浅谈卷扬机、滑轮（组）在水电工程中的应用

2015-11-05胡双元

中国科技纵横 2015年2期

关键词：土办法调压井滑轮组

胡双元

（葛洲坝集团三峡建设工程公司，湖北宜昌 443002）

浅谈卷扬机、滑轮（组）在水电工程中的应用

胡双元

（葛洲坝集团三峡建设工程公司，湖北宜昌 443002）

本文以印尼一电站、柬埔寨俩电站设施安装中使用的土办法为例，简要介绍了水电工程中，卷扬机、滑轮（组）等的应用，同时分析了应用中存在的问题，说明了一些注意事项，提供了一些解决办法。

土办法卷扬机滑轮（组）钢丝绳

1 卷扬机、滑轮（组）在水电施工中应用方面

图1 钢制调压井

图2 正在施工中的调压井

图3 液压爬升式回转土扒杆

图4 压力钢管斜井溜放

图5 进水口闸门吊装

①简易提升机：竖井及闸门井中吊篮的升降，货物的垂直运输等；②斜坡上溜放装置：斜坡混凝土摊铺，斜井压力钢管溜放等；③土扒杆：货物的垂直、水平运输，如立模、金结的吊装等；④超重、超大件吊装：预制混凝土梁的吊装、闸门的吊装等；⑤不利、恶劣环境下的吊装：底孔、深孔等弧门的吊装、洞内钢模台车等大型构件的吊装等。

2 卷扬机、滑轮（组）在实际施工中的应用举例

2.1 印尼Aasahan No1水电站引水隧洞的施工中应用举例

2.1.1 钢制调压井施工中应用

印尼Aasahan No1水电站引水隧洞设计了一座全钢结构调压井，离地面高67m、直径18m，为亚洲第一塔。施工时采用了液压爬升式回转土扒杆，即：在调压井筒体内设计了一大型活动式液压爬升平台，在液压爬升平台上布置了可回转的、卷扬机作为动力的活动土扒杆体系，将避雷针设计在土扒杆回转平台上，在井筒顶部布置了六个活动挂棚，在液压爬升平台上、下空间设置手拉葫芦及附加支座进行安全双保险设计，确保了液压爬升平台安全问题。该液压爬升式回转土扒杆使用后，安全圆满地完成了调压井的安装，获得了业主、监理、印尼政府等各方好评，并获得了水力电力科技委员会科技进步三等奖（图1-图3）。

2.1.2 斜井压力钢管溜放装置

图4是印尼Aasahan No1水电站引水隧洞斜井压力钢管溜放简图，采用了15吨、10吨慢速卷扬机各一台，2门滑轮组，钢丝绳500m、直径36mm，若干滚轮及托架，斜井段压力钢管安装节直径6.2m、高4m、重15--20吨。

2.2 柬埔寨额勒赛下游水电站上、下电站施工中的应用

2.2.1 上电站溢流坝段预制混凝土梁、泄洪弧门等吊装

如图6，由于柬埔寨施工现场无大型吊装手段，预制梁吊装只能采用土办法安装，施工时采用自制门架、两台8T慢速卷扬机，50T、4门滑轮组，钢丝绳为组6绕组，50T的U型卡，起重门架为自行式，立柱、横梁均采用H600型钢，架设贝雷桥将两桥墩联通，并铺设轨道，混凝土预制桥梁重65T。

2.2.2 上电站进水口事故平板闸门的安装

如图5，因土建工期滞后，进水塔来不及施工，现场只能采用土办法安装进水口检修闸门，施工时采用了自制门架、1台15T慢速卷扬机，2台10T慢速卷扬机，50T、3门滑轮组，钢丝绳为组6绕组，50T的U型吊卡，起重门架为固定式，跨距12m，立柱、横梁均采用H400型钢，闸门总重65T。

图6 预制梁吊装

图7 泄洪放空洞弧门吊装图

图8 斜坡摊铺

图9 导流洞闸门安装

2.2.3 上电站泄洪放空洞工作弧门的安装

如图7，由于泄洪放空洞工作弧门安装在深井、隧洞中，弧门单件最大重量达35T，施工部位狭窄，只能采用土办法实施安装。施工中采用了2台10T慢速卷扬机，1台15T慢速卷扬机，50T、3门滑轮组，35T、3门滑轮组，导向轮若干，钢丝绳为组6绕组，50T、35T的U型吊卡，在预设部位预埋多处悬臂锚杆，在竖井2 0 2高程预埋一个5.5m*3.5m钢制平台，均采用H600型钢。

2.2.4 上电站堆石坝面板的施工

如图8，大面积斜坡面板混凝土施工常用办法：利用2台10T慢速卷扬机，10T、2门滑轮组，钢丝绳为组2绕组，拖动14m*2m、总重12T滑模进行施工。

2.2.5 下电站导流洞封堵平板闸门的安装

如图9，由于电站永久设备布置时，计划导流洞封堵闸门与进水口事故闸门共用一台固定式卷扬机，即，固定式卷扬机在导流洞封堵闸门设备安装、运行完成后，移装到进水口，用于进水口事故闸门的设备安装、运行，但在导流洞封堵、大坝初期蓄水前4个月发现该布置是不可行的（由于蓄水后，水位升高快，来不及移装固定式卷扬机），业主已来不及订购固定式卷扬机，业主与施工单位协商使用土办法安装导流洞封堵闸门。施工时采用：1台15T慢速卷扬机，一组200T、10门滑轮组，钢丝绳Φ34、组20绕组，20T的导向滑轮，起重钢梁为固定式、跨距3m、H600型钢组合件，闸门总重150T，一次性下闸蓄水成功。

3 实际应用中存在的问题

3.1 因该设施看似简单易用，故施工方态度不严肃，执行不认真

随着国内外建设项目越来越多，施工队伍力量分散严重，按照专业作业的理念经常是一句空话，同时，施工方普遍认为卷扬机的使用是一门非常常规的施工设备的使用，技术含量不高，穿上钢丝绳、启动卷扬机就可实施，因此由于态度不严肃、执行不认真经常引发安全事故。

3.2 设计者知识面不广、一知半解，只求功能实现，不求细节设计

由于施工方普遍缺少该专业的技术人员，多由非本专业技术人员设计工地上急需使用的土办法，设计出的方案基本上只考虑：钢丝绳绳径、卷扬机出力大小，对于钢丝绳绕组及走向、卷扬机的固定、卷扬机的出绳速度、钢丝绳的防旋转、滑轮组的固定、力的传递及受力架的设计等细节问题基本不考虑，所以很多工地上经常出现安全事故。如云南漫湾电站施工时一事故：进水口检修闸门门槽二期混凝土检查时，施工单位使用了一台2吨卷扬机提升吊篮的方式，由于支架及导向过于简单，吊篮在使用时旋转厉害，导致吊篮中人员坠下；如柬埔寨一电站廊道灌浆时，由于卷扬机支架不按设计要求安装使用，导致一人员右胳膊被钢丝绳卷入，失去右胳膊。

3.3 指导思想陷入误区，投入少，忽视功能实现的安全性

由于土办法使用一般特性：时间短、一次性、针对性、简易型、临时性，所以施工方指导思想陷入误区，一味的要求投入尽量少，不按正常程序进行验收，不进行设计计算校核，不进行安全保护设施设计及安装，这样，土办法设施经常是：过于简陋、无安全保护、无计算校核，存在很大安全隐患。

3.4 现场保护

土办法中卷扬机、滑轮组、钢丝绳、吊具等现场常随意放置，经常出现：电机和电气进水或潮气太重引发元器件烧损；被撞损或被砸坏；钢丝绳被电焊烧损；被盗等。故施工中因保护性设施考虑欠缺，导致安全操作及正常性难以确保。

4 注意事项及解决办法

4.1 卷扬机、滑轮（组）、吊具等使用知识的培训普及

各公司在注重成型设备培训时，也要经常进行非成型设备如土办法中卷扬机、滑轮（组）、吊具等使用知识的培训普及，并内部考核发证，持证上岗，对于国外工程施工时，必须确保在中方持证人员指导、监督下操作土办法设施。

4.2 考虑周全，注意细节

4.2.1 卷扬机型号的选用

从以下几方面选用卷扬机：（1）出力大小；（2）使用工况；（3）绕绳量；（4）出绳速度；（5）操作方式；（6）安全使用等级等。水电工程施工的土办法，卷扬机常使用慢速式、齿轮式、电阻调节、手操，涡轮蜗杆式使用较少，使用工况较恶劣、安全使用等级高时使用涡轮蜗杆式卷扬机，卷扬机出绳速度一般为9—15m/min，严禁使用按钮式操作，注意基座结构的设计合理性和刚度、强度。

4.2.2 导向轮的设置

（1）卷扬机出绳口设置导向动滑轮，确保出绳角度和钢丝绳在卷筒上的规则缠绕；

（2）各转折处设置导向定滑轮，确保钢丝绳合理换向；

（3）定滑轮组前设置导向定滑轮，确保钢丝绳垂直进入定滑轮组的导入滑轮，否则，钢丝绳与定滑轮组轮槽向产生偏角，出现不利作用力，定滑轮组产生偏转，同时定滑轮组挤压和摩擦钢丝绳，事故隐患出现。

4.2.3 钢丝绳、绳卡具、吊环等选用时易忽视的方面

（1）易忽视绳径与滑轮槽的配合，导致钢丝绳的挤压、磨损或接触面偏小；

（2）易忽视钢丝绳安全使用倍率，钢丝绳长期使用在较大负荷中；

（3）易忽视根据工况、负荷选择钢丝绳型号、绳径，而只重视绳径，这样，钢丝绳受力满足了要求，但一些特殊要求却满足不了；

（4）吊环种类很多，应优先选用马蹄形吊环。

4.2.4 安全、警报装置的设置

（1）应设置紧急停止装置；

（2）应设置上、下限位装置；

（3）应设置警报提醒装置；

（4）应明确作业指导书及悬挂警示牌。

4.2.5 其它应注意事项

（1）在适当位置设置排绳机构，确保钢丝绳在滚筒上规则缠绕；

（2）在垂直运输或竖井施工中，钢丝绳必须选用防回转钢丝绳，同时采用配重或其它方式防止起吊物回转；

（3）钢丝绳使用不当会使钢丝绳内部产生很大扭力，绳径越大，绳长越长，其扭力越大，可致钢丝绳缠绕、打结，破坏钢丝绳，所以钢丝绳的破劲非常关键。使用钢丝绳时应注意：1）钢丝绳必须在回转架上回转安装到卷扬机滚筒上；2）如果新钢丝绳移装前需破劲，必须全长直线展开后再进行破劲作业；3）对于粗、长钢丝绳，使用前必须破劲。

（4）应加强对装置的日常检查、保养工作：1）及时对钢丝绳补充润滑油，及时发现受损钢丝绳并及时更换，经常对钢丝绳使用场所检查，避免外来物损伤钢丝绳；2）使用前需确认钢丝绳排列、齿轮箱润滑、抱闸装置、离合装置、报警安全装置、滑轮（组）、绳卡及吊具等安全可靠后才能开始操作。

（5）受力门架、支座等的设计时必须规范，计算书必须正确完整，制作安装受力门架、支座时必须按图施工，严格按规范要求验收，不得放低要求。

4.3 施工中的保护

设计时需同步考虑施工中设施的防护，并尽量避免其它作业同步施工，这样可以避免施工中装置受损。