亭子口30 t 金屬纜索起重機主索拆除方案

覃華俊

（中國水電七局雙江口金結(jié)制安項目經(jīng)理部，四川阿壩 624000）

0 引言

亭子口樞紐站是嘉陵江干流的大型控制性骨干樞紐站工程，具有多種綜合利用功能。工程位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi)，總裝機容量為110 萬千瓦。亭子口樞紐站工程在施工區(qū)域布置2 臺QP30 t/1270 m 平移式無塔架金屬纜索起重機（以下簡稱纜機），用于工程主體混凝土及輔助材料吊運入倉以及金屬結(jié)構(gòu)和設(shè)備安裝。目前纜機承擔的施工任務(wù)已完成，需拆除。

2 臺金屬纜索起重機為同層布置，左右岸大車均為無塔架式，主車布置于左岸高程566.0 m 平臺，主索鉸點高程567.625 m；副車布置于右岸高程550.0 m 平臺，副車主索鉸點高程549.290 m。纜機設(shè)計跨度為1300 m（實用跨度約1270 m），主車前后垂直軌道軌距為6.5 m，副車前后垂直軌道軌距為3.5 m，主、副車前軌水平間距為1272.25 m，纜機左右岸的軌道長度均為192 m，覆蓋大壩和廠房全部。纜機主索直徑108 mm，纜機布置如圖1 所示。

圖1 金屬纜索起重機上游里面布置圖（壩軸線）

1 主索拆除方案確定

纜機拆除的難點主要在于主索的拆除，如何安全地回收纜機主索是整個纜機拆除方案的重點所在。主索拆除首先面臨的難點是拆除位置的確定。

由于樞紐工程已進入生產(chǎn)運營期，纜機拆除過程中需保證電廠500 kV 高壓線安全運行、壩頂及金屬纜索起重機引航道設(shè)備安全運行和壩前庫區(qū)安全運行。原纜機安裝位置及整個樞紐工程壩體側(cè)受廠房高壓引出線影響，已無法實施原拆除方案（原方案為采用臨時承載索進行拆除），同時在壩體側(cè)按原方案實施拆除還受到金屬纜索起重機建筑物的影響無法架設(shè)臨時承載索，已不具備纜機拆除條件。

受壩頂設(shè)備以及金屬纜索起重機引航道設(shè)備的影響也無法直接將主索落放到壩面進行拆除。由于樞紐工程已經(jīng)投入運行生產(chǎn)，壩體庫區(qū)水位長期處于蓄水狀態(tài)，若在纜機軌道端頭參照安裝方案設(shè)置拆除設(shè)施，主索將沉入庫區(qū)無法監(jiān)控，施工安全風險極大且不可控。

若要使繩索保持在水面以上，則臨時承載索垂度需小于6.7%，并將Φ52 mm 承載金屬繩換為Φ60.5 mm 金屬繩，采用更大承載力的地錨基礎(chǔ)。同時，在架設(shè)和拆除Φ60.5 mm 金屬繩臨時承載索過程中無法解決拖拉繩、往復(fù)繩以及臨時承載繩入水的問題，臨時承載繩安裝和拆除安全風險極大且不可控。因此，采取減小臨時承載索垂度的方案同樣不可取的。

經(jīng)過對壩體結(jié)構(gòu)、壩面建筑物以及壩頂設(shè)備布置情況和運行工作范圍的考察和分析，將纜機金屬主索拆除位置確定在壩軸線X0-013.00～X0-06.00 范圍內(nèi)，將纜機金屬起升繩、金屬牽引繩及小車、承碼等的拆除位置確定在壩軸線X0-016.00 處。沿壩面?zhèn)热诵凶叩啦贾寐窂铰浞胖魉鞯綁蚊?，金屬主索隨面軸線變化落放和導向主索，使其按壩體面軸線走向全部落放到壩面回收。因此可極大減小主索張力，最大程度降低安全風險，使施工安全得到更好保障。

根據(jù)此方案，在兩岸金屬纜機平臺附近布置卷揚牽引系統(tǒng)架設(shè)金屬往復(fù)繩，往復(fù)繩對應(yīng)布置在軸線X0-016.00 處。在此處將起升繩、牽引繩、小車、承碼拆除后，將大車運行到大壩軸線X0-014.00，落放主索到EL469.0 高程，繼續(xù)行走大車使主索越過壩頂欄桿燈至壩軸線X0-013.00 處，然后將主索落放到壩頂。根據(jù)纜機運行數(shù)據(jù)可知，主索垂度最低點位于壩體26#壩段，當金屬主索放松下落時26#壩段上方的主索首先降落到壩面高程。

主索落放到壩面后將形成3 處轉(zhuǎn)彎位置，分別位于14#與15#壩段、20#與21#壩段、38#與39#壩段斷面變化處。在此3 處位置采用卷揚機配合大車行走分別將各段主索落放導向到壩頂轉(zhuǎn)彎處設(shè)置的導向裝置。導向裝置轉(zhuǎn)彎直徑不小于4 m，以保證主索最小彎曲半徑不小于卷筒直徑。主索在各壩段的落放位置為：15#～20#壩段壩軸線X0-011.00、1～14 壩段壩軸線X0-06.00、37～38 壩段壩軸線X0-011.00、39～48 壩段壩軸線X0-08.00。

主索在壩面回收通過的路徑較長，在主索經(jīng)過的路徑上沿途設(shè)置專用托架和托輥以減小主索回收拉力。托架采用16#槽金屬沿主索落放路徑全程布置，托輥安裝在槽金屬托架上，每隔1.5～2 m 布置一個托輥，在金屬主索直線落放位置可根據(jù)實際需要增減托輥布置間距。為防止落放和回收過程中主索出現(xiàn)主索躥動跑出導向裝置，當主索落入導向裝置后，在導向裝置上布置防主索脫槽裝置。主索落放后在右岸壩端實施主索回收上卷筒工作，根據(jù)現(xiàn)場條件事先布置卷筒支架固定地錨、卷揚機地錨等。

2 主索拆除

2.1 右岸主索拆除

根據(jù)亭子口樞紐站工程金屬纜機運行地形分析，金屬纜機左岸主塔平臺基礎(chǔ)高程為▽566 m，右岸副塔平臺基礎(chǔ)高程為▽550 m，左岸承載索支點設(shè)計高程為567.625 m，右岸承載索支點設(shè)計高程549.29 m，主副車承載索鉸支點高差為18.335 m。結(jié)合纜機平臺道路條件等因素，采取金屬主索在右岸回收的方案，以減少牽引阻力便于主索回收，利于現(xiàn)場施工組織。2 臺纜機共用1 組金屬主索拆除設(shè)備。纜機金屬主索拆除的順序為先上游1#再拆下游2#。金屬主索右岸側(cè)采用張緊機構(gòu)接繩方式落放索頭；左岸金屬主索利用起升卷筒配合滑輪組方式落放索頭，滑輪組固定在拉板與主車之間的連接軸上，定滑輪與連接軸間采用4 根Φ36 mm 金屬繩鎖住。

起升繩、牽引繩、小車、承碼等拆除完成后，收緊右岸主索張緊裝置，在右岸排架柱靠河道側(cè)布置1 臺200 t 汽車吊，用汽車吊吊住拉板，然后退出副車拉板上的張緊調(diào)節(jié)軸。副車拉板通過右岸主索張緊裝置放松主索使主索降落到壩面。拆除拉板時，用卷揚機配合將拉板吊住，盡量保證起重機處于垂直吊運狀態(tài)，受力不明確時禁止用吊車吊運。

經(jīng)現(xiàn)場查驗張緊機構(gòu)卷筒剩余金屬繩長度，現(xiàn)有卷筒上金屬繩長度全部放出后，右岸主索頭能退出約15 m 長度，按金屬主索長度與垂度變化比1∶4 計算，通過張緊機構(gòu)放松后金屬主索最低點將落到壩面EL465.0 高程。此時主索在壩段中部約有400 m 長度將完全落放到壩面上。當張緊機構(gòu)卷筒金屬繩還剩3 圈時，將張緊金屬繩鎖住并將繩頭從卷筒上退出，在卷筒上盤繞上2 根與張緊繩同一規(guī)格長度為200 m 的金屬繩并與張緊繩繩頭插接成一體，然后通過加長的張緊繩繼續(xù)落放主索索頭。

當主索最低點降落到壩面以后，根據(jù)壩面走向利用布置在壩頂各轉(zhuǎn)向位置的卷揚機將主索安照預(yù)先規(guī)劃的路線拖拉到位，同時，纜機副車根據(jù)主索落放線路的導向方向同步向下方移動，使副車與右岸段主索保持在導向方向同步平移。金屬主索導向和副車移動過程中，張緊機構(gòu)同步落放主索。通過加長張緊金屬繩后右岸主索頭累計退出40 m，索頭位于右岸邊坡上方距副車鉸點距離55 m，主索及拉板落放到山坡上搭設(shè)的腳手架撐托。索頭改用卷揚機滑輪繩頭牽引，主索與滑輪間用繩頭鎖住，將主索端頭割斷，由卷揚機慢慢落放主索繩頭到右岸端頭，主索割斷后落放過程中由汽車吊輔助金屬主索端下落。金屬主索落放到壩端后，用汽車吊拆除在岸坡上的副車拉板及金屬繩等。金屬主索回收過程中，利用汽車吊輔助金屬主索回收直至主索全部上盤。

2.2 左岸主索拆除

右岸金屬主索落放后如圖2 所示，將左岸金屬主索與滑輪組連接固定并張緊滑輪組，在索頭位置附近用金屬繩捆扎后將索頭切除，利用卷揚滑輪系統(tǒng)將左岸金屬主索溜放到壩面。切除索頭前應(yīng)多裝工裝卡，用細金屬絲繩（或金屬絲）纏繞索頭，并封焊索頭，以防金屬主索松散。左岸卷揚滑輪系統(tǒng)采用主車起升卷筒作為卷揚動力，將主車拉板與主車連接的主軸作為滑輪固定地錨，滑輪組選用額定起重量為80 t 的多輪滑車組，定滑輪與拉板主軸間采用4 根公稱抗拉強度為1770 MPa、直徑為43 mm金屬繩連接。

圖2 右岸端主索拆除設(shè)備布置圖

根據(jù)主索垂度變化受力分析可知，當假設(shè)主索在壩中段位置鎖住后，主索跨度423.5 m，垂度為7.1%時，主索鉸點處張力為65 t，選用80 t 滑輪組滿足要求。左岸側(cè)金屬主索施放時要采用在滑輪組上加裝風繩等措施，防止所用的滑輪組發(fā)生扭轉(zhuǎn)。根據(jù)滑輪組Φ32 mm 金屬繩所受拉力可能對導向滑輪形成的最大拉力考慮，導向滑輪采用不小于16 t 的單門滑輪。

左岸金屬主索落放過程中為防止動滑輪與托架和地面碰撞，阻擋金屬主索落放。現(xiàn)場布置1 臺200 t 汽車吊用于輔助金屬主索回收。在金屬主索下方軸線上布置1 條寬5 m、長200 m的硬性地面防護，作為金屬主索落放過程中的支撐。當金屬主索頭落放到距壩面30 m 高時，在左岸端頭布置汽車吊，采用與右岸相同的方式割除和落放左岸金屬索頭，然后由汽車吊將主索吊起跨過公路門架。

左岸金屬主索溜放過程中右岸金屬主索同步上盤，右岸金屬主索頭牽引到卷筒位置，然后上盤將金屬主索全部收回，金屬主索上盤過程中，利用壩頂布置的卷揚機牽引主索向右岸移動，以減小金屬主索上盤拖拉阻力。壩頂主索最大導向偏移角度13°，由于金屬主索全程落放在托輥上，將極大降低主索受到的摩擦阻力，托輥滾動及金屬繩拖動過程中產(chǎn)生的摩擦力系數(shù)根據(jù)施工經(jīng)驗按0.1 考慮，則需要約100 kN 的拉力，可采用壩頂布置的2 臺10 t 卷揚機作為輔助帶動主索回收。因此，主索回收時需要的拖拉力可以視為由3 臺10 t 的卷揚機共同承擔，考慮到3 處卷揚機操作時存在同步性差異，按2 臺10 t 卷揚機共同拖拉進行拉力校核，則每臺卷揚機受到的拉力為50 kN。在卷筒一側(cè)加裝擋板用5 t 卷揚機驅(qū)動卷筒以便于主索纏繞至卷筒，并采用5 t 手拉葫蘆引導排繩，以保證主索在卷筒上整齊排列。主索纏繞至卷筒過程中，要保證主索有一定張力，才能保證主索纏繞緊密。

10 t 卷揚機牽引采用Φ22 mm 金屬繩，查資料得知Φ22 mm金屬繩破斷拉力為296 kN，金屬繩安全倍數(shù)為296/50=5.9 倍。卷揚機牽引繩導向滑輪按可能受到的最大拉力考慮，選用10 t單門滑車。

3 結(jié)束語

利用本文所述方式拆除金屬纜索起重機主索，避免了諸多安全隱患，首臺纜機主索20 d 完成拆除，第2 臺纜機主索僅用15 d 完成拆除工作。同時為樞紐工程設(shè)備的安全運行創(chuàng)造了條件，在整個拆除過程中沒有因為金屬主索拆除而導致500 kV 停止輸送電源的情況發(fā)生，也為亭子口金屬纜索起重機的安全運行創(chuàng)造條件，經(jīng)濟效益巨大。