坝后右岸水垫塘自然边坡Y1Y2区卷扬机安装初.docx
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坝后右岸水垫塘自然边坡Y1Y2区卷扬机安装初
坝后右岸水垫塘自然边坡Y1、Y2区卷扬机安装
及实施专项方案
1、概述
根据“《坝后左右岸水垫塘自然边坡清理与防护治理施工方案》（WDD/DB/技[2014]-016）”号文及其批复，为满足坝后水垫塘自然边坡Y1、Y2区施工部位材料的转运，拟在右岸水垫塘Y1区高程1130m缓台及右岸水垫塘Y2区高程960m缓台分别增加一台5t卷扬机。
为确保卷扬机顺利安装，我局编制了本施工方案。
2、编制依据
（1）《坝后水垫塘自然边坡清理与防护图》（139E65-SDT-06-01～03）；
（2）《水工混凝土施工规范》；
（3）《建筑边坡工程技术规范》；
（4）《钢筋焊接及验收规程》；
（5）《施工机械安全技术操作规程（第九章缆索起重机）》；
（6）《坝后左右岸水垫塘自然边坡清理与防护治理施工方案》（WDD/DB/技[2014]-016）。
3、卷扬机布置
3.1卷扬机布置位置及相关特性
根据材料转运要求，在右岸水垫塘Y1区EL.1130.79m缓台及右岸水垫塘Y2区EL.960.00m缓台分别布置1台5T卷扬机，具体位置详见附图DB-技[2015]-078-1/1，具体卷扬机特性见下表：
表1右岸水垫塘Y1、Y2区卷杨机布置特性表
编号
卷扬机吨位（t）
设计提升重量
高程（m）
长度（m）
用途
A#卷扬机
5
＜0.5T
1130.79～1084.80
296
材料运至右岸坝后水垫塘Y1区高程1084.80m缓台
B#卷扬机
5
＜0.5T
1090～960
290
材料运至右岸坝后水垫塘Y2区高程1090m缓台
3.2缆索吊装系统布置
3.2.1缆索系统的总体布置
缆索吊装系统包括承重索、牵引索、跑车；主要由上、下承重索锚固系统、卷扬机地锚及基础构成的锚固和基础体系组成。
根据缆索的装料点及左岸坝后水垫塘Y1、Y2区边坡地形、地质情况，本工程1#缆索承重索选用1φ18钢丝绳，牵引索选用1φ14钢丝绳，主跨为296m，承重索长300m,牵引索长600m，最大扬程45.99m、2#缆索承重索选用1φ16钢丝绳，牵引索选用1φ14钢丝绳，主跨为290m，承重索长320m,牵引索长640m，最大扬程130m。
3.2.2缆索起吊设备主要参数
①缆索吊机主要参数见下表2
表2缆索起吊设备主要参数表
序号
类别
参数
备注
1
设计起吊重量
＜0.5t
吊具等附件重量之和不超过100kg
2
起升高度
80m
3
平均绳速
10m/min
4
承载索规格
1φ18（1φ16）
5
起重（牵引）卷扬机及起重索
卷扬机型号
JM5C
额定拉力
50KN
电动机型号
柴油动力16匹
减速机型号
JZQ-400KS40
牵引索钢丝绳规格
1φ14
3.2.3动力装置锚固系统
缆索承重索地锚均采用砂浆锚杆锚固体系。
上锚点采用3根Φ32，L=3.5m锚杆，钢筋外露0.5m；下锚固点采用3根Φ32，L=3.5m锚杆，钢筋外露0.5m；支撑架采用4根Φ28，L=2m锚杆，钢筋外露0.5m；采用C20混凝土浇筑形成锚固基础。
根据以往施工经验:
上述锚固系统锚可满足主承重绳及牵引绳的锚固要求。
两台缆索卷扬机分别布置在右岸水垫塘Y1区高程1130.79m缓台及右岸水垫塘Y2区高程960m缓台处。
卷扬机平台均采用6根Φ32地脚螺栓将卷扬机基座与C20混凝土基础连接，混凝土基础尺寸为：
150cm×150cm×100cm，地脚螺栓采用φ32钢丝绳锚杆（一头丝一头带钩），入岩2m，丝扣外露0.25cm。
3.3安全验算
3.3.1基本数据
表3钢丝绳工程量
卷扬机
序号
项目
延米重量
总长度
A#
1
φ14钢丝绳单位重量
0.685kg/m
600m
2
φ18钢丝绳单位重量
1.090kg/m
300m
B#
1
φ14钢丝绳单位重量
0.685kg/m
640m
2
φ16钢丝绳单位重量
0.846kg/m
320m
3.3.2钢丝绳允许应力
卷扬机索道主要有：
承重索、牵引索各一根，缆索承重索选用1φ18、1φ16钢丝绳，牵引索均选用1φ14钢丝绳。
根据建筑施工计算手册《结构吊装工程》中查知：
钢丝绳的容许拉力为：
F--钢丝绳的容许拉力（KN）
α--钢丝绳之间的荷载不均匀系数，6×19钢丝绳取0.85
Fg-钢丝绳的钢丝破断拉力总和（KN）,Fg=0.5d2
d--钢丝绳直径（mm），为18mm。
K—钢丝绳使用安全系数，[承重索取3.2；牵引索取4.5]
钢丝绳容许应力计算如下：
Ф18钢丝绳容许拉力为:
Ф16钢丝绳容许拉力为:
Ф14钢丝绳容许拉力为:
3.3.3承重索、牵引索受力计算
根据缆索起吊设备主要设计参数，分别对A#卷扬机的1#和2#缆索（承重索和牵引索）及B#卷扬机的1#和2#缆索（承重索和牵引索）进行验算。
（1）荷载计算
①缆索
②缆车G1=100kg（现场采用滑车、吊篮及其它附加件重量之和不超过此值）
③按最大起吊重量不超过400kg考虑，则G2=400×1.2=480kg
④最大荷载Q=（G1+G2）×g=5.8KN
（2）对缆索进行验算
1承重索
在缆索吊装过程中，主索的线性和张力是相互影响的，需采用迭代方法来计算。
但本次缆索吊装验算，根据现场实际，取最大垂度fm=40m，且出现在跨中。
此时跨中水平张力为：
承重索最大拉力位于上锚固点，对应承重索垂直合力为：
则
，Φ18钢丝绳选择满足要求。
牵引索
取起吊点为距锚固点约10m处，牵引初始垂度5m，则sinrmax=45/290=0.394，
cosrmax=0.89。
滑轮运行阻力：
W1=Q（sinrmax+µ1cosrmax）=2.4KN（其中µ1取0.02）
起重索运行阻力：
W2=2Tmax起（1-ηm）=2×5.8×（1-0.98）=0.23KN
其中η为起重索穿过滑轮的效率，为0.98；m为起重索穿过跑车和滑轮次数，为1。
后牵引索的自然张力：
W3=
牵引索总牵引阻力：
W=W1+W2+W3=2.4+0.23+5.887=8.6KN
牵引索最大拉力Tm=（W+2Lg牵）（2-ηm）=（8.6+2×300×0.0028）×（2-0.982）=10.68KN＜F=18.51KN，Φ14钢丝绳选择满足要求。
（3）荷载计算
①缆索
②缆车G1=100kg（现场采用滑车、吊篮及其它附加件重量之和不超过此值）
③按最大起吊重量不超过400kg考虑，则G2=400×1.2=480kg
④最大荷载Q=（G1+G2）×g=5.8KN
（4）对缆索进行验算
1承重索
在缆索吊装过程中，主索的线性和张力是相互影响的，需采用迭代方法来计算。
但本次缆索吊装验算，根据现场实际，取最大垂度fm=40m，且出现在跨中。
此时跨中水平张力为：
承重索最大拉力位于上锚固点，对应承重索垂直合力为：
则
，Φ16钢丝绳选择满足要求。
牵引索
取起吊点为距锚固点约10m处，牵引初始垂度5m，则sinrmax=130/310=0.394，
cosrmax=0.89。
滑轮运行阻力：
W1=Q（sinrmax+µ1cosrmax）=2.4KN（其中µ1取0.02）
起重索运行阻力：
W2=2Tmax起（1-ηm）=2×5.8×（1-0.98）=0.23KN
其中η为起重索穿过滑轮的效率，为0.98；m为起重索穿过跑车和滑轮次数，为1。
后牵引索的自然张力：
W3=
牵引索总牵引阻力：
W=W1+W2+W3=2.4+0.23+6.7=9.33KN
牵引索最大拉力Tm=（W+2Lg牵）（2-ηm）=（9.33+2×320×0.0028）×（2-0.982）=11.56KN＜F=18.51KN，Φ14钢丝绳选择满足要求。
综上可知：
A#卷扬机缆索、B#卷扬机缆索均满足要求。
4、卷扬机安装及运行
卷扬机施工程序见下图
·
4.1卷扬机地锚施工
根据现有地形及卷扬机尺寸，卷扬机安装在平整的基岩面上。
在卷扬机的周围上布设6根Φ32锚杆，孔深2m，外露0.25m，后期锚杆与卷扬机底座焊接。
卷扬机的正后方地锚，选择能牢固锚固的区域布设4根Φ32锚杆，间排距30cm×30cm，孔深2m，外露0.3m，方位垂直于施工面，锚杆注浆采用M20砂浆，锚杆施工完毕后用40cm×40cm，σ=15钢板，锚杆从钢板4个预开的孔插出，外露的锚杆进行对角搭接焊，焊接时应注意锚杆与钢板之间预留出3cm左右间隙，后期钢丝绳从间隙处穿出与地锚可靠连接。
4.2承载绳两端锚固施工
承载绳两端锚固在平缓的山体上，其中上锚点采用3根Φ32，L=3.5m锚杆，根据轴线均匀布置，间距115cm，外露0.5m；下锚固点采用3根Φ32，L=3.5m锚杆，钢筋外露0.5m；支撑架采用4根Φ28，L=2m锚杆，钢筋外露0.5m；并预埋缆索主承重绳固定锚件，采用C20混凝土浇筑形成锚固基础。
4.3龙门架（支撑架）制安
结合我局在BC区高位边坡治理项目中的施工经验，龙门架的施工应根据现场实际地形按需制安，材料使用B28钢筋，龙门架基础钢筋入岩2m，外露0.5m。
分别在左岸坝后水垫塘自然边坡Y1区高程1084.80m及Y2区高程1090m附近修整一个约50m2～100m2的材料堆放平台。
材料通过卷扬机运至该平台后，再经人工转运至工作面，具体转运材料重量和次数、距离，以现场实际发生及监理工程师签证为准。
4.4安装卷扬机及承载钢丝绳
（1）卷扬机安装地点应平整。
卷扬机与基础或底架的连接应牢固，并应符合使用说明书的规定。
（2）卷扬机与载荷之间不应有可能发生危险或影响钢丝绳寿命的障碍物。
（3）卷扬机应固定牢靠，严防倾覆和移动，受力时不得横向偏移。
绑缚卷扬机底座的固定绳索应从两侧引出，以防底座受力后移动；然后和正后方地锚可靠连接。
（4）钢丝绳的绳端固接
钢丝绳应选用与其直径相应的绳卡，采用绳卡固接时，绳卡数量与钢丝绳直径有关，见表1。
工作绳卡数量不得少于3个，此外还应在尾端加一个安全绳卡。
绳卡间距不小于钢丝绳直径的6倍，绳头距安全绳卡的距离不小于140mm，并用细钢丝捆扎。
绳卡滑鞍放在钢丝绳工作时受力的一侧，U型螺栓扣在钢丝绳的尾端，不得正反交错设置绳卡，见上图。
表4与钢丝绳直径匹配的绳卡数
钢丝绳直径mm
<10
≥10～20
≥21～26
≥28～36
≥37～40
最少绳卡数目
3
4
5
6
7
4.5安装牵引绳及受料斗架
（1）卷扬机安装牵引钢丝绳卷绕在卷筒上的安全圈数应不少于3圈。
钢丝绳末端固定应可靠，在保留两圈的状态下，应能承受1.25倍的钢丝绳额定拉力；
（2）用调整导向轮位置的方法，使牵引钢丝绳从卷筒下方绕入卷扬机，以保证卷扬机的稳定；
（3）应尽可能保证钢丝绳绕入卷筒的方向在卷筒的中部与卷筒轴线垂直，以保证卷扬机受力的对称性，这样能使钢丝绳圈排列整齐，不致斜绕和互相错叠挤压，在使用过程中不因受侧向力而发生摆头；
（4）卷扬机与最后一个导向轮的最小距离不得小于25倍卷筒长度，以保证当钢丝绳绕到卷筒一端时，与中心线的夹角不大于1.5°；
（5）总体调试及运行。
4.6穿索
（1）在穿索之前将上、下锚点锚杆安装制作完毕，且强度达到要求。
（2）将卷扬机在现场就位安装完毕，并用锚杆将其锚固固定，锚固强度达到要求。
（3）直接利用卷扬机上的Ф14钢丝绳用作牵引绳，用钢丝同承重索绑扎，然后牵引至上锚点，穿越锚筋束，用绳卡将承重索固定、夹接。
绳卡间距满足要求。
（4）在下锚点处将承重索穿越锚筋束，用导链将承重索尽可能的拉直，最后用绳卡将承重索固定、夹接。
绳卡间距满足规范要求。
4.7施工前试运行
试运行包括卷扬机空载试运行、缆索动载试运行。
（1）卷扬机空载试运行：
主要检验卷扬机机械和电气设备运行情况，应保证卷扬机运行平稳，无异常现象。
在空载下将卷扬机打开，在各种速度下正向、反向各运行3min。
（2）缆索动载试运行：
主要检验动载下卷扬机机械和电气设备运行情况，检验金属结构的承载能力。
实验荷载分别是100%和110%的额定荷载，试验时，将起吊重量分别达到额定荷载的100%、110%，然后开启卷扬机，用牵引索牵引全程往返三次，每循环一次中间间隔10分钟。
5、劳动力使用计划
表5劳动力使用计划
序号
工种
使用人数
1
钻工
4
2
汽车司机
2
3
修理工
2
4
电工
4
5
电焊工
2
6
卷扬机操作工
4
7
普工
8
8
管理人员
4
9
合计人数
30
6、主要施工设备
表6主要设备表
序号
设备名称
规格
单位
数量
备注
1
手风钻
TY24
台
4
锚杆造孔
2
灌浆泵
BW100/100
台
2
注浆
3
吊车
8T
辆
2
吊运卷扬机
4
电焊机
BX3-500
台
2
焊接锚杆
5
运输车
5T
辆
2
拉运卷扬机
6
对讲机
部
6
通讯工具
7
滑轮
5T
个
10
7、安全质量保护措施
（1）在施工过程中，划分区域进行警戒，明确安全责任人，设专职安全员进行监控。
区域内进行封闭施工管理，闲杂人等不得进入。
（2）开机前应先检查制动器性能、钢丝绳接头、各紧固件及机体安装情况，发现不正常情况应立即排除。
（3）卷扬机不准超载操作。
（4）由于钢丝绳额定拉力为基准层最大静拉力，所以当钢丝绳超过基准层缠绕时，应按使用说明书中的规定进行。
（5）工作中突然断电时，应将控制器手柄或按钮置于零位，如果钢丝绳处于张紧状态，司机不得离开操纵位置。
（6）操作应按指挥信号进行，但对紧急停车信号，不论何人发出，都应立即执行。
（7）作后钢丝绳处于放松状态，切断电源，封闭电源开关。
（8）交接班时应作好记录，如有未排除故障必须通知接班司机。
（9）卷扬机不得用于运送人员。
（10）严禁用人力打开电力控制的制动器实行溜放。
（11）卷扬机上外露运动件，如开式齿轮、联轴器、皮带轮等。
凡在正常操作条件下有可能造成事故时，应设防护罩。
（12）露天工作的卷扬机应设置防雨棚，防雨棚设置后应不影响司机的操作和检查。
（13）卷扬机用于起吊重物时应安装上升超行程限位开关。
8、附件
《右岸水垫塘自然边坡Y1、Y2区卷扬机安装布置图》DB-技[2015]-078-1/1。
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