20T固定式缆机设计施工方案

1洪渡河石垭子水电站施工技术方案报审表工程名称：洪渡河石垭子水电站大坝土建工程合同编号：SYZ/C3-2007NO：SYZC3-07-01-JS-020-2007致杭州亚太建设监理咨询有限公司石垭子水电站工程项目监理部：现报上20T固定式缆机设计及施工工程的技术、工艺方案，方案详细说明和图表见附件，请予以审查和批准。承建单位：中国水利水电第九工程局年月日随同报送文件名称数量内容是否完整20T固定式缆机设计及施工方案620T固定式缆机剖面图620T固定式缆机平台平面布置图6监理工程师审查意见：□同意□修改后再报□不同意监理工程师：年月日总监理工程师审定的意见：□同意□修改后再报□不同意总监理工程师：年月日注：特殊技术、工艺方案经总监理工程师批准，一般由监理工程师审批。说明：本表由承建单位报送四份，监理部审批后，监理部留二份，返回承建单位二份备查存档。220T固定式缆机设计及施工方案批准：审核：校核：编写：中国水利水电第九工程局洪渡河石垭子水电站工程项目部二〇〇七年十一月320T固定式缆机设计及施工方案1.设计简介石垭子水电站坝址座落于V型河谷地段，两岸山体陡峻，交通运输不便。大坝坝高134.5m，垂直高差大。为解决大坝施工期间的材料、设备运输，同时考虑节约施工成本，结合现场地形条件确定在大坝坝项安装一趟20T固定式缆机。为保证此固定式缆机能满足施工需要，同时考虑现场的地形条件，固定式缆机设计最大吊重为20T，垂直吊装高度120m，即保证EL450高程以上的砼施工需要。固定式缆机中心布置在坝纵0+04.000m桩号，左右岸锚固平台高程设在EL592m，固定式缆机跨度约300m，垂度按6.5%考虑约19.5m进行设计。该项设施主要承担大坝碾压作业仓面的机械设备、相关零星材料及辅助性设施的吊装及吊运工作，主要解决大坝浇筑期间所需辅助性设备及材料垂直进入仓面的交通问题。2.设计方案及计算2.1主要设计参数跨度L0=300m(约)最大吊重Q=20t设计矢度fmax=19.5m行车速度V=25m/min提升速度V=4.6m/min提升高度H=50m～100m承载索φ46×4根起重索φ21.5倍率6（吊重20吨）牵引索φ24倍率12.2承载索张力计算1.跨中自重统计4○1集中荷载统计：跑车系统1.024吨起吊系统1.327吨起重索1.573吨合计3.924吨②跨中均布荷载：支索器0.9752吨支索器牵引索0.024吨牵引索0.65吨承载索9.1332吨合计:10.7824吨2．承载索静态张力HmaxHmax=10.7824×300/（8×19.5cosα）+(20+3.924)×300/4×19.5cosα（α=0°）=20.7354+92.015=112.7504吨静态安全系数K1=136.4534×0.85×4/112.7504=4.11动态安全系数K2=4.1/1.2=3.425（1+μ取1.2）允许值K=3～3.5故承载索（主索）选用4根φ46的钢绳满足设计要求。2.3起重索拉力计算作用在起重索荷载有：吊重20吨动滑轮组650㎏竖直起重索0.983吨配重0.2吨合计：21.833吨当倍率为6时，至卷扬机一端起重索拉力TT=0.199×21.833=4.345吨安全系数K=29.6259×0.8/4.345=5.45＞〔5〕故起重索选用φ21.5的钢绳（6倍率）满足设计要求。2.4牵引索拉力5最大吊重跑车距承载索支点不小于15m时牵引力为4.9吨牵引索安全系数K=35.85吨×0.8/4.9=5.85＞〔5〕故牵引索选用φ24的钢绳（1倍率）满足设计要求。2.5锚固设计1.承重动态张力承重动态张力T=112.7504×1.2=135.3吨（考虑1.2的安全系数）作用在4根φ55mm45#圆钢上，通过圆钢将力传递给岩体，水泥沙浆抗压强度设计值30MPa.孔深10m,孔径φ100mm。2.锚杆断面抗拉强度：断面面积:S=0.785×5.52=23.746cm2δ=135.3/23.746×4=1.424t/cm2小于允许值420Mpa=4.2t/cm2故锚杆断面设计满足要求。3．砂浆与锚杆接触面积：当S=5.5×3.14×1000=17270cm2由《建筑边坡工程技术规范(GB50330－2002)》考虑到折减系数取粘结力为1Mpa即10㎏/㎝2P=10㎏/cm2×17270cm2=172700㎏=172.7吨安全系数：K=172.7×4/135.3=5.1＞﹛2﹜满足要求。2.6牵引索地锚应力计算牵引索绕过转向滑轮将力传给四根地锚，地锚采用4根φ28螺纹钢，深入基岩3米，则单根地锚所承受牵引索传递的拉力为4.9/4=1.225吨，即12.25KN（1）锚杆承载力：Nt=KAsfptkK——锚杆强度利用率系数，取0.656As——锚杆截面面积fptk——钢筋的强度标准值，二级钢筋的强度标准值为：fptk=335N/mm2对于直径为28mm的锚杆，Nt=0.65×3.14×28×28/4×335/1000=134KN＞12.25KN（2）验算锚杆锚入岩石的长度是否满足承载力要求，公式如下：ttnDqKNL………………………………………………（1）stnqdnKNL………………………………………………（2）公式出自《锚杆喷射混凝土支护技术规范》，Ln取二者大值。式中：Ln——锚固段长度（mm）；Nt——锚杆轴向拉力设计值（KN），根据计算，Nt＝134KN；K——安全系数，取1.8；D——锚固体直径（mm），取D=28mm；d——单根钢筋直径（mm），本次计算d=28mm；qt——水泥结石体与岩石孔壁间的粘结强度设计值，本次计算取0.8×1.5MPa（查附表，取值为中硬岩参数）；qs——水泥结石体与钢筋间的粘结强度设计值，本次计算取0.8×3.0MPa（查附表）；n——钢绞线或钢筋根数；——采用多根钢筋或钢绞线时的,界面粘结强度降低值，本次计算取1.0。对于（1）时，代入数据得Ln1=1.8×134/3.14/28×1000/0.8/1500=2.28m7对于（2）时，代入数据得Ln2=1.8×134/3.14/28×1000/0.8/3000=1.14m二者取大值，Ln=2.28m＜3.00m，入岩长度满足要求。故所用地锚满足要求。2.7起重索地锚应力计算起重索绕过转向滑轮将力传给四根地锚，地锚采用4根φ28螺纹钢，深入基岩3米，则单根所承受牵引索传递的拉力为4.345/4=1.09吨，即10.9KN锚杆承载力计算及深入岩石的长度验算同上（牵引索地锚应力计算）。锚杆承载力为134KN＞10.9KN满足要求。2.8承载索空索安装矢度的调正为满足最大吊重20吨时固定式缆机中点最大矢度为19.5m,经计算，空索安装矢度应当是:f0=13.455m调节拉力P=6.364tf0是指固定式缆机跨中心点矢度可用三种方法测出:一种角度法，二种是最低点测量法，三是平行线法，测量误差最好不要大于20cm。施工中采用最低点法对固定式缆机跨中矢度进行控制。3.施工布置3.1风水电布置左岸固定式缆机平台施工用风由布置在左岸交通洞洞口的一台22m3/min电动空压机提供，用风管接至工作面，电由左岸变压器配电箱接出，架至固定式缆机平台，施工用水直接从河中抽取，先将河水抽至交通洞洞口50m3水池内，然后用2寸塑料水管抽至工作面。右岸固定式缆机平台施工用风由布置在右岸施工便道处的一台20m3/min电动空压机提供，用风管接至工作面，电由右岸变压器配电箱接出，架至固定式缆机平台，施工用水直接从河中抽取，先将河水抽至右岸便道处50m3水池内，然后用2寸塑料水管抽至工作面。3.2固定式缆机布置分别在大坝左右岸两侧山体开挖基础平台，并用M20水泥砂浆注设四根与岩基坡面倾斜成俯角8度的Φ55L=10米的锚杆作为两端拉着力点，在锚杆端部焊接连接钢板后以栓接8钢绳绕滑轮组工作。同时沿开挖岩基面用C20砼浇筑一砼墩墙以加强两岸锚杆的拉拔力，通过外侧导向墩用钢绳贯通两岸。其墩墙坡脚外侧5.27米处设置C20砼导向墩并按设计图纸埋设相关金结部件。在固定式缆机平台基础下侧EL560m处设置6m×4m的卷扬机平台安装两台10T卷扬机，用于控制固定式缆机起重绳和牵引绳，其布置参见附图《固定式缆机平台平面布置图》及《固定式缆机纵剖面图》。材料、设备及工程量见下表：固定式缆机设备材料及主要工程量表序号名称规格单位数量备注1主索（钢丝绳）钢绳直径D=46mmm4×4002牵引钢绳6×37+1d=24mmm14003起重钢绳6×37+1d=21.5mmm8004牵引卷扬机8t双向卷扬机台15起重卷扬机8t卷扬机台26吊钩个17主索线夹Y-45只858转向滑轮拉力10T台109锚杆φ25×3m根5410石方开挖m350011浆砌石m310012砼m3804.施工方案4.1施工前准备1)石方开挖前做好左右岸固定式缆机平台的植被清理工作。2)因固定式缆机平台施工属于高边坡作业，对下方施工干扰较大，为保证施工安全须于石方开挖前在固定式缆机平台下方边坡设置拦石网。3)上固定式缆机平台施工便道应满足施工要求，保证以后人工搬运潜孔钻、注浆机等施工设备及主索锚杆等金属部件的通道顺畅。4)为满足夜间施工要求，固定式缆机平台施工用电应提前架通。5)预埋件的加工制作必须在墩墙浇筑前完成。94.2石方开挖本工程石方开挖主要包括固定式缆机平台和卷扬机平台开挖。钻孔采用YT28手风钻，人工翻渣。开挖前先由测量队放线，合理布孔。因固定式缆机平台处于两坝肩施工场面的上方，对下方施工干扰较大，故必须优化爆破参数，严格控制装药量。在翻渣过程中，为防止落石伤人，下方施工人员需停工，设立安全警戒线，并由专人把守。4.3造孔施工本工程钻孔主要包括墩墙插筋孔和主索锚杆孔。墩墙插筋孔采用YT28手风钻造孔，主索锚杆孔用QY-100潜孔钻造孔孔径为φ100mm。造孔施工程序：测量放点→场地清理→钻机定位→钻孔→洗孔→验收。钻孔施工前由工程技术人员进行孔位的测量放点工作，放样采用全站仪测量，位置确定后在岩面上用红油漆标出孔位，确定造孔方位。钻孔位置、方向、孔径及孔深，应符合施工图纸要求，钻孔开孔误差不得大于5cm；钻孔方向应与设计方向一致，孔斜误差小于孔深的2%。开孔钻进20～30cm后应校核角度，每3m进尺进行一次孔向测量，若发现孔向发生偏差时，应及时纠正并进行调整。钻孔结束后，孔底及孔壁上附着的粉尘、泥屑使用高压空气或水进行彻底清洗，清洗干净后，应对孔口进行暂时封堵，不得使碎屑、杂物进入孔口。4.3主索锚杆安装主索锚杆分别运至左右岸后，由人工搬运至固定式缆机平台。为方便安装，事先用φ40钢管搭设排架，将主索锚杆放置于排架上进行安装。主索锚杆安装须按照以下要求进行：1)采用先安装锚杆后注浆的程序施工。2)锚杆安装前，应先验孔：孔的深度应满足要求（10m），孔内无碎屑、杂物，确保主锚杆一次性插进到位。3)锚杆对接连接前应对丝牙进行检查及修理，确保连接质量。4)为防止堵管，注浆所用砂应过筛，筛孔孔径为2.5～3.0mm,砂采用洁净的细砂,粒径不应大于2.5毫米。5)砂浆应拌和均匀，随拌随用。一次拌和的砂浆应在初凝前用完，并严防石块、杂物混入。6)注浆采用封孔注浆,注浆前应检查排气管是否畅通，注浆压力为0.3～0.5MP，注浆管应插至距孔底50～100毫米,随砂浆的注入缓慢匀速拔出；7)锚杆安装后,不得随意敲击。108)砂浆配合比为：水泥品种W/C每方混凝土材料用量（Kg/m3）水水泥注浆砼砼骨料膨胀剂P．O42.50.52705401080549)开灌前应作好各项准备工作，每个孔均需一次性注浆完成。10)严格按配合比配料，并确保拌和均匀。11)施工中保证每个锚杆的外端头尽量在一个平面上。4.4混凝土施工本工程土建施工主要包括固定式缆机平台砼墩墙施工和卷扬机平台浆砌石施工。墩墙砼为C20砼，考虑到通向固定式缆机平台的道路不便，施工所用水泥及骨料均由人工转运至作业场面，严格按照配合比进行拌和。立模前应用高压风管对岩石表面碎屑及杂物进行