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        水電工程高豎井施工人員通道設(shè)計(jì)與應(yīng)用

        2021-09-02 10:26:58韓寶栓肖厚云
        四川水利 2021年4期
        關(guān)鍵詞:施工系統(tǒng)

        韓寶栓,肖厚云

        (中國水利水電第七工程局有限公司,成都,610213)

        1 工程概況

        楊房溝水電站是雅礱江中游河段一庫七級開發(fā)的第六級,工程規(guī)模為Ⅰ等大(1)型的國內(nèi)首個(gè)百萬千瓦級EPC水電站。擋水建筑物采用混凝土雙曲拱壩,最大壩高155.00m,引水發(fā)電系統(tǒng)布置在河道左岸,地下廠房采用首部開發(fā)方式,電站總裝機(jī)容量1500MW,安裝4臺375MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組。

        出線系統(tǒng)主要由出線上(下)平洞及出線豎井組成,出線上平洞設(shè)計(jì)為城門洞型,斷面尺寸為8.6m×7.0m,長度430.97m;出線豎井布置在主變洞下游側(cè),下部接出線下平洞,上部接出線上平洞,出線豎井總高度148.4m,分四個(gè)部分。其中穹頂高7m,高程2132.700m~2139.700m;與上平洞相接段高7m,高程2125.700m~2132.700m;豎井部分119.6m,高程2006.100m~2125.700m;與下平洞相接段14.8m,高程1991.300m~2006.100m。出線豎井開挖斷面尺寸為10.0m×9.0m(長×寬)。為滿足出線豎井1991.300m~2125.700m(134.4m)高程段施工人員上下,結(jié)合現(xiàn)場布置特點(diǎn),在出線豎井上部布置一套JTP-1.2×1.2P型礦用提升絞車提升系統(tǒng)。

        2 吊運(yùn)荷載

        2.1 罐籠

        罐籠采用GLS0.5/6/1/1型,尺寸1.2m×1.5m×2.5m(長×寬×高),設(shè)計(jì)面積1.8,限乘人數(shù)9人,設(shè)計(jì)重量為1280kg。

        2.2 施工人員

        罐籠設(shè)計(jì)限乘人數(shù)為9人,實(shí)際施工時(shí)罐籠限乘5人,按照單人重量80kg計(jì)算,施工人員上下時(shí)總重量為1280kg(罐籠)+5×80kg=1680kg,總計(jì)1680kg。

        綜上分析,載人系統(tǒng)最大吊裝荷載為1680kg(即1.68t),選用JTP-1.2×1.2P型礦用提升絞車(額定荷載3t)作為提升設(shè)備,滿足要求。為進(jìn)一步確保施工安全,設(shè)置2臺5t卷揚(yáng)機(jī)作為罐籠的防墜輔助設(shè)施。

        3 系統(tǒng)組成

        提升系統(tǒng)設(shè)備主要由JTP-1.2×1.2P型礦用提升絞車、絞車電器控制系統(tǒng)、罐籠、防墜器、5t卷揚(yáng)機(jī)、滑車等組成。

        3.1 JTP-1.2×1.2P型礦用提升絞車

        JTP-1.2×1.2P型礦用提升絞車主要適用于煤礦、金屬礦和非金屬礦的豎井,用來提升物料或者人員。使用時(shí)啟動主電機(jī),由電動機(jī)轉(zhuǎn)子通過低速聯(lián)軸器將動力傳遞到減速器的高速軸上,經(jīng)過兩級齒輪傳動減速后,再由減速器的被動軸通過聯(lián)軸器傳遞給主軸裝置。改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向,可使卷筒進(jìn)行纏繞或放松鋼絲繩,同時(shí)提升容器進(jìn)行上下往返的周期運(yùn)動。絞車主要由主軸、制動盤、深度指示器、平行軸減速機(jī)、盤型制動器、液壓站等組成。絞車額定荷載3t,提升最大速度為1.45m/s。

        3.2 絞車電器控制系統(tǒng)

        絞車電器控制系統(tǒng)采用新型電控系統(tǒng)主要由低壓電源柜、低壓變頻柜、低壓動力柜、數(shù)控智能操作臺、觸摸屏顯示、過卷開關(guān)等組成。通過編程控制器實(shí)現(xiàn)提升工藝控制,互相監(jiān)視、安全保護(hù)。提升過程中實(shí)現(xiàn)全行程速度監(jiān)控,實(shí)際速度超過給定速度的8%預(yù)報(bào)警,等速段超過給定速度的15%、減速段超過給定速度的10%進(jìn)行安全制動;過卷0.5m實(shí)現(xiàn)安全制動;深度指示器斷軸保護(hù);井口限速保護(hù)等。

        3.3 罐籠

        3.4 防墜器

        防墜器選用BF0511型,最大計(jì)算制動力60kN。BF防墜器是立井提升設(shè)備的一種安全保護(hù)裝置,在提升過程中,一旦提升鋼絲繩或連接裝置斷裂時(shí),它能自動抓住制動繩,使罐籠平穩(wěn)停住,從而保證人員的安全和提升設(shè)備不被損壞。

        3.5 卷揚(yáng)機(jī)

        為滿足罐籠安全,配置2臺5t卷揚(yáng)機(jī)負(fù)責(zé)罐籠穩(wěn)繩及防墜系統(tǒng)。卷揚(yáng)機(jī)型號JM5T,額定拉力50kN,最大額定速度16m/min。

        3.6 滑車

        為滿足鋼絲繩轉(zhuǎn)向需求,在出線上平洞及出線豎井頂部分別設(shè)置滑車,滑車選型為單輪HQGK1-8型,額定起重量為8t,滿足豎井提升系統(tǒng)要求。

        4 設(shè)備布置及安裝

        提升系統(tǒng)設(shè)備布置在出線上平洞底板高程2125.70m上,兩臺穩(wěn)繩5t卷揚(yáng)機(jī)布置在(出線)0+050.00m處,JTP-1.2×1.2P型礦用提升絞車布置在(出線)0+065.00m處。

        圖1 提升系統(tǒng)設(shè)備布置平面

        圖2 提升系統(tǒng)設(shè)備布置剖面

        4.1 卷揚(yáng)機(jī)(絞車)安裝

        安裝前,采用全站儀準(zhǔn)確放樣出卷揚(yáng)機(jī)(絞車)基礎(chǔ)位置,基礎(chǔ)下設(shè)φ25、L=3.0m插筋,基礎(chǔ)采用C25混凝土澆筑。安裝時(shí),采用裝載機(jī)將卷揚(yáng)機(jī)(絞車)組裝部件挑至指定部位并按照要求組裝卷揚(yáng)機(jī)(絞車)并調(diào)整角度。調(diào)整結(jié)束后,在基礎(chǔ)上固定并拉地錨固定。卷揚(yáng)機(jī)就位準(zhǔn)確后,進(jìn)行卷揚(yáng)機(jī)的加固,加固采用在卷揚(yáng)機(jī)槽鋼底座周圍與基礎(chǔ)插筋焊接固定。

        4.2 輔助設(shè)備安裝

        4.2.1 滑車

        滑車安設(shè)時(shí)其軸心應(yīng)與卷揚(yáng)機(jī)軸心安裝在一條直線上,準(zhǔn)確調(diào)整好滑輪位置后將其滑輪的底座焊接在插筋上即可。

        4.2.2 鋼絲繩

        鋼絲繩從卷揚(yáng)機(jī)出來后經(jīng)下部滑車順延至出線豎井穹頂頂部滑車,后經(jīng)穹頂頂部滑車通過繩卡與吊籠、罐籠連接。

        4.2.3 卷揚(yáng)機(jī)(絞車)安全裝置安裝

        待卷揚(yáng)機(jī)及其輔助設(shè)備安裝完成后,安裝卷揚(yáng)機(jī)安全裝置。安全裝置一般包括荷載限制器、行程限制器等。卷揚(yáng)式的容許超載值一般定為不得大于額定起重容量的10%。因此,在實(shí)際負(fù)荷達(dá)到額定起重量的110%時(shí),荷載限制器應(yīng)自動切斷電源,使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。上、下行程限位一般采用行程開關(guān)控制器,當(dāng)卷揚(yáng)機(jī)起吊或下降超過規(guī)定時(shí),行程開關(guān)控制器會自動切斷電源,使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。

        5 附屬設(shè)置

        5.1 爬梯設(shè)置

        為確保設(shè)備停電及其他應(yīng)急事件,在出線豎井設(shè)置爬梯。爬梯設(shè)置在施工平臺的左側(cè),爬梯開口尺寸為80cm×60cm。踏步采用φ20螺紋鋼,寬度為60cm,以30cm等間距布置。梯梁采用∠50×50mm角鋼,長度為3m,梯梁首尾采用φ20掛環(huán)和掛鉤,以便于鋼梯之間的連接。安裝時(shí),鋼梯與巖壁之間凈間距不小于15cm,鋼梯與巖壁之間采用φ22、L=1.5m插筋或者系統(tǒng)錨桿連接。所有連接處均焊接。爬梯每8m設(shè)置一個(gè)梯間休息平臺,分段設(shè)梯。每一段爬梯(8m)上,同時(shí)上下樓梯的人員需要嚴(yán)格控制,不能超過3人。

        5.2 施工平臺設(shè)計(jì)

        為滿足豎井施工,在出線豎井與出線上平洞平交處設(shè)置一處長9m,寬3.25m的施工平臺。施工平臺采用工20a工字鋼搭設(shè),工字鋼間距1.5m,局部進(jìn)行調(diào)整,工字鋼端頭采用φ32、L=300cm、外露50cm的插筋焊接固定;工字鋼安裝完成后在上部鋪設(shè)φ20@20cm×20cm的鋼筋網(wǎng);鋼筋網(wǎng)上面再滿鋪5cm厚木板,木板之間采用鉛絲綁扎固定;平臺臨空面設(shè)置1.5m高防護(hù)欄桿,欄桿下部設(shè)50cm高踢腳板;對應(yīng)吊籠、罐籠位置設(shè)置雙開活動門式欄桿。

        6 荷載試驗(yàn)

        6.1 空車試運(yùn)行試驗(yàn)

        空車試運(yùn)行試驗(yàn)為罐籠安裝完成后,罐籠內(nèi)無任何荷載,對罐籠以額定速度0.5m/s提升、下降各三次。每次上升、下降后檢查提升系統(tǒng)整機(jī)運(yùn)行是否正常,有無異常聲響,制動器、限位器、深度指示器工作是否正常,滑車、鋼絲繩和卷揚(yáng)機(jī)等固件、連接件潤滑封閉情況是否良好,并填寫記錄表。如出現(xiàn)故障,應(yīng)立即停機(jī),待故障排除后,再次進(jìn)行試驗(yàn)。

        6.2 負(fù)荷試運(yùn)行試驗(yàn)

        空車試運(yùn)行試驗(yàn)合格后,進(jìn)行負(fù)荷試運(yùn)行試驗(yàn)。首先是把罐籠下降到豎井底部開挖面,然后在罐籠加載負(fù)荷試驗(yàn),負(fù)荷試運(yùn)行試驗(yàn)以額定荷載3t重量的125%荷載加重;然后對罐籠以額定速度0.5m/s提升、下降各三次。每次上升、下降后檢查提升系統(tǒng)整機(jī)運(yùn)行是否正常,有無異常聲響,制動器、限位器、深度指示器工作是否正常,滑車、鋼絲繩和卷揚(yáng)機(jī)等固件、連接件潤滑封閉情況是否良好,并填寫記錄表。如出現(xiàn)故障,應(yīng)立即停機(jī),待故障排除后,再次進(jìn)行試驗(yàn)。

        6.3 脫鉤試驗(yàn)

        6.3.1 無負(fù)荷脫鉤試驗(yàn)

        在罐籠內(nèi)無任何荷載情況下進(jìn)行脫鉤。試驗(yàn)在出線豎井開挖面進(jìn)行,脫鉤器安裝到位,將罐籠提升到距開挖面2000mm處。然后在豎井底面施工操作平臺上打開脫鉤器,罐籠便脫鉤下降,防墜器發(fā)生制動作用,下降一段距離后停住,待罐籠停穩(wěn)后,測量抓捕機(jī)構(gòu)沿罐道(制動繩)下滑距離(不包括制動繩的拉伸長度),罐籠相對制動繩下滑的距離不大于100mm,鋼絲繩制動防墜器下滑距離不應(yīng)超過1500mm。

        6.3.2 負(fù)荷脫鉤試驗(yàn)

        無負(fù)荷脫鉤試驗(yàn)合格后,再進(jìn)行負(fù)荷脫鉤試驗(yàn)。負(fù)荷脫鉤試驗(yàn)為罐籠內(nèi)限乘人數(shù)重量的125%荷載加重對罐籠進(jìn)行脫鉤,試驗(yàn)在出線豎井開挖面進(jìn)行,脫鉤器安裝到位,將罐籠提升到距開挖面2000mm處。然后在豎井底面施工操作平臺上打開脫鉤器,罐籠便脫鉤下降,防墜器發(fā)生制動作用,下降一段距離后停住,待罐籠停穩(wěn)后,測量抓捕機(jī)構(gòu)沿罐道(制動繩)下滑距離(不包括制動繩的拉伸長度),罐籠相對制動繩下滑的距離不大于100mm,鋼絲繩制動防墜器下滑距離不應(yīng)超1500mm。試驗(yàn)完成后應(yīng)緩慢下降穩(wěn)繩,將罐籠放至豎井底,試驗(yàn)完成后填寫記錄表,試驗(yàn)完成后恢復(fù)提升系統(tǒng)。

        7 安全保證措施

        (1)安裝時(shí),基座必須平穩(wěn)牢固,設(shè)置可靠的地錨,提升系統(tǒng)周圍設(shè)1.2m高防護(hù)欄桿。

        (2)卷揚(yáng)機(jī)司機(jī)必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn),考試合格,持證上崗作業(yè),并專人專機(jī)。

        (3)作業(yè)前檢查卷揚(yáng)機(jī)與地面固定情況、防護(hù)設(shè)施、電氣線路接地線、制動裝置和鋼絲繩等,全部合格后方可使用。

        (4)卷筒上的鋼絲繩應(yīng)排列整齊,如發(fā)現(xiàn)重疊和斜繞時(shí),應(yīng)停機(jī)重新排列。鋼絲繩不許放完,最少應(yīng)保留3圈。

        (5)鋼絲繩不許打結(jié)、扭繞,在一個(gè)節(jié)距內(nèi)斷線超過10%時(shí),應(yīng)予更換。

        (6)試驗(yàn)前對所有施工人員進(jìn)行安全教育、技術(shù)交底,分配好工作并指出各環(huán)節(jié)操作要領(lǐng)及注意事項(xiàng)。

        (7)試驗(yàn)過程中時(shí)刻注意提升系統(tǒng)各個(gè)部分情況,如出現(xiàn)不良情況立即停止試驗(yàn),找出相關(guān)原因后再次進(jìn)行試驗(yàn)。

        (8)作業(yè)中,如遇停電,應(yīng)切斷電源,并將吊籠進(jìn)行固定。

        (9)每日班前應(yīng)對卷揚(yáng)機(jī)、鋼絲繩、地錨、地輪等進(jìn)行檢查,確認(rèn)無誤后,試空車運(yùn)行,合格后方可正式作業(yè)。

        (10)人員運(yùn)輸程序:①每班運(yùn)輸前先按照第(9)條進(jìn)行檢查及試車;②施工人員乘坐載人罐籠至工作面,其余人員待材料運(yùn)輸完成后再下至工作面;③清點(diǎn)當(dāng)班所需材料,載物吊籠運(yùn)輸材料,工作面2人進(jìn)行材料的搬卸工作,吊運(yùn)材料時(shí)材料與吊籠應(yīng)采用鐵絲或繩子固定牢固,工作面人員站立在安全部位;④材料運(yùn)輸完成后其余施工人員按次序(每次限乘5人)乘坐罐籠至施工工作面;⑤施工完成后施工人員依次乘坐罐籠至上部施工平臺,工作面留2人進(jìn)行材料的整理搬運(yùn);⑥工作面材料運(yùn)至上部施工平臺;⑦工作面搬運(yùn)材料的2人乘坐罐籠至上部施工平臺。

        8 結(jié)語

        通過楊房溝水電站出線豎井施工采用礦用提升絞車系統(tǒng)作為人員上下的主要通道實(shí)踐,系統(tǒng)闡述了人員快速、安全、有效的運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用情況。經(jīng)現(xiàn)場實(shí)踐證明,該系統(tǒng)運(yùn)行正常,安全可靠、成本合理,保證了豎井快速、高效、安全的施工。在后續(xù)的水利水電豎斜井施工中可廣泛應(yīng)用,為工程創(chuàng)造價(jià)值。

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