高压竖井施工载人提升系统及其使用方法研究.pdf
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1、10高压竖井施工载人提升系统及其使用方法研究韩博威刘毅/中国水利水电第六工程局有限公司国际公司【摘要】随着近些年水利施工技术的日渐成熟、施工工艺的不断改进,水利工程施工竖井的长度也在不断增加,现有的通用载人提升系统无法满足每个项目的施工需求,同时还存在通用性能差、安全风险大、制约工期等关键问题。本文涉及水电站地下工程施工,详细论述在高压坚井开挖支护施工过程中如何提供载人提升系统及其使用方法。【关键词】1超长高压竖井载人#提升系统1二工程概况秘鲁圣加旺水电站高压竖井位于引水隧洞桩号K14十8 3 4.7 5 处,对应陡坡地面高程1 4 3 0.0 0 m,埋深深度约4 2 3.8 9 m。高压竖
2、井上部井口为奥陶系圣何塞组(O-sj)薄层互层夹中厚层石英绢云母板岩,岩层产状一般为3 2 0 3 5 0,6 0 8 0,岩层走向与洞轴线夹角7 1 8 9,大角度相交、陡倾下游偏右侧。围岩局部渗水,呈线状,高压竖井开挖最大直径为5m,高压竖井上部至上平段中心高程为1 0 1 6.1 1 m,压力竖井下部至下平段中心高程为7 7 1.8 2 m,高压竖井含上弯段及下弯段设计井深为2 4 4.2 9 m,具有开挖深度长、施工工序多、技术质量要求高等显著特点,是项目发电的最关键线路之一。设计情况如图1 和图2所示。NS2608+1S2618+1入坚井段下平段下弯段L171604100010001
3、500转弯段平段1浙变段钢村段上弯段L18L19089P2引水隧洞TBM洞段20L21Y15+079.97L201375PO/P12号施工支洞图1高压竖井开挖平面布置图图(单位:cm)2设计目的秘鲁竖井载人提升系统规范要求超过2 0 0 m深的竖井,每分钟运行速度不得超过1 5 0 m,且提升系统需为自动化,具备自动、手动安全系统,预警器,罐笼应安装防坠落系统,防止罐笼自由坠落,并且提升系统最大人员承载系数不能超过罐笼本身重量的8 5%,提升系统两侧需布置足够的安全通道并保持畅通。因此,现有国内高压竖井通用的载人提升系统,无法满足秘鲁水电项目的竖井施工要求,存在通用性差异、成本高、安全风险大并
4、制约工期等关键问题。主要有以下几方面问题:11高压竖井施工载人提升系统及其使用方法研究引水隧洞钢衬段起点2号施工支洞36锚杆1 6 亚2 5 3 6%L=3m,排距1.5 mR230钢衬另见图高压竖井R240混凝土衬砌10cm厚C25喷钢纤维混凝土(a)L形断面类围岩(b)高压竖井等轴侧视图1:1 0 0 0图2高压竖井断面图、等轴侧视图设计不符合秘鲁的安全施工要求,无法满足施工要求;材料和加工工艺不符合秘鲁要求;从中国进口的部分设备及材料加工工艺不符合秘鲁矿业安全与职业健康规范(REGLAMENTODE SEGURIDADY SA-LUDOCUPACIONALENMINERIA),导致现场无
5、法加工使用等;从中国进口的载人提升系统过于笨重,占地面积过大,对现场施工工序有干扰,工序衔接时间长,导致施工效率低,成本增加等。传统载人提升系统的通用性能确实比较差,因为每项工程的施工环境都不同,需要根据具体情况来设计载人提升系统,每个载人提升系统在不同工程中难以重复使用。项目部需按照秘鲁施工规范的要求,通过智能化系统,实现模块设计和生产,使载人提升系统具有满足秘鲁工程的通用性和可重复使用性,从而降低制造和改造成本。本文涉及水电站地下工程施工,详细论述在高压竖井开挖支护施工过程中如何提供载人提升系统及其使用方法。该设计的目的是为秘鲁水电站高压竖井开挖支护施工过程提供具有该项目特色符合该项目需求
6、的载人提升系统并详细说明其使用方法,通过此载人提升系统有效解决高压竖井施工过程的通用性能差、施工成本高、安全风险大、制约工期等关键问题,该设计结构简单、占用工作面小、安全可靠、可周转使用且满足施工工期要求。3载人提升系统方案比选由于设计高压竖井高度达2 4 4.2 9 m,位于高压隧洞上平段,洞径仅4.8 m,工作空间狭小,如何保证人员垂直运输安全,是高压竖井施工过程中的一个难点。为解决高压竖井垂直运输问题,借鉴国内成熟方案进行比较分析。方案一:国内成熟的附着式电梯垂直运输方案。附着式电梯的轨道需固定在岩壁基础上,轨道本身基础需要和井壁采用刚性连接,会额外增加高压竖井的支护工程量,导致安全技术
7、措施投人增多、工序转换时间长、安全风险大,同时安装和拆除的工作较大,占用高压竖井开挖直线工期,施工周期为9 个月,原定工期只有4.5个月,无法满足工期需求,且成本费用较高。方案二:有“卷扬机、防坠罐笼、定滑轮、钢丝绳(A28mm)、井架、配重块以及基础混凝土”的方案。采用JM10T型电控慢速卷扬机4 台,罐笼型号规格为GLS1/6/1/1,防坠器型号为BF-111,罐笼底盘面积1.7 7 m,罐笼尺寸为1.5 mX1.18mX2.8m,罐笼净重量1 t。工作盘提升系统布置于下游侧,在井口正上方施工天锚,作为工作盘吊物定向滑轮支点,与卷扬机相连。载人提升系统布置于高压竖井上游侧,钢丝绳由卷扬机发
8、出经安装在井口的塔架上的定滑轮转人井内与罐笼下部配重块相连,防止罐笼旋转。综上所述,经过反复论证和比较,最终选择方案二为最佳方案。该方案适用于施工人员上下施工作业通道,且材料投人用量少,安全可靠性高,施工成本较低,能满足工期要求。4载人提升系统的设计组成该工程设计高压竖井上部隧洞洞径仅为4.8 m,无法布置整套载人提升系统以及压力钢管吊装所布置的桥机系统,综合考虑后对高压竖井上部进行技术扩挖,扩挖尺寸为3 3 m6m8.35m(长宽高),扩挖断面为城门洞形,底高程为1 0 1 3.0 0 m,进行载人提升系统12厂程地下布置,采用1 台JM10T型卷扬机缠绕A28mm钢丝绳通过井架提升防坠罐笼
9、,罐笼两侧的防坠稳绳采用2 台JM10T型卷扬机缠绕A28mm钢丝绳,并通过井架上部的导向定滑轮可靠连接至罐笼下部的配重块,作为防止罐笼旋转的稳绳;卷扬机以及提升井架底部设置钢筋混凝土基础,钢筋混凝土基础内部设置地锚钢筋,设计参数为锚杆直径$1 、长度为4 m、人岩深度为3 m,并通过预埋锚栓和预埋基座与上部结构进行固定。与此同时,为保证井口上、下游侧的人员通行,在井口上方靠墙体布置1 条宽约1.2 m、长约1 2 m的人行通道,并对通道及井口处布置安全护栏,如图3 所示。图3高压竖井载人提升系统三维图5载人提升系统安装5.1基础施工载人防坠落提升系统布置于压力竖井井口上游侧,钢筋混凝土基础主
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