莫讓華

（四川二灘國(guó)際工程咨詢有限責(zé)任公司，成都 611130）

1 工程概述

白鶴灘水電站的左岸為約45°的緩坡，右岸為接近80°的陡坡，為保證纜機(jī)主索在左右岸高程一致，1＃～3＃高平臺(tái)纜機(jī)主塔采用A 字塔架，A 字塔架高度為75 m，通過(guò)后拉索平衡主索，A 字塔架向山體側(cè)后傾10°。

主塔和副塔通過(guò)主索連接，主塔和平臺(tái)臺(tái)車通過(guò)后拉索連接，主塔、副塔、平衡臺(tái)車同步行走，具備自動(dòng)找偏功能。

2 纜機(jī)安裝

2.1 施工特點(diǎn)和難點(diǎn)

1）白鶴灘水電站地形條件復(fù)雜，纜機(jī)安裝場(chǎng)地山勢(shì)險(xiǎn)峻，同時(shí)，存在高空作業(yè)、大噸位拖拽、吊裝等作業(yè)，因此，施工難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高。

2）高平臺(tái)纜機(jī)主索過(guò)江、A 型塔架的提升和自升均采用地錨+卷?yè)P(yáng)設(shè)備，繩索系統(tǒng)、地錨布置及承載受力情況復(fù)雜，需反復(fù)驗(yàn)算，施工技術(shù)含量高。

3）纜機(jī)安裝作業(yè)施工范圍廣，與土建施工之間存在相互影響、相互干擾，需要進(jìn)行大量的協(xié)調(diào)工作，同時(shí)，纜機(jī)安裝內(nèi)部各工種人員、各部位人員之間都存在大量的統(tǒng)一指揮、統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，增加了施工協(xié)調(diào)難度。

4）右岸高程為980 m 的平臺(tái)為高邊坡臨邊平臺(tái)，其臨邊坡角約為80°，這就給副塔部件、索道架空系統(tǒng)的安裝帶來(lái)了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。施工時(shí)，在纜機(jī)軌道下部安裝了6 m×5 m 的懸挑平臺(tái)，以保證主索過(guò)江、主索張拉裝置、索道系統(tǒng)等工序施工安全。

5）主索過(guò)江是纜機(jī)安裝中風(fēng)險(xiǎn)最高、難度最大的工作，出現(xiàn)安全事故后破壞性大，后果不堪設(shè)想。因此，主索過(guò)江關(guān)系著纜機(jī)安裝的成敗，需從地錨設(shè)計(jì)、臨時(shí)輔助繩布置、主索過(guò)江細(xì)節(jié)等方面進(jìn)行考慮，不斷優(yōu)化，從而保證主索安全過(guò)江。

6）在A 字塔架的提升、提升轉(zhuǎn)換為自升、自升過(guò)程中，桅桿吊自身的穩(wěn)定問(wèn)題，主索和后拉索懸掛在塔架上的不平衡問(wèn)題，塔架在桅桿吊的兩側(cè)扒桿內(nèi)均勻上升的干擾問(wèn)題，各臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)操作的不同步問(wèn)題，都需要各個(gè)環(huán)節(jié)緊密配合、相互協(xié)作的整體協(xié)調(diào)，稍有不慎就會(huì)前功盡棄。

2.2 軌道安裝

軌道第一次放樣時(shí)，同時(shí)將上下游的各根軌道中心進(jìn)行放樣，始終以最上游的軌道中心為后視點(diǎn)+最下游的軌道中心為基準(zhǔn)進(jìn)行分段安裝的測(cè)量放樣，這樣，可避免軌道安裝多次放樣誤差。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)安裝

纜機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)安裝最關(guān)鍵的是高強(qiáng)螺栓安裝，高強(qiáng)螺栓對(duì)扭力系數(shù)確定、保管、領(lǐng)用、安裝、擰緊和驗(yàn)收工序進(jìn)行質(zhì)量控制，初擰后劃“-”標(biāo)識(shí)，終擰后劃“+”標(biāo)識(shí)，以保證高強(qiáng)螺栓無(wú)漏擰。在高強(qiáng)度螺栓驗(yàn)收合格后，連接處板縫使用硅酮膠封閉，再進(jìn)行油漆防腐。

2.4 纜機(jī)設(shè)備安裝

2.4.1 三大機(jī)構(gòu)

三大機(jī)構(gòu)為行走機(jī)構(gòu)、牽引機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)。三大機(jī)構(gòu)的安裝質(zhì)量直接關(guān)系著后續(xù)纜機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行安全。

行走機(jī)構(gòu)是大車行走的關(guān)鍵部件，行走輪調(diào)整時(shí)，拉線檢查行走輪的整體直線度整體應(yīng)＜2 mm，單個(gè)行走輪不能出現(xiàn)扭曲。

牽引機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)是纜機(jī)運(yùn)行的核心設(shè)備，保證兩大機(jī)構(gòu)的高速聯(lián)軸器偏差盡可能接近于0，提升卷筒與減速器的輸出軸和支座中心同軸。各尼龍滑輪的導(dǎo)向槽與出繩方向完全一致，避免后續(xù)纜機(jī)運(yùn)行過(guò)程中各尼龍滑輪出現(xiàn)異響。

2.4.2 電氣設(shè)備

纜機(jī)供電采用獨(dú)立電源，一線一機(jī)，并增加開(kāi)閉所，開(kāi)閉所的作用為監(jiān)控電壓、互為備用，在機(jī)房?jī)?nèi)安裝電容補(bǔ)償柜，其作用是緩沖瞬間電壓波動(dòng)過(guò)大問(wèn)題。

2.4.3 司機(jī)室

纜機(jī)司機(jī)室布置的部位視野要相對(duì)開(kāi)闊，環(huán)境要相對(duì)安靜，位置要相對(duì)安全，以便司機(jī)安全操作。纜機(jī)司機(jī)室內(nèi)安裝攝像、錄音系統(tǒng)，隨時(shí)監(jiān)控司機(jī)是否存在違規(guī)操作，便于分析和處理纜機(jī)運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的安全事故。

2.5 索道系統(tǒng)安裝

索道系統(tǒng)包括牽引繩、提升繩、小車、承馬等。

2.5.1 牽引繩和提升繩

起升繩和牽引繩安裝時(shí)，在地面上鋪設(shè)竹夾板，要注意防止繩索受到污染和刮傷，保證鋼絲繩對(duì)接牢固和鎖定，特別要注意牽引繩在張緊后鎖定在小車一端時(shí)的受力情況，繩索運(yùn)行時(shí)觀察是否存在干涉情況。

2.5.2 小車和承馬

主塔提升完成后，主索剛剛脫離左岸高程為890 m 的平臺(tái)地面，在該平臺(tái)上通過(guò)吊車安裝小車和承馬。將小車安裝好后，用鋼絲繩將小車鎖定在主塔側(cè)臨時(shí)固定，在小車底部大梁上臨時(shí)掛上大鉤作為配重。

纜機(jī)承馬共10 個(gè)，承馬的作用是擔(dān)置空中部分的提升繩和牽引繩，避免提升繩和牽引繩的垂度過(guò)大，承馬跟隨小車牽引而移動(dòng)。按照承馬編號(hào)安裝所有承馬，副塔側(cè)的承馬通過(guò)小車牽引至副塔時(shí)推至右岸。

3 主索過(guò)江

主索過(guò)江的基本保障是布置合適的左右岸輔助繩主地錨和選擇2 根輔助繩的最佳空載垂度，主索過(guò)江的質(zhì)量重點(diǎn)是主索長(zhǎng)度測(cè)量準(zhǔn)確和過(guò)江時(shí)不受損傷，主索過(guò)江的安全重點(diǎn)是主索點(diǎn)臨時(shí)承馬受力均勻，索頭始終在臨時(shí)承馬的中心線上牽引，從而保證索頭在柔性的φ50 mm 輔助繩上不出現(xiàn)傾斜。

3.1 選擇合適的輔助繩空載垂度

輔助繩的空載垂度一般為主索過(guò)江跨度的5%～8%，對(duì)主地錨和輔助繩的最大水平張力、鋼絲繩的最小破斷拉力，以及左岸卷?yè)P(yáng)機(jī)的主索過(guò)江牽引力綜合考慮，在保證鋼絲繩安全系數(shù)的前提下空載垂度越小越好，并盡可能降低主索過(guò)江時(shí)左岸15 t 卷?yè)P(yáng)機(jī)的牽引力。

3.2 輔助繩架空

左右岸通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)分別將φ15 mm 輔助繩拉至江邊，通過(guò)小繩帶大繩將φ50 mm 鋼絲繩安裝到位。φ50 mm 鋼絲繩的初始垂度控制在130 m，輔助繩通過(guò)滑輪組+卷?yè)P(yáng)機(jī)張緊使其垂度達(dá)到73 m，4 根輔助繩兩端各使用13 個(gè)繩卡固定在左右岸主地錨上，繩卡間距約200 mm，繩卡的螺栓緊固后鋼絲繩擠壓約1/3 為宜。4 根輔助繩的相對(duì)高差＜0.5 個(gè)繩徑，可在左岸高程為890 m 的平臺(tái)上通過(guò)墊枕木微調(diào)4 根輔助索的平行度。

3.3 主索過(guò)江

主索從右岸向左岸過(guò)江，主索擔(dān)置在輔助索的臨時(shí)承馬上，通過(guò)左右岸卷?yè)P(yáng)機(jī)一收一放的方式完成主索過(guò)江。

主索過(guò)江期間，左右岸安排專人通過(guò)望遠(yuǎn)鏡監(jiān)控索頭是否出現(xiàn)傾斜，在影響區(qū)域的所有馬道、路口上下游各50 m 區(qū)域設(shè)置警戒線，警戒到位。

3.4 副塔側(cè)索頭過(guò)江

副塔側(cè)索頭通過(guò)主索張緊機(jī)構(gòu)的張緊鋼絲繩與前端的懸掛裝置和拉板連成接成整體后向左岸過(guò)江，副塔側(cè)索頭向左岸牽引35 m。

副塔側(cè)索頭、主索懸掛裝置和拉板通過(guò)臨時(shí)托架配合過(guò)江，由于重心過(guò)高，且重心不完全在托架正中心，所以，副塔側(cè)索頭在向左岸牽引時(shí)易發(fā)生傾翻，造成主索順次從臨時(shí)承馬上滑落。

場(chǎng)地條件允許的情況下，可使用大噸位吊車配合副塔側(cè)索頭向左岸牽引。

4 A字塔架的提升和自升

4.1 桅桿吊的地錨

4.1.1 桅桿吊的基礎(chǔ)地錨

根據(jù)桅桿吊作業(yè)工況的受力分析，在桅桿吊傾斜到63°時(shí)底座受力最大，此時(shí)地錨受到的軸心壓剪荷載為320 t，通過(guò)計(jì)算可知，桅桿吊作業(yè)的安全系數(shù)滿足要求。

4.1.2 桅桿吊的變幅地錨

為使桅桿吊的變幅地錨與滑輪組連接方便，地錨設(shè)計(jì)每側(cè)吊耳所承受的拉力＜40 t，采用φ150 mm 銷軸連接地錨與滑輪組。

銷軸的抗彎強(qiáng)度：f1=M/W=120.8 N/mm2≤215 N/mm2，滿足要求；

銷軸的抗剪強(qiáng)度：f2=F/πR2=45.9 N/mm2≤125 N/mm2，滿足要求；

吊耳的抗剪強(qiáng)度：f3=F/A=106.7 N/mm2≤215 N/mm2，滿足要求。

式中，M 為彎矩設(shè)計(jì)值；W 為截面模量；F 為剪力；R 為銷軸半徑；A 為承受剪力的作用面積。

4.2 桅桿吊

高纜安裝時(shí)，主塔需要安裝桅桿吊作為輔助工具，用于A 字塔架的提升。桅桿吊長(zhǎng)度65 m，桅桿吊設(shè)計(jì)起重量約為2 400 kN（240 t）。

桅桿吊安裝后需進(jìn)行額定載荷的80%、100%、110%動(dòng)載和125%靜載試驗(yàn)，拆除為安裝的逆過(guò)程。

4.3 A字塔架拼裝

塔頭部分整體拼裝后，左右和上下方向通過(guò)纜風(fēng)繩+卷?yè)P(yáng)機(jī)穩(wěn)定，桅桿吊通過(guò)提升梁與塔頭部分連接，桅桿吊提升+變幅塔頭部分時(shí)4 個(gè)方向上的纜風(fēng)繩同步移動(dòng)，塔頭部分通過(guò)4 個(gè)銷軸與A 字塔架連接固定。

分別將主索索頭懸掛在塔頭上，通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)收緊后拉索的張緊程度來(lái)平衡主索張力，使其塔頭兩側(cè)受力一致，然后，拆除主索/后拉索方向上的纜風(fēng)繩。

4.4 A字塔架提升和自升

桅桿吊提升A 字塔架時(shí)，保持桅桿吊的2 臺(tái)起升卷?yè)P(yáng)機(jī)、纜風(fēng)繩和后拉索的卷?yè)P(yáng)機(jī)動(dòng)作同步，同時(shí)，通過(guò)測(cè)量?jī)x器和塔頭中心底部重錘觀測(cè)塔頭部分的姿態(tài)是否出現(xiàn)傾斜，塔頭部分出現(xiàn)一定程度的傾斜后單動(dòng)桅桿吊的1 臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)糾偏，避免主塔提升過(guò)程中塔頭部分出現(xiàn)傾斜后與桅桿吊的扒桿出現(xiàn)干擾。

桅桿吊提升A 字塔架到位后，2 臺(tái)15 t 卷?yè)P(yáng)機(jī)+18 倍滑輪組通過(guò)A 字塔架兩側(cè)的張緊梁對(duì)拉，完成A 字塔架的自升。

5 后拉索和主索張緊

后拉索的張緊平衡梁通過(guò)2 組120 t 滑輪組和高程為945 m 的平臺(tái)上的2 臺(tái)10 t 卷?yè)P(yáng)機(jī)連接，啟動(dòng)主索張緊機(jī)構(gòu)和后拉索的2 臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)使主塔架漸漸向后拉索方向傾斜至約11°，后拉索與平衡臺(tái)車的后拉索裝置連接固定。

啟動(dòng)主索緊機(jī)構(gòu)，緩慢張緊主索（此時(shí)副塔側(cè)索頭往右岸牽引），主索索頭與副塔側(cè)的主索裝置連接固定，此時(shí)主塔向后拉索方向的角度為10°。

6 纜機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)

6.1 配重塊

混凝土配重塊按2 塊15 t+1 塊7.5 t+1 塊3 t 配置，考慮到需要進(jìn)行急停試驗(yàn)和纜機(jī)重量顯示器的定期校正，配重的吊耳必須牢固，配重必須準(zhǔn)確。

6.2 負(fù)荷試驗(yàn)

纜機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)包括空載試驗(yàn)、75%的靜載試驗(yàn)、100%的靜載試驗(yàn)、125%靜載試驗(yàn)、100%的動(dòng)載試驗(yàn)、110%動(dòng)載試驗(yàn)、100%急停試驗(yàn)以及2 臺(tái)纜機(jī)的同步試驗(yàn)，空載試驗(yàn)的目的是檢查機(jī)構(gòu)工作的正常性、各限位裝置的準(zhǔn)確性，靜載試驗(yàn)的目的是檢查設(shè)備的結(jié)構(gòu)承載能力、起升制動(dòng)能力，動(dòng)載試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證設(shè)備整機(jī)性能，急停試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證外部供電突然中斷后設(shè)備的破壞能力，2 臺(tái)同步試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)纜機(jī)的動(dòng)作一致性。

7 結(jié)語(yǔ)

白鶴灘水電站高平臺(tái)纜機(jī)安裝技術(shù)含量高，施工難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，安裝前關(guān)鍵工序進(jìn)行受力計(jì)算和根據(jù)地形條件不斷優(yōu)化方案，安裝過(guò)程中各環(huán)節(jié)緊密配合和相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了高平臺(tái)纜機(jī)安裝施工安全、質(zhì)量?jī)?yōu)良、進(jìn)度可控，為大壩工程按期蓄水發(fā)電提供了保障，希望可以為其他類似工程施工提供借鑒。