双轨运输滑道在高边坡锚索工程中的运用
2013-08-10高淑晴
高淑晴
(四川大唐国际甘孜水电开发有限公司,四川 康定 626001)
1 概述
长河坝水电站是大渡河梯级开发中的第10级电站,位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内。开关站位于左坝肩下游,顺河谷全长约140 m,自然斜坡总体坡度45°~50°,地形略有起伏,纵向上(与河谷垂直)处于上部陡坡与下部缓坡之间,上部陡坡平均坡度约60°,下部缓坡坡度约40°。开关站开挖底面高程1 685 m,开挖坡高约50~120 m。
电站开关站边坡最大开挖高程约为1 820 m,边坡最大开挖高度约135 m(计算至1 685 m),共设6级马道,每隔20 m设一级马道,马道宽2 m,由于1 745 m高程马道有车辆通行,故加宽至4.5 m。1 685~1 705 m 高程开挖坡比 1∶0.3,1 705 m 以上高程开挖坡比1∶0.5。
2 材料运输方案的选择
1号道路是唯一通往左岸开关站的施工道路,但是1号道路只能到达开关站1 745 m高程。由于受客观条件限制,从开关站下游冲沟侧修筑了一条施工便道,到达1 820 m高程马道进行上部施工。便道坡陡、急弯多,只能通行履带式施工设备,常规运输车辆无法通行。考虑到锚索施工面支护及其它材料运输量大,运输难度和强度都很高,运输投入大,为了解决EL1 820 m以上锚索、喷浆及锚杆等支护工程材料和设备运输问题,拟采用一套滑道车进行部分材料和钻机等小型设备运输。山体自然坡角约40°,滑道长为70 m,垂直高度约55 m。材料通过5 t卡车可运至EL1 745 m施工道路滑道车旁,材料转运至料斗后,通过滑道车运达EL1 800 m滑道车卸料平台,再通过人工搬运到锚索施工面。
双轨滑道车设计每次提升运输材料可控制在3 t以内,而且提升时间平均约5 min一趟。在没安装滑道车,施工条件艰苦时只能靠人工从1 745 m高程,一袋一袋的往1 820 m高程搬运,甚至一台钻机需要4个工人搬运。由于弯多坡陡,工人体力透支,一天一个工人才可搬运水泥1 t,而且搬运工价相当高。由于材料的供应不足,效率低下造成施工进度缓慢,成本高等结果。所以根据开关站的地形地势,选择双轨滑道车运输方式是必要的。
3 滑道设计
3.1 结构设计
滑车运输系统布置在开关站下游1 745 m高程冲沟处,山体自然坡角约40°,垂直高度约55 m,设计滑道长约为70 m,主要由架管铺设而成。滑道车采用3 mm钢板焊接制作而成,底座用70 mm×70 mm角铁焊接成。滚筒用φ90 mm钻杆制成,轴径φ40 mm。详见图1,(图中单位:m)。
图1 滑道车侧视图 滑道车正视图
卷扬机布置于开关站下游侧冲沟处EL1 800平台 (需开挖平整),在EL1 800 m平台靠山侧的基岩垂直边坡上打锚杆,以固定导向滑轮,钢丝绳通过导向滑轮提升材料。图2为提升材料立面示意图。
图2 提升材料立面示意图
3.2 系统受力分析计算
3.2.1 滑道车受力分析
滑道车在滑道上运行,其受力钢绳的牵引力F,滑车自重和斗内荷载G,其中G分解成垂直于滑道作用力F2和平行于滑道的力F1,以及与滑车运行方向相反的摩擦力f,界定滑道车负重上行时为危险状态进行受力计算,验证钢绳牵引力,由于卷扬机额定荷载是确定的,对比钢绳的极限荷载,取二者小值,考虑安全系数便可算得滑车运行的安全荷载。
3.2.2 设计工况及荷载标准
界定滑道车负重上行时为危险状态进行受力计算。
1)滑道设计荷载f1=10 kN。
2)滑车自重g1=1 kN。
3)卷扬机额定提升力fe=30 kN。
4)φ15.5 mm 钢绳(截面积 89.49 mm2)极限抗拔力fj=122 kN(五金实用手册2002年版)。
5)摩擦力f,由于滑车在滑道上运行是滚动摩擦,摩擦力小考虑下滑力F1×k,安全系数k取1.5。
3.2.3 设计验算
安全系数ke=fe/F=30/14.03=2.14
计算时,由于φ15.5 mm钢绳极限抗拔力fj=122 kN,大于卷扬机额定提升力fe=30 kN,因此采用大于卷扬机额定提升力fe进行验算,满足要求。
4 滑道施工
在左岸开关站EL1 820以上锚索施工面下游侧,高程约EL1 800 m与便道高程EL1 745 m之间制作、安装一套滑道车,上料平台(EL1 745 m)位于施工道路边,滑道沿山边堆积体延伸至EL1 800平台。 采用3 t卷扬机,布置于开挖边线以外EL1 800平台,通过导向滑轮实现材料(小于1 000 kg)的提升,导向滑轮固定于山边基岩上,并与2根φ25锚杆焊接牢固,锚杆入岩深度大于4 m,施工时先用砂浆满注锚杆孔,再插入锚杆,以保证锚杆的抗拔力。
施工供风布置:锚杆施工时,采用左岸开关站锚索高程的供风系统,就近选择供风主管分支阀门,接φ50橡胶管至工作面。
施工供水布置:用左岸开关站锚索工程供水系统,φ32mm橡胶管接至工作面,砂浆人工拌制;用水时加强管理,防止水漫流。
施工供电布置:用左岸开关站锚索工程供电系统,从锚索施工作业面主配电柜用:10 mm2电缆分出至滑道作业面设置分配电柜,配电柜内漏电保护装置齐备并完好,然后分接到用电部位和用电设备,一机一闸配置。
4.1 滑道基础施工方法
滑道基础为条形浆砌石基础,断面宽×高尺寸为100 m×100 cm,采用M10砂浆砌筑,并在EL1 745 m高程滑道起始部位砌筑一防撞墩。施工程序:
1)测量放线,确定滑道布置位置及高程。
2)将在滑道范围内的山边堆积体坡脚较大石块进行人工解体,块石间填充浆砌石,使其稳定、高程符合要求。
3)山边堆积体中部及上部位置,轨道范围内采用人工清除坡表松渣,用浆砌石砌筑滑道基座,堆积体下部由于地势较低和不平,主要用浆砌石砌筑体找平滑道基座,砌筑体最高部位超过1.5 m。
4)浆砌石施工,控制好砂浆标号和砌筑体砂浆饱满度。
5)滑道基座上每隔1.5 m水平方向埋设外径48 mm、壁厚3.5 mm架管,每根架管长度1.2 m,用砂浆嵌注在滑道基座上。
采用自下而上进行施工的方法,浆砌块石料就近选取,在坡脚施工便道边布置施工场地人工拌制水泥砂浆,然后人工搬运至各工作面。块石料砌筑之前应将块石上的砂土去除,并湿润后再进行砌筑施工。
4.2 滑道施工方法
待基础施工完成一段(约为15 m长)后滑道便可进行施工。施工程序:
1)在滑道基座上纵向等间距铺设外径48 mm、壁厚3.5 mm架管8根架管,架管选用顺直新架管,形成宽1.0 m的滑道。
2)用施工线定位每根钢管,确保每根钢管平行。
3)定位好每根钢管后,每根钢管与嵌埋在滑道基座上的水平横杆接触处用焊机焊牢固,焊条选用422焊条φ3.2 mm。
4)每根钢管对接采用焊接法,相邻焊缝错开1 m,焊缝要圆润饱满,焊缝两侧各帮一根φ12 mm螺纹钢筋,钢筋长度为15 cm。
5)检查滑道与基础面接触情况,并保持滑道平直不弯曲。
6)滑道两侧设置40 cm高的护栏,护栏由高度间隔20 cm两根外径48 mm、壁厚3.5 mm平行滑道的钢管构成。
7)护栏立杆底端打入坡面,中部与嵌埋在滑道基座水平横杆用焊机焊牢固,局部地段立杆嵌埋在浆砌石里。护栏与立杆之间用焊机焊牢固。
施工中应特别注意滑道的线形、不弯曲、不错位,左右滑道保持在同一高程上。
4.3 EL1 800 m卸料平台施工方法
人工在EL1 800 m滑道卸料处清理出一个10 m2左右的平台,平台外围临河方向用M10砂浆砌筑挡墙,靠山侧为垂直面,靠河临空面为贴坡斜面,挡墙长度根据实际情况确定。施工程序:①人工开挖EL1 800 m平台;②块石表面清理、湿润;③砌筑。
4.4 防撞墩的施工方法
滑道底部设置防撞墩,一方面停靠下行到滑道底部的滑道车便于上料,另一方面起到安全预防作用。防撞墩顶部尺寸长为1.5 m,厚0.8 m,临河面呈30°斜面,靠山侧垂直滑道面,迎滑车面护栏间用外径48 mm、壁厚3.5 mm钢管焊接并嵌埋在防撞墩里。防撞墩用M10砂浆砌筑浆砌石。施工程序:① 人工清挖防撞墩基角;② 块石表面清理、湿润;③ 砌筑。
4.5 滑道车制作
滑道车采用3 mm钢板焊接制作而成,底座用70×70 mm角铁焊接成。滚筒用φ90 mm钻杆制成,轴径φ40 mm。
4.6 卷扬机安装方法
卷扬机布置于EL1800平台前面靠河侧的平台上(需开挖平整),卷扬机机座下浇注15cm混凝土,采用地锚固定,φ48架管搭设2 m×2 m的卷扬机房,顶棚绑扎竹夹板板,上面盖彩钢瓦防雨水,四周绑扎竹夹板以防开挖区爆破飞石损坏。在EL1 800 m平台靠山侧的基岩垂直边坡上打锚杆,锚杆灌注采用砂浆进行锚固,锚杆入岩深度4.5 m,锚筋采用φ25 mm。以固定导向滑轮,钢丝绳通过导向滑轮提升材料。在运行过程中定期派专人对钢丝绳进行检查更换,保证运输车的运行安全。
5 总结
滑道运输车从2006年投入运行至今,共为开关站1 805 m高程以上边坡施工运输水泥、砂、石子、钢绞线钢筋材料2 109.8 t,及施工所需的物件等。运输滑道在长河坝开关站高边坡施工中的成功运用,避免了通过人或马运输效率低、运输量小,成本高等因素。保证了安全也加快了施工进度。