缆索起重机应用情况介绍 一、 概述
缆索起重机在水电工程建设中的使用,尤其在布置场地狭窄、两岸陡峭高山峡谷的水电工地的应用已越来越广,它广泛用来担负大坝主体工程的砼浇筑、机电设备的安装、大型模板的安、拆及设备材料的吊运工作。虽然它单机造价高、辅助工程量大,但它使用时间长、生产效率高、工作范围大,在一个工程中不受坝块上升限制而一次安装,不用搬迁即可完成新担负重任,起到门、塔机等起重运输机械所不能起的作用。特别指出的是,在渡汛和基坑过水需抢工期,要防洪抢险的工程施工中缆索起重机的作用尤为突出,且无法取代。
平移缆机工作覆盖面大,塔架行走故障少,但轨道工作平台土建工程量大;辐射缆机固定塔土建工程量少,适合陡峭峡谷土建难度大的工程,造价较少,但它的工作范围相对平移式要小,布置不好会形成工作死角,往往需用其它施工手段作为补充。两种机型各有长短,应视工程的具体地形和工作范围作出方案比较后决定选型。
缆机的布置是一技术性较强、难度较大的工作,它受多种因素制约,只有合理的布置才能使造价与效能统一,收到最大效益。
中国有着近40年的使用缆机的长久历史,先后使用了国内外生产的8种不同型号,有的是代表当时国际先进水平的缆索起重机,积累了丰富的布置、安装、使用、维修、改造经验,在水电系统是有口皆碑的。 二、 缆机在水电工程中的应用
1. 湖南柘溪水电工程
六十年代初在柘溪水电站安装使用了一台上海建机厂于59年生产的10 T平移式缆机,其参数见表1。这是我国水电工程局安装、使用的首台国产缆机,是仿苏产品。采用F—D励磁机的电力拖动方式,主索两端采用斜楔锚固,主索长度可在较大范围内调整,用有线电话通讯指挥。
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2. 贵州乌江渡水电站工程
乌江渡工程坝高165m,坝体底宽119.5m,坝址地处“V”峡谷中。中国水电工程局在贵州乌江渡水电工程安装使用了三台20T的国产缆机,其中2台为刘家峡工程转调乌江的辐射缆机,另一台从龚咀工程(被火烧过)转调乌江的平移缆机。此3台缆机均为60年出厂,主索两端采用斜楔锚固,每台辐射缆机各2根主索,平移共4根主索,电力拖动为F—D励磁机方式,通讯指挥采用有线电话,后期引入无线对讲机。
乌江渡工程辐射缆机固定塔为两机共一塔的双立柱形式,其塔头采用直接锚固于砼基础方式,减少了土建工程量,固定塔及机房、操作室布置于右岸,两活动塔架布置于左岸上下游方向、高程相近的两个不同平台上。3台缆机采用上下层布置形式,其中平移缆机布置在2#辐缆上空,高差30m的地方,平移缆机可空载跨越2#辐缆。砼机车运输线布置于左岸,左右主索锚固点高差5m,保证砼重载下坡。乌江渡工程缆机布置基本上是合理的,但也存在一些问题:①低层辐缆高程偏低,造成施工后期坝体上升后部分地区辐缆无法作业。②上层平移缆机与辐缆高差太小,使平移缆机无法重载跨越辐缆降低缆机使用效果。③过分强调减少土建工程量使轨道过短,限制了缆机使用范围。
乌江渡工程因施工场地狭窄,场内交通运输不便,当时又无合适仓内起重设备,故此缆机大量工作台班均被占用于吊运场内设备、材料、安装拆除大块模板等辅助准备工作。据统计,缆机用于准备工作所占台班比例约为35%。
3台缆机在乌江渡工程74年相继投产后的使用是良好的,尽管均为我国五十年代末产品,性能并不很先进,但在我局职工的精心管理维护和熟练操作下,充分挖掘了设备潜力,为完成乌江渡工程施工任务起到了关键作用。
3. 湖南东江水电工程
东江水电站大坝为双曲拱坝,坝顶中心线弧长438m,最大坝高157m,
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坝底宽35m,坝顶宽7m,坝体砼总量97万m3,坝址河谷呈“V”形,两岸对称,岸坡呈45~50°,河谷宽高比为2。
东江工程选用两台原乌江工程使用后经杭州所与水电八局联合大修改造的20 T辐射缆机和一台10 T平移缆机。两台辐射缆机仍采用一个双立柱固定塔头,并直接锚固在砼基础上,布置于左岸。两活动塔架布置在右岸同一平台上,共用一套轨道面,按上下游方向布设,即“两机共轨”方案。东江辐径跨距比乌江大。每台辐径仍是两根主索,主索两端仍采用斜楔锚固形式。10 T平移缆机相同参数,但从未安装使用过的。东江缆机亦采用上下层布置方式,平移缆机布置在辐射缆机上空。电力拖动均未F—D励磁机方式,通讯指挥采用有线电话加无线对讲机,东江缆机与乌江缆机相比,最大改进是加装了数字显示式位置指示器并全面使用无线对讲机作寻好指挥,辐射缆机83年底投产。
东江工程砼运输线布置在右岸,大坝砼吊运基本上是依靠两台辐射缆机完成,平移缆机安装、运行时间较晚,主要担负大坝安、拆模板,设备材料吊运等辅助工作及大坝上升后期担任坝顶辐射缆机无法工作的4m3坝体砼吊运。
东江工程缆机布置由于受地形制约,土建工程量过大,故形成左岸坝头及28#、29#坝段缆机工作范围无法覆盖,需采用其它方式浇砼。另外,因东江坝高157m,而辐射缆机最大起升高度155m,故坝体升高到后期辐射缆机无法工作。平移缆机最大提升高度137m,布置在辐射缆机上空,所以工程前期平缆也无法使用,只有待坝体升高后才能投入工作,而且平移与辐射缆机间高差不大,影响平移缆机安全跨越下层辐射缆机。这些均大大制约了缆机的使用范围,使它无法发挥更大作用。
东江工程辐射缆机跨度比原设计增大,原主索长度不够,改用原丹江口工程闲置主索。由于主索长期闲置,且保管不善,锈蚀比较严重,故辐缆投产后不久即发现,其中一台机主索严重断丝。后用乌江渡转 水滩20 T平移
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缆机主索更换了该两报废主索。
东江工程辐射缆机活动塔采用“两机共轨”方案,轨道长约225m,跨距496m,因定塔两立柱间距0.98m。也就是说两辐射缆机尽管活动塔行走轨道半径相同,但只是近似同心,所以两塔架移动理论轨迹不尽相同。加上活动塔架台车的球型支铰润滑效果差,故此活动塔架移动啃轨现象比较严重。这是采用两机或两机以上共轨方案必须注意的。
东江辐射缆机由于针对乌江工程使用中存在的缺点进行了大修改造,并且更新了部分电机和电气元件,无论故障率还是生产效率,使用效果均大大优于乌江工程。
4. 五强溪水电工程
五强溪水电工程拦河大坝为砼重力坝,坝高85.5m,坝顶全长719.7m,坝底最大宽度65m。主体工程砼总量349万m3,其中大坝砼200万m3。
五强溪水电站坝址河床相对狭窄,枢纽工程布置较为集中,根据大坝砼不分纵缝大规模大面积通仓薄层浇筑强度高、速度块、温控严的施工要求和汛期长洪水干扰威胁大的特点,选用2台德国PWH公司产20 TA型高塔架平移式缆机和2台20 T国产低塔架平移缆机,其性能参数见表1—2。低缆于90年下半年投产。
五强溪电站缆机亦采用高低分层方案。2台低缆布置在底层,2台高缆布置在上层。上下层缆机主索锚固点高差45m。高缆可以空罐跨越低缆。2台低缆跨距相同比高缆小100多m,布置在内侧,两机共轨上下游方向摆放。2台高缆跨距相差10m,副塔共轨,主塔分轨。缆机主塔均布置于右岸,副塔布置于左岸。高缆主塔是是一A型高塔架,其平衡台车布置于主塔后面水平距离263m处,平衡台车用缆索与A型塔架连接。
砼运输线布置于右岸,亦是后拉重载下坡方式,6m3吊罐仍用人工挂罐卸料。
本工程缆机的布置是合理的,4台缆机的控制范围,既可控制大坝长度
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方向全范围施工,又可兼顾右岸坝后厂房和左岸三级船闸部分砼浇筑,并承担了大型引水压力钢管,金结和施工机械的吊运工作,共完成主体工程砼228万m3,占已完成主体工程砼量71.3%。
五强溪德国产高缆性能优良,其技术水平在当时国际上也是领先的。它采用无线电全遥控技术,主索两端锚固采用先进的浇锌技术,充分利用地形。主塔采用A型高塔架,而平衡配重小车设于塔后小山谷底,用后拉索联结减少工程量和塔架重量。
A型塔架的安装是高架缆机安装积累的丰富经验对德国PWH公司的安装方案进行了重大修改。专为A型架柱引加工2根高56m,起重量160T的门型独脚扒杆。利用卷扬机滑轮组及45T吊车将卧式组装好的A型塔架从地面缓缓吊离轨面40m,然后利用厂家提供的A型塔架专用的液压钢铰索张拉机收紧钢绞索,使A型架自升大到预定高度70m。
德国高缆的导向滑轮承码滑轮等均采用耐磨聚酰胺特殊合成塑料制造,大大减少对钢索的挤压磨损,大大提高了对钢索的使用寿命,达到1.5~3年/次。
6. 湖南凌津滩水电工程
凌津滩水电工程位于五强溪水电站下游40km沅水河上,坝顶高程65m,河面较宽,坝头两岸地势较平,不是安装使用缆机的理想地方。然而,凌津滩工程时间长,防洪度汛任务重,如用门塔机浇砼方案,则门塔机抢险搬迁较频繁,效率低下,为了加快工程进度,保证汛期继续施工并利用现有设备,故决定采用缆机施工方案。
原五强溪高架缆机是平移式的,如照搬凌津滩工地则右岸需布置轨道栈桥,土建工程量大。若改造成辐射式,固定塔布置于右岸,则既可以满足右岸砼施工需要,又减少了右岸塔架轨道基础工程,再考虑到施工时控制高程的需要,故最后决定将一台原平移式高缆改造成辐射式,自制固定塔架设于右岸,A型塔架改造为辐射缆机活动塔,布置于右岸。故右岸场地开宽平坦,
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