7.57(罐/h)。

表1為1～5號纜機(jī)完好率、利用率、澆筑量和強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)。

表1 1～5號纜機(jī)完好率、利用率、澆筑量及強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)

4.2 纜機(jī)澆筑理論強(qiáng)度分析

纜機(jī)澆筑混凝土的一個循環(huán)時間包括:

(1)側(cè)卸車與吊罐的銜接時間10～15s;

(2)側(cè)卸車對位時間25～30s;

(3)裝料時間35～40s;

(4)重罐提升時間30s;

(5)卸料時間20s;

(6)空罐最后30m的回位時間25s;

(7)牽引升降時間;

(8)倉面最后40m的對位時間。

纜機(jī)澆筑混凝土的一個固定循環(huán)時間T固約為2.5min。牽引升降時間取決于倉面位置和對應(yīng)的高程，倉面40m的對位時間取決于倉面管理水平和信號員與司機(jī)之間的默契程度，正常情況下可控制在45s范圍內(nèi);空罐最后30m的回位時間取決于司機(jī)的操作水平，一般司機(jī)可控制在20～30s范圍內(nèi)。

以16號中間壩段進(jìn)行纜機(jī)澆筑高程332m的一個循環(huán)時間分析:吊罐按拋物線軌跡運(yùn)行，牽引距離L=280m，垂直高差H=607－332=275m，重罐牽引加減速24s，重罐下降延時加速8s，空罐按2擋起升8s后再加速提升。

吊罐加減速牽引距離L=1/2×7.5×24=90m重罐均速牽引時間T牽=(280－90)/7.5=26s重罐下降延時加速距離H=1/2×3.5×4=7m重罐均速下降時間T降=(275－7－40)/3.5=66s

空罐上升延時加速距離H=0.6×8+1/2×3.5×4=11.8m

空罐均速上升時間T升=(275－11.8)/3.5=76s

空罐均速牽引時間T牽=(280－90－30)/7.5=22s

吊罐的升降時間大于牽引時間，因此牽引時間不占直線時間。

吊罐的一個循環(huán)時間T循=2.5min+12s+66s+45s+12s+76s=6min1s

16號壩段在高程350m的T循=5min55s、在高程380m 的 T循=5min47s、在高程410m 的 T循=5min38s、在高程 440m 的 T循=5min29s、在高程470m 的 T循=5min20s。

16號壩段在高程500m上，牽引時間與升降時間基本持平，但隨著壩段的不斷提升，相鄰壩段存在不同程度的高差，吊罐需提升至安全高度后才能進(jìn)入聯(lián)合動作，因此在高程500m及以上的 T循≧2.5min+24s+26s+45s+24s+22s=4min51s。

結(jié)論:16號壩段澆筑強(qiáng)度可控制在10罐/h左右，壩段以左的澆筑強(qiáng)度逐步降低，但仍可控制在8罐/h以上;壩段以右的澆筑強(qiáng)度逐步增大，最大可控制在12罐/h的澆筑水平。29號壩段在高程557m的實(shí)測最高強(qiáng)度達(dá)到3min 50s。

溪洛渡纜機(jī)完全滿足混凝土澆筑高強(qiáng)度的運(yùn)行要求，但從2010年8月至今纜機(jī)澆筑的實(shí)際利用效率僅為72%左右，仍有較大的提升空間。

4.3 纜機(jī)澆筑強(qiáng)度偏低的原因分析

纜機(jī)澆筑強(qiáng)度偏低的4個主要問題:

(1)纜機(jī)待料;

(2)部分重罐進(jìn)入倉面后，待卸時間長;

(3)在纜機(jī)澆筑期間，隨意抽調(diào)纜機(jī)進(jìn)行零活吊運(yùn);

(4)零活吊運(yùn)準(zhǔn)備工作不充分，單鉤使用時間較長。

4.4 提高混凝土澆筑強(qiáng)度的有效措施

針對混凝土澆筑一條龍存在的問題，可從以下4個環(huán)節(jié)加以解決，使纜機(jī)澆筑混凝土的利用效率達(dá)到85%以上，保證溪洛渡纜機(jī)澆筑的月產(chǎn)量持續(xù)達(dá)到20萬m3以上。

(1)簡化混凝土級配品種，規(guī)范要料指令，保證混凝土生產(chǎn)強(qiáng)度;

(2)增加側(cè)卸車數(shù)量，采用小挖機(jī)取料，提高取樣速度，從供料環(huán)節(jié)上減少或避免纜機(jī)待料;

(3)設(shè)置下料點(diǎn)標(biāo)識，實(shí)行定點(diǎn)下料，并提高倉面澆筑管理水平;

(4)統(tǒng)籌調(diào)配纜機(jī)生產(chǎn)，零活吊運(yùn)提前申請，集中吊運(yùn)。

5 纜機(jī)運(yùn)行中需改進(jìn)的問題

(1)吊罐起料點(diǎn)布置在右岸高程605m平臺，基本處于纜機(jī)非工作區(qū)域的邊緣，左、右岸纜機(jī)平臺的高差達(dá)到20m，造成主索在起料點(diǎn)上空達(dá)到最大且反復(fù)地疲勞彎曲，從而使1～5號纜機(jī)主索在該區(qū)域存在不同程度的斷絲，其中3號纜機(jī)主索因?yàn)閿嘟z而報廢，于2012年7月完成更換。從3號纜機(jī)主索斷絲最嚴(yán)重的內(nèi)部分析，主索上部由于擠壓變形，主索鋼絲之間無潤滑油后相互擠壓磨擦產(chǎn)生的高溫使鋼絲發(fā)黑，并產(chǎn)生大量的鐵粉，因此出現(xiàn)了主索加速斷絲現(xiàn)象。

(2)纜機(jī)副車結(jié)構(gòu)是帶有水平臺車的鉤梁與主索懸掛裝置的端梁通過鉸制螺栓連接，從而使副車結(jié)構(gòu)呈Z字形受力，端梁的垂直鋼板受較大的彎曲力矩。2012年3月，2號纜機(jī)副車端梁的垂直鋼板發(fā)生斷裂，立即停機(jī)采取補(bǔ)焊筋板處理。其他纜機(jī)也存在類似問題。

6 結(jié)束語

從2010年2月開始，溪洛渡大壩工程持續(xù)進(jìn)入了超過10萬m3/月的高強(qiáng)度施工，2011全年達(dá)到了18萬m3/月的較高水平，纜機(jī)運(yùn)行滿足了大壩工程進(jìn)度的整體要求。截至2012年7月，1～5號纜機(jī)平均完好率達(dá)到99.3%，平均利用率超過90.5%，并實(shí)現(xiàn)了纜機(jī)運(yùn)行的安全零事故目標(biāo)。但是纜機(jī)的利用效率仍然不高，沒有完全體現(xiàn)纜機(jī)在混凝土澆筑一條龍的核心作用。