大吨位缆机在构皮滩水电站工程建设中的效用分析

姚国虎

摘 要：随着国家进行西部大开发战略政策的实施，西部水电工程得以快速建设。由于西部水电均处于深山峡谷地区，坡陡流急，众多大型水电站均采用混凝土拱坝作为挡水建筑物，如最早的乌江渡水电站采用混凝土重力拱坝作为挡水建筑物，当前已建设完毕的构皮滩水电站、小湾水电站、锦屏一级水电站等，正在建设的溪洛渡水电站，后期将要建设的白鹤滩水电站等，均采用混凝土双曲高拱坝作为挡水建筑物。对于高拱坝来说，由于其坝体较薄，施工时需要分成若干坝段进行单独进行混凝土浇筑，浇筑过程中还需进行跳块浇筑，因此不能采用汽车直接入仓或采用溜槽入式等方式，且由于坝体长度较长，采用门机、塔机等也难以满足其要求。因此，对于大型高拱坝来说，混凝土入仓主要采用大吨位缆机吊运混凝土入仓。如构皮滩水电拱混凝土浇筑采用了三台30吨缆机作为坝体混凝土垂直运输设备，保证了坝体混凝土浇筑强度。本文结合构皮滩水电站拱坝施工中缆机布置及功效进行分析总结，以资借鉴。

关键词：拱坝 混凝土垂直运输 缆机 布置 功效 分析

中图分类号：TV223 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（c）-0075-02

构皮滩水电站位于贵州省余庆县境内的乌江域流上，是国家西部大开发战略实施的重点工程之一，电站装机300万千瓦。电站挡水建筑物采用混凝土双曲拱坝，坝体最大高度230.5 m，坝体最大长度551.5 m，坝体最大厚度52.5 m，最薄6 m。坝体总计混凝土量272万方，混凝土主要集中在2006年、2007年及2008年浇筑，其各年大坝混凝土浇筑总量分别为900937方、996902方及744673方，其中月浇筑最大强度分别为103482方、99435方、102853方，分别在12月、12月及2月。具体见表1。

构皮滩电站所处位置位于云贵高原的喀斯特地貌地区，由于受江水的长斯冲刷切割，两岸边坡陡峭，绝壁林立，导致工程施工交通布置困难，如采用门、塔机作为拱坝混凝土入仓工具，根本无法完成拱坝混凝土的浇筑，因此，布置缆机作为混凝土垂直入仓的手段，以满足坝体混凝土浇筑要求。

1 缆机运输能力分析

根据缆机技术参数和国内外以往工程经验，并结合本工程特性，在混凝土浇筑的整个施工延续时间，受水文、氣象、建筑物结构形式、施工程序等多种因素的影响，采用如下参数计算缆机的实际生产效率。

缆机使用生产效率采用以下公式计算：

式中：Qj为技术生产率；M为取25（为每月工作天数天）；N为取20小时（为每日工作小时数）；K1为取0.70（为时间综合利用系数）；K2为取0.9（综合系数，考虑缆机相互干扰和辅助作业）。

缆机的实际生产效率见表2。

从表2可以看出，在河床底部及靠近左岸坝段的部位，受垂直运距和水平运距的影响，其技术生产率较低，因此在河床底部，缆机的生产效率只有3.5万（m3/月·台）左右。随着坝体的升高，其技术生产率也随之升高，在高程达到560.5时的，中部（13#-15#坝段）的缆机生产效率均达到了5万（m3/月·台）以上。根据表1，混凝土最大月浇筑强度（103482方）是在2008年2月，这是坝体混凝土已浇筑到580 m左右。在该混凝土浇筑高峰时段，缆机生产率为5.0万m3/月·台，采用3台缆机月浇筑能力为12～14.5万m3/月，考虑导流底孔、牛腿、孔口曲面等施工影响，将占用缆机一定工作时间，3台缆机的混凝土月浇筑强度可达到12万m3/月左右，能满足大坝月浇筑最高强度103482方的要求。

2 缆机布置

根据工程项目结构特点及所处区域地形情况，将3台平移式缆机布置在同一高程平台轨道上，缆机主副塔为无塔式，主塔设置在右岸高程736.0 m处，主塔平台距27#坝段约70 m，副塔设置在左岸高程717.0 m处，副塔平台距1#坝段约66 m，缆机跨度700.0 m，平台轨道长约180.0 m，缆机上下游控制线与拱坝中心线成86°夹角，上下游交点桩号分别为AD-43.86（EL.408 m坝踵点上游约10 m处），AD+122.05，使3缆机在工作范围能满足整个工程施工需求。混凝土供料点设置在高程640.5 m右坝肩顶部平台，缆机吊罐采用不摘钩立罐，以提高缆机生产率。

从图1可以看出，三台缆机能完全覆盖大坝及下游水垫塘的一部分，因此，在初期施工（2006年元月前）混凝土月浇筑强度在7.2万m3以下，采用两台缆机基本上可以满足要求，3#缆机这个时段内参与浇筑大坝混凝土的时间不是很多，可以利用3#缆机空闲时间来浇筑缆机控制范围内的下游部位水垫塘混凝土。在混凝土浇筑其它低强度时段，可利用缆机吊运结构部位钢筋，或进行门槽、闸门、中孔钢衬等钢构件的吊运安装及仓内施工设备（如吊车、平仓机、振捣车等）的吊运及辅助立模等，以保证缆机使用效率能充分发挥。

3 结语

构皮滩水电站拱坝混凝土于2009年初全部浇筑完毕，所布置的在台缆机不但承担了所有坝体混凝土垂直运输工作，还承担了下游水垫塘部分混凝土的运输工作，及坝体上所有金属结构及仓面施工设备的转运工作及辅助立模工作，在整个工程建设中发挥了重要作用。三台缆机在成功应用主要得于以下几点。

3.1 缆机数量的合理配置

在工程建设前期，通过对工程规模、工程结构及建设工期的详细分析，确定了工程建设强度这一重要参数，为缆机需要承担的任务量提供了准确的数量依据。

3.2 缆机的合理规化布置

在工程建设前期，清楚的了解、掌握了工程所在地的地开貌，为缆机的合理布置提供了准确的信息，使得缆机布置的平面位置，高程位置及布置范围及满足工程使用要求，使得缆机在后期工作中工作效率能得以安全、高效的发挥。

3.3 缆机运行的高效管理

在工程建设期，针对缆机运行建立一个高效的管理团队，负责缆机的运行，调度、维护及安全监督，保证了缆机安全、高效运行。

总之，通过对缆机在构皮滩水电站挡水建筑物拱坝施工过程中的应用实践证明，缆机作为大型水电工程建设中的超大型设备，对工程建设担负着举足轻重的作用，但由于设备庞大，成本较高，缆机布置是否合理、高效，将直接影响工程建设进度。因此，在水电工程建设前期，应对水电工程规模、结构特点及建筑物所在地的地形情况进行详细了解分析，确定缆机布置的型号、数量及有效布置位置，以保证缆机在后期能高效运行，在工程建设期，需要对缆机的运行加强组织协调管理，以保证的高效、安全运行，从而促进整个工程的顺利建设。