20t固定式缆机设计施工方案Word文件下载.docx

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总监理工程师：

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。

20T固定式缆机

设计及施工方案

批准：

审核：

校核：

编写：

1.设计简介

xx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1

2.2承载索张力计算

1.跨中自重统计

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Hmax

Hmax=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T

T=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

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=23.746cm2

δ=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㎏/㎝2

P=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=KAsfptk

K——锚杆强度利用率系数，取0.65

As——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×

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：

………………………………………………

（1）

………………………………………………

（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=2.28m

对于

（2）时，代入数据得Ln2=1.8×

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=6.364t

f0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=46mm

m

4×

400

2

牵引钢绳

6×

37+1

d=24mm

1400

3

起重钢绳

d=21.5mm

800

4

牵引卷扬机

8t双向卷扬机

台

5

起重卷扬机

8t卷扬机

吊钩

个

7

主索线夹

Y-45

只

85

8

转向滑轮

拉力10T

10

9

锚杆

φ25×

3m

根

54

石方开挖

m3

500

11

浆砌石

100

12

砼

80

4.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。

4.2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