缆索吊机施工工艺在堆石混凝土工程中的应用.pdf

水利水电技术第4 4卷2 O 1 3年第 2期 缆索吊机施工工艺在堆石混凝土 工程中的应用 梁必块 ，朱建生 ( 1 ．江西省水利规划设计院，江西 南昌3 3 0 0 2 9 ；2 ．中国水利水电第／ k S - 程局有限公 司，湖南 长沙4 1 0 0 0 7 ) 摘要 ：大龙潭水库大坝堆石混凝土加 固工程索道施工在堆石混凝土应用中当属首例。文中分析 了该 加 固工程缆索吊机施工的设计及其运行方式，并介绍了其优势、劣势，旨在为解决同类工程无法安装 大型设备、施工 困难的难题提供 了一种新的思路 。同时，这种施工工艺具有广泛的借鉴意义和工程先 例示范作用。 关键词 ：缆索吊机 ；堆石混凝土施工 ；大坝加 固；大龙潭水库 中图分类号 ：T V 5 3 文献标识 码 ：B 文章编号 ：1 0 0 0 - 0 8 6 0 ( 2 0 1 3 ) 0 2 - 0 0 7 8 - 0 4 Ap p i i c a t i o n o f t e c h n o l o g y o f c a b l e wa y c r a n e t o c o n s t r u c t i o n o f r o c k - fi l l e d c o n c r e t e p r o j e c t L I A N G B i j u e ， Z H U J i a n s h e n g ( 1 ． J i a n g x i P r o v i n c i a l Wa t e r C o n s e r v a n c y P l a n n i n g a n d D e s i g n i n g I n s t i t u t e ，N a n c h a n g 3 3 0 0 2 9 ， J i a n g x i ， C h i n a 2 ． S i n o h y d r o B u r e a u 8 C o ． ， L t d ． ，C h a n g s h a 4 1 0 0 0 7 ，H u n an ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y o f e a b l e wa y c r a n e f o r t h e r o c k - fi B e d c o n c r e t e b a s e d s t r e n g t h e n i n g o f t h e d a m f o r Da l o n g — t a n R e s e r v o i r i s j u s t t h e fi r s t t i m e o f i t s a p p l i c a t i o n t o t h e c o n s t ruc t i o n o f t h e r o c k — fi l l e d c o n c r e t e ．The d e s i g n o f t h e c o n s t ruc t i o n w i t h t h e c a b l e w a y c r a n e for t h e s t r e n gt h e n i n g p r o j e c t a n d i t s o p e r a t i o n m o d e a r e a n al y z e d h e r e i n al o n g w i t h t h e d e s c r i p t i o n o n i t s a d v a n t a g e a n d d i s a d v a n t a g e ，S O a s t o p r o v i d e a n e w c o n c e p t t o s o l v e t h e p r o b l e ms t h a t l a r g e c o n s t ruc t i o n e q u i p me n t c a n n o t b e i n — s t al l e d t h e r e i n a n d t h e n t h e c o n s t ruc t i o n i s d i ffic u l t fo r t h e s i m i l a r p r o j e c t ．S i m u l t a n e o u s l y ， t h i s c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y h a s a w i d e s i g n i fi c a n c e o f r e f e r e n c e a n d a p i o n e e r r o l e f o r t h e c o n s t ruc t i o n c o n c e r n e d ． Ke y wo r d s ：c a b l e w a y c r a n e ；c o n s t ruc t i o n o f r o c k — fi l l e d c o n c r e t e ；d a m s t r e n gth e n i n g ；Dalo n g t a n Re s e r v o i r 1 工程概况 1 ． 1 工程简述 大龙潭水库位于安徽省岳西县境内，潜水干流上 游寨家河上。坝体为浆砌石抛物线型双曲拱坝，最大 坝高6 4 ． 5 In ，坝顶弧长 1 8 5 ． 4 9 m，底厚 1 3 ． 0 m，顶 厚3 ． 0 In。大坝基岩面高程2 6 7 ． O 0 m，校核洪水位高 程 3 3 0 ． 5 0 m。 工程于 1 9 9 1年开工修建，1 9 9 5年建成投入使 用，由于各种原因，水库建设及运行期间逐渐出现了 一 些裂缝、渗水等病险问题，破坏了拱坝完整性，危 及大坝安全；针对工程存在的若干问题，组织相关专 家讨论决定对大坝坝体进行加固设计 ，在拱坝下游背 水面采用堆石混凝土( 以下简称 R F C) 加厚坝体 。 1 ． 2 应用背景 该工程项 目的地理位置较为特殊 ，主要体现在以 下几点。 ( 1 ) 从河道开辟的进场公路狭窄且基础不牢 固， 大型器械设备装运进场困难；并且坝下基坑的施工作 业面积狭小，给大型设备的安装运行带来极大的不便。 ( 2 ) 由于大型设备安装运行不便 ，初始采用长臂 挖机进行低坝段施工 ，随着坝面高程的上升和仓面弧 长的加大，长臂挖机运送石料进仓时的臂展角度达到 收稿 日期：2 0 1 2 — 1 2 - 2 8 作者简介 ：梁必块 ( 1 9 7 3 一 ) ，男 ，高级工程师 。 Wa te r Re s o u r c e s a n d Hy d r o p o w e r En g i n e e r i n g V o 1 ． 4 4 No ． 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 梁必块， 等∥缆索吊机施工工艺在堆石混凝土工程中的应用 同时运行下游面斜拉卷扬机 ，将吊篮拉出仓面 ，到一 定位置后，仅运行起重卷扬机。 2 ． 3设计参数 两岸缆索地锚布置高程分别为 ：左岸布置高程约 3 7 1 ． 0 m，右岸布置高程约 3 6 7 ． 0 m。两岸地锚深 3 m， 埋设方式为横档木加槽钢 ，混凝土埋石 ，水泥砂浆灌 浆处理。 2 ． 4 设备安装 缆索起重机安装工艺流程如图 4所示。 吊装系统设计 I 施工准备 I 地锚施工 J 布索 l 吊装设备检查 l 试吊 图4 缆索起重机安装工艺流程 吊装的主要系统必须在两岸地锚 、卷扬机基础完 成以后才能实施，同时进行斜拉索锚点施工，预计用 时2 0 d 可完成；布索施工计划 1 5 d 完成，同时进行 卷扬机安装及 吊装设备安全检查 ，完成该系统的安装 及试运行耗时 5 d完成 。 2 ． 5 安全事项 ( 1 ) 缆索 吊机拼装时随时注意结构稳定 ，拼装完 毕并试吊合格后须制定详尽的安全使用规则并悬挂于 吊机醒 目处 。起吊重物时须严守“ 三不吊” 原则 。 ( 2 ) 缆索 吊机 绳索 穿挂 安 装 时 ，缆 索 的打 梢 ， 过缆及临时联结与锚 固须稳妥可靠 ，严 防绳索脱 落 摔伤 人。 ( 3 ) 吊装施工必须进行试运转，并对各个系统进 行监控，及时处理出现的异常情况 。不得让 吊装系统 带病运转。 ( 4 ) 吊装系统进行 吊装作业时必须统一指挥 、统 一 行动 ，不得随意干、蛮干。 3 缆索吊机施工优势 采用缆索 吊机设备进行堆石施工，较好的解决了 大龙潭项 目地理位置复杂的难题。 ( 1 ) 缆索 吊机设备运输方便 ，普通 的道路即可运 送设备进场 。 ( 2 ) 对坝下基坑的作业面积要求很小，与本工程 的特点十分吻合。 ( 3 ) 与塔 吊相 比缆索 吊机 的安装不需 要配置 紧 密的施工设备 ，便利且快捷 ；由于是架空作业 ，所 以对大坝其余部位的施工没有影响，可以同步进行 作业。 ( 4 ) 缆索吊机采用架空起重进行作业，无需在山 体上铺设新的上坝道路 ，不仅节约了工期 ，还可以通 过缆索运送模板 、钢筋等 材料 ，包括堆石混凝 土浇 筑 ，可谓是一举多得。 ( 5 ) 本工程方量小 ，资金投入量不大，缆索吊机 堆石入仓相 比修建上坝公路使用挖机堆石入仓要节约 成本且做到 了资源的最大优化配置，且缆索吊机设备 在高空移送作业 的机动性 、灵活度都相对塔 吊较高 ， 且单次堆石循环耗时较短，堆石成本较低。具体数据 分析如表 1所列。 结果表明 ，堆石设备 中挖机 的堆石方式单价最 低 ，索道居中，塔吊最高 ，但本工程无法实现铺设施 工上坝道路而不能一直采用挖机堆石人仓 ，故以下仅 重点对 比索道与塔 吊堆石入仓成本。 根据各种设备在堆石混凝土技术 的应用中统计得 的堆石效率数据，结合表 1 统计得出单方堆石成本见 如表 2所列。 表 1 施工单价统 计 ( 1 d ) 设备成本 人工成本 项目 设备 合计 配备成本 编号 类型 数量 租金 维护 小计 司机数量 司机成本 普工数量 普工成本 小计 ／ 兀 ／ 兀 ／ 台( 套 ) ／ 兀 ／ 兀 ／ 兀 ／ 个 ／ 兀 ／ 个 ／ 兀 ／ 元 A 自卸车 1 1 0 0 2 5 1 2 5 2 1 2 0 0 O 2 4 0 3 6 5 B 挖机 1 3 0 0 4 0 3 4 0 2 1 5 0 5 1 2 O 9 0 o 1 2 4 0 l 6 0 5 C 缆索吊机 1 1 8 O 2 O 2 0 0 4 1 8 O 6 1 2 0 1 4 4 0 l 6 4 0 2 8 8 0 D 塔吊 1 8 0 0 5 0 8 5 0 2 2 o o 7 l 2 O l 2 4 0 2 0 9 0 3 3 3 0 注：配备成本为自卸车配备挖机搭配总费用或缆索吊机、塔吊分别配合挖机搭配总费用，各自 再加上人工成本所得总和，且 1 d以白班及夜班 计 。 8 0 水利水电技术第 4 4卷2 O 1 3年第2期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 2单方堆石成本统计 项 目 设备 数量／ 堆石效率 施工用 时 施工单价 堆石成本 编号 类型 台( 套 ) ／ m3． h 一 ／ d- m一 ／ 元 d ／ 元 ． m一 B 挖机 1 2 0 ． 5 0 ． 0 0 2 4 1 6 0 5 3 ． 8 5 C 缆索 吊机 1 1 6 ． 8 0 ． 0 0 3 0 2 8 8 0 8 ． 6 4 D 塔 吊 l 1 8 ． 5 0 ． 0 0 2 7 3 3 3 0 8 ． 9 9 注 ：1 d按 2 0 h计 。 结果表明 ，在本工程应用 中，在无法使用挖机堆 石入仓的条件下 ，采用缆索吊机堆石为工程节约了经 济成本 ，以上数据表明缆索吊机堆石成本较塔吊堆石 成本降低 了4 ％ 。 4 缆索吊机施工劣势 4 ． 1 适用范围 受结构设计 的影响，部分区域需配置转 向定滑轮 支撑固定在老坝体上，斜拉至指定部位才能进行堆石 人仓 ，而此工程 中老坝体溢流面部分 ，因人工无法安 置转向定滑轮而无法进行堆石入仓；且若加厚坝体的设 计宽度小于 3 m时也不宜使用 ，否则随着块石入仓难度 的加大，将大幅增加缆索吊机设备的堆石时间及成本。 堆石临近坝顶部位 时还需要空 出一段安全距 离 ( 2— 3 m) ，如此缆索 吊机才 能将 吊篮倾倒从 而卸下 石料，但同时也导致 了堆石高度达不到坝顶位置， R F C浇筑达不到坝顶，这就给缆索吊机的应用发展 带来 了一定的局限性 ( 见图 5 ) 。 4 ． 2施工效率 ( 1 ) 从安装 、成本等多方 面来考虑 ，缆索吊机设 备不利于同时使用两套或以上数量 ，所以其不像塔吊 或挖机可以同时使用几套 ，这从本质上导致了缆索 吊 机堆石 的最优效率较低 。 ( 2 ) 由于缆索吊机是通过在旧坝体上沿着坝轴线 梁必块 ， 等∥缆索吊机施工工艺在堆石混凝土工程中的应用 图 5 仓面太过狭 窄制 约了缆 索吊机堆石进 度 方 向安装的若干个定滑轮装置将吊斗提升至仓面 ，因 此仓面也根据定滑轮的数量分为了若干个 区域 ，每一 个 区域结束堆石后需要更换定 滑轮装置 ，需要 花费 2 0～ 3 0 m i n ；另外 ，钢丝绳与卷扬机 、老坝体 、山体 等多处地方频繁摩擦，磨损迅速， 需要定期对钢丝绳 进行安全检查 ，如有不合格立马更换 ，耗时更长达到 2 h以上 。 ( 3 ) 单次堆石循环运送 的石料较重 ，对其施工操 作不熟悉 的工人如果指挥和操作不当，任何一个环节 的不注意都有可能导致整个施工过程的延缓 。 5结论 大龙潭水库 的缆索吊机施工在堆石混凝土技术方 面是首次应用，结合本工程来看，缆索吊机设备的运 用对地形适应性强 ，且在本工程的应用 中综合而言节 约了经济成本 ，为解决 同类工程无法安装大型设备 、 施工困难的难题提供 了一种新的思路 ，具有广泛的借 鉴意义和工程先例示范作用。 ( 责任编辑于尧尧 ) ●⋯ ● ⋯ ●⋯ ● ⋯ ●⋯- ●⋯ ● ⋯ ●⋯ ● ⋯ ●⋯ ● ⋯ ●⋯- ● ⋯ ●⋯ ● ⋯ ●⋯ ● ⋯ - ●⋯ ● ⋯ ●⋯ ● ⋯ ●⋯ ● ⋯ - ●⋯- ● ⋯ ●⋯ ● ⋯ ●⋯ ● ⋯ ●⋯ ● ⋯ ●⋯ ● ⋯ ●⋯ ● ⋯ ●⋯ ●⋯ ● ⋯ ●⋯- ●⋯ ●⋯ ● ⋯ ●⋯ ● ⋯ - ●⋯ ● ⋯ ●⋯ ● ( 上接 第 7 7页) 率的重要途径。官地水 电站开发完成 的“ 碾压混凝 土 坝施工质量与进度实时控制系统” ，在国内首次实现 了对碾压混凝土坝施工质量与进度的实时监控。近年 来 ，我国水电工程建设事业发展迅速 ，碾压混凝土坝 建设方兴未艾 ，官地水 电站开发的碾压混凝土坝施工 质量与进度实时控制技术在我国碾压混凝土坝建设和 水 电开发中具有广阔的推广应用前景 。 参考文献 ： [ 1 ] 陈广平 ．贵州北盘江光照水电站大坝碾压混凝土施工质量控制 水利水电技术第4 4卷2 0 1 3年第 2期 [ J ] ．人 民珠江 ，2 0 0 9 ( 4 ) ：5 5 — 5 7 ． [ 2 ] 宁钟 ，张建 ．龙滩 大坝碾 压混凝 土质 量控制 的关键要 素 [ J ] ． 水力发 电，2 0 0 7，3 3 ( 4) ：6 9 - 7 2 ． [ 3 ] 彭兰波 ．梯子洞水 电站大 坝碾压混凝 土施工质 量控制 f J ] ．人 民长江 ，2 0 0 9，4 0 ( 1 ) ：1 0 4 — 1 0 6 ． [ 4 ] 黄声享 ，刘经南 ，吴晓铭 ．G P S实时监控系统及其在土石坝施 工 中的初步应用[ J ] ．武汉大学学报 ，2 0 0 5 ，3 0 ( 9 ) ：8 1 3 ． 8 1 6 ． [ 5 ] Z h o n g D e n g H u a ， C u i B o ， L i u D o n g H a i ，e t a 1 ． T h e o r e t i c a l r e s e a r c h o n c o n s t r u c t i o n q u a l i ~ r e a l t i me mo n i t o rin g a n d s y s t e m int e g r a t io n o f c o r e r o c k fi l l d a m[ J ] ．S c i e n c e i n C h i n a S e ri e s E - T e c h n o l o g i c al S c i — e n c e ， 2 0 0 9， 5 2 ( 1 1 ) ： 3 4 0 6 — 3 4 1 2 ． ( 责任编辑欧阳越 ) 81 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m