吳昌銳

(葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概況

巖灘水電站擴建工程共布置2條引水隧洞，即5#、6#引水隧洞，隧洞分為上彎段→漸變段→斜直段→下彎段→下平段。5#引水隧洞壓力鋼管管節(jié)為25節(jié)，6#引水隧洞壓力鋼管管節(jié)為24節(jié)。鋼管最大直徑11.13m，最小直徑10.63m，單節(jié)最大軸線長度為2m，單節(jié)最小軸線長度為0.685m。其中，壓力鋼管襯砌段位于下平段。鋼管中心線總長43.4m，分為彎管段、直管段及漸變段。鋼管主管及彎管段內(nèi)徑為11.1m，錐管段鋼管內(nèi)徑由11.1m漸變?yōu)?0.6m，其板厚分別為30mm、36mm。

2 運輸系統(tǒng)

鋼管運輸系統(tǒng)由運輸軌道、運輸臺車、卷揚系統(tǒng)組成。壓力鋼管使用壩面M900塔機吊至運輸臺車后固定牢靠，運輸鋼管的臺車與卷揚機之間采用鋼絲繩進行綁扎式連接后下放至設(shè)計位置。

2.1 運輸臺車

運輸臺車由四個滾動車輪組、臺車架和鋼管支承座組成。車輪組軸承采用自潤滑軸套，鋼管支承座采用與鋼管弧度一致的弧形支承結(jié)構(gòu)，以方便鋼管的固定。

2.2 運輸軌道

運輸軌道根據(jù)鋼管中心線布置，采用I20工字鋼支撐，工字鋼與一期埋件插筋連接加固，每間隔4m采用工字鋼進行橫撐及斜撐，以保證軌道的穩(wěn)定性。

2.3 卷揚系統(tǒng)

2.3.1 卷揚機

進水口平臺布置兩臺10t主卷揚機和1臺5t牽引卷揚機，主卷揚機基礎(chǔ)必須打地錨進行整體固定，滿足拉力30t重物所承受的受力要求，5t卷揚機用以牽引鋼管及弧形臺車，從上平至上彎段進行運輸。

2.3.2 滑輪組計算

采用2門走4繩滑輪組。

在吊裝作業(yè)法施工中，首先要考慮構(gòu)件(或設(shè)備)的質(zhì)量來選用合理的滑輪組及卷揚機的起重能力，計算鋼絲繩受力大小?；喗M出繩頭拉力可利用以下公式計算:

式中:S——滑輪組出繩拉力，N;

F——滑輪組吊重或牽引力，N;

n——滑輪組走數(shù);

η——滑輪組效率，隨著滑輪數(shù)的增多而降低，因為每增加一個滑輪就增加一次摩擦。一般取η=0.8～0.96。

壓力鋼管與臺車安裝后結(jié)構(gòu)重量:Q=30×1000×9.8=294kN

單臺卷揚機牽引力F=kQ，其中k為摩擦系數(shù)，取1.1。

故F=1.1×294=323.4kN，因布置2臺卷揚機，則:F1=F/2=323.4/2=161.7kN

S=F1/nη=161.7/(4×0.9)=44.91kN

(經(jīng)查機械設(shè)計手冊2門走4繩動滑輪組，η取0.9)

故所選卷揚機應(yīng)為慢速，計算得出5t卷揚機，而實際選用卷揚機為10t;滿足牽引力要求。

2.3.3 鋼絲繩受力計算

2.3.3.1 計算壓力鋼管及附屬構(gòu)件總重量G:

G=30×1000×9.81/1000=294.3kN

G已含壓力鋼管內(nèi)支撐總重、鋼絲繩、卡具、工裝等綜合按照30t驗算。

2.3.3.2 受力分解后，因斜井段鋼絲繩受力最大，提升拉力分解后如圖1所示:

圖1 斜井段鋼絲繩受力分解示意

2.3.3.3 壓力鋼管設(shè)置4吊點，經(jīng)過4根連接鋼絲繩均衡傳力給主牽引鋼絲繩(滑輪組)，則單吊點定滑輪出繩拉力值為(每門滑輪組鋼絲繩拉力):Q=(F/2)×Q1×Q2=182.55kN，其中，靜載荷Q1=1.1，動載荷Q2=1.2。

2.3.3.4 定滑輪鋼絲繩纏繞為2門走4，則單根鋼絲繩受力為:Q/4=182.55/4=45.63kN。

2.3.3.5 選用鋼絲繩6×19－Φ21.5型，其技術(shù)參數(shù)為:

鋼絲繩公稱抗拉強度:1870MPa;

鋼絲繩每米重量PSB:473.42kg/100m;

鋼絲繩直徑d:21.5mm，絲徑1mm;

鋼絲繩破斷拉力總和Qd:33.25t。

鋼絲破斷拉力=鋼絲破斷拉力總和×換算系數(shù)(0.82)=33.25×0.82=27.265t;鋼絲繩安全載重力=鋼絲破斷拉力/安全載重系數(shù)(4.0)=27.265/4=6.81t;

安全系數(shù)較核:33.25×9.8/45.63=7.14＞6，故所選鋼絲繩符合安全規(guī)定。

3 鋼管運輸

將壓力鋼管與運輸臺車加固成整體，通過4組手拉葫蘆與3組15t型鋼壓梁將鋼管與運輸臺車加固成整體，利用進水口平臺布置的5t定位卷揚機定位運輸臺車(壓力鋼管)吊點3，通過吊點1、吊點2調(diào)整上彎段、斜井段、下彎段軌道與鋼絲繩角度，待壓力鋼管調(diào)整完成后再同速將鋼管整體下放，使得鋼管平穩(wěn)下放至下平段。從施工準(zhǔn)備→鋼管固定→鋼管運輸共需6人，卷揚機操作2人，4人綁扎固定鋼管。在鋼管下放過程中，通過對10t與5t卷揚機速度與坡度變化的關(guān)系，總結(jié)出一套經(jīng)驗數(shù)據(jù)，在保證安裝的情況下，在下放過程中卷揚機操作人員自動調(diào)換10t與5t卷揚機檔位，從而加快了下放速度。

4 結(jié)語

此斜井段壓力鋼管運輸技術(shù)具有工作效率高，費用經(jīng)濟，施工安全，勞動強度低等優(yōu)點。在實際施工過程中，從上平段下放至下平段用時50min，安全、有效地解決了斜井段壓力鋼管運輸?shù)氖┕るy題。