浅谈长斜井滑模施工安全保障技术措施.pdf

95浅谈长斜井滑模施工安全保障技术措施小广亮张曦彦/中国水利水电第十二工程局有限公司【摘要】在水利工程施工中，陡倾角、大直径长斜井混凝土衬砌施工是水电站地下工程施工中安全管理难度最大的项目，传统的施工方式已无法满足当前国家对生产安全的管理要求。抽水蓄能电站机组已逐步向高水头方向发展，对长斜井施工安全管理也带来了新的挑战和考验。本文阐述了长龙山抽水蓄能电站超长斜井滑模施工采取的有关安全保障技术措施，这些措施在实施时得到了成功的应用。【关键词】长斜井滑模施工折抽水蓄能电站1概述长龙山抽水蓄能电站位于浙江省安吉县境内，紧邻已建天荒坪抽水蓄能电站，地处华东电网负荷中心，工程装机规模为2 10 0 MW（6 X 3 50 MW）。电站的最大发电水头为7 55.9m，居在建抽水蓄能电站世界第一；单段斜井长度43 5m，是目前国内在建抽水蓄能电站最长的单段斜井。工程引水系统采用三洞六机斜井式布置，引水上斜井轴线间距3 2 43.50 3 m，斜井倾角为58高差约3 7 0 m，上覆岩体厚度为8 5410 m。引水隧洞开挖断面为直径7.0 m、底宽5.8 m的马蹄形断面，衬砌后断面为直径6.0 m的圆形，衬砌混凝土为C25W8F100。确保长斜井滑模施工作业过程中的安全已成为工程施工的重点，也是难点。2滑模提升系统长龙山抽水蓄能电站工程采用的滑模提升系统由滑模装置、运输系统及电气控制系统等组成。其中斜井滑框倒模装置为一行走台车，采用钢结构制作，主要由模体结构、行走系统、牵行系统组成，总重约45t。运输系统主要为运输小车，小车自重3.3 7 t，其运行轨道与滑模为同一轨道。电气控制系统由监控、通信控制及绞车控制组成。以下重点介绍滑模装置。（1）模体结构。主要由主梁及支腿、模板、浇筑、抹面及尾部5个施工平台组成，分别承担不同的施工功能。（2）牵行系统。上斜井混凝土衬砌滑模模体上采用2套液压提升系统（LSD1000）牵引2 束钢绞线提升模体。该系统由2 台连续拉伸式液压千斤顶、液压泵站、控制台、安全夹持器、构件夹持器等组成。液压千斤顶固定在主梁上，安全夹持器固定在千斤顶前的桁架横梁上，钢绞线通过构件夹持器与主梁相连。液压泵站通过高压油管与千斤顶连接。通过控制台操作液压泵站及千斤顶进行工作。液压泵站设有截流阀，可控制千斤顶的出力，防止过载。通过2 台连续拉伸式液压千斤顶抽拔锚固在上弯段顶拱的2 束钢绞线，牵引模体滑升。滑模体上布置有模板，通过模体滑升实现混凝土浇筑。模体受力方向与斜井轴线平行。钢绞线为17 标准型，每束钢绞线为9根，钢绞线固定端锚固在上弯段顶拱围岩中。3主要施工方法引水上斜井衬砌滑模采用液压提升系统滑升，模体下部设置轨道。人员、材料采用12 t绞车牵引运输小车至作业面。整个引水上斜井混凝土浇筑分下部首仓段和上部滑升段两部分。在引水上斜井扩挖前完成牵引锚索孔施工，锚索孔直径13 0 mm，人岩角度58，锚索孔人岩15m，采用潜孔钻机或锚固钻机造孔。每条引水斜井安装2 束锚索，锚索长度46 0 m。每束锚索有9根，一根有7 股。利用人工将单根锚索另一端慢慢沿轨道放至斜井底部，按编号顺序依次排列固定在洞壁锚筋上。锚筋上设置9个绳槽，防止钢绞线弯折。入岩段锚索安装好后，用水灰比0.380.45的纯水泥浆进行灌浆，浆体强度不低于35MPa（7 d）。在装人千斤顶前须对索体进行仔细检查与理顺，不可出现扭转现象。每条引水上斜井衬砌混凝96地基与基础处理工程土采用1套连续拉伸式液压千斤顶一钢绞线斜井滑模系统（简称LSD斜井滑模系统）进行施工。具体施工步骤如下：安装尾部平台架安装尾部平台的工字钢龙骨和花纹钢板平台安装水电配套设施调试液压电气系统试爬升模板至已绑扎钢筋的浇筑位置安装模体下部堵头模板仓面验收浇筑第1层30cm厚混凝土停歇3 0 min浇筑第2 层3 0 cm厚混凝土操作LSD液压提升机构提升模板5mm左右浇筑第3 层3 0 cm厚混凝土停歇3 0 min操作LSD液压提升机构提升模板5mm左右浇筑第4层3 0 cm厚混凝土停歇3 0 min操作LSD液压提升机构提升模板3 0 mm左右斜井滑模进人正式施工循环阶段的顺序组织生产。4施工中存在的风险长斜井滑模施工应用的施工技术非常多，整个滑模运行体系施工布置复杂，场地狭小，施工安全风险高，施工难度大。施工作业人员上、下斜井均要利用有轨载人台车，台车使用频率高，卷扬机运行时间长，钢丝绳及托轮的长期磨损都是潜在的安全隐患。稍有不慎就有可能发生高处坠落和物体打击，载人台车钢丝绳断裂失控，载人台车卷扬机飞车失控、触电、牵引钢丝绳断裂等安全事故。因此，陡倾角、大直径长斜井滑模施工的安全保障技术措施就显得尤为重要。5安全技术保障措施（系统安全装置）长斜井滑模施工是个重大危险源，而运输小车和整个提升系统则是最大危险源，为确保运输小车和整个提升系统的安全运行，保障施工作业人员人身安全，主要采取了以下安全技术保障措施。5.1运输小车安全技术保障运输小车的制动装置采用双向制动模式，即控制开关分别设置在上平段及斜井中的滑模台车和运输小车上。正常情况下，由设在上平段的开关对台车及运输小车进行控制。在紧急状态下，则由设在台车、运输小车上的开关进行制动及运行控制。运输小车从小车横梁处设置钢丝绳与1台12 t绞车相连，当1根钢丝绳断裂时，另1根钢丝绳能承受小车的全部荷载。绞车安装钢丝绳时，2 根钢丝绳松紧度要完全一致。为解决钢丝绳在卷筒内运行盘绕时还会存在微小差异，在运输小车的吊点部位安装了2 根液压平衡油缸，确保运输小车在运行过程中钢丝绳不被损坏。为防止被牵引的运输小车超载或在运行过程中出轨卡住轨道，钢丝绳被拉断造成运输车坠落的重大安全事故，专门开发了XSB-1/A型测力超载安全保护装置。超载安全保护装置由两部分组成：一是在一套（两只）滑轮组件的基础上安装了压力传感器；二是压力数据可在绞车操作平台上显示。采用微电脑控制技术，通过荷重超限继电器动作来控制电源。5.2提升系统安全技术保障（1）双牵引系统。为防止发生断绳坠落事故，每条斜井采用专门定制的同轴双筒快速绞车，利用同轴双筒的同步性，将2 根3 2 mm550m钢丝绳分别卷在2 个卷筒内，经过2 组改向滑轮，将2 根钢丝绳头分别固定在运输小车的2 个吊点上。这样即使遇到意外情况，1根钢丝绳断损，另外1根还起作用，达到双保险的目的。虽然是同轴双筒卷扬机能使2 根钢丝绳在盘绕时达到基本同步，但由于钢丝绳在卷筒内运行盘绕时还会存在微小差异，从而会导致牵引运输小车的2 根钢丝绳有松紧之差。为解决这个问题，专门在运输小车的2 个吊点部位安装了2 根液压平衡油缸，每根活塞杆的有效伸缩长度为1m。在安装的时候将2 根活塞杆的活塞放在中部位置，并在缸筒的前部（小腔内）注满液压油，将2根油缸液压胶管相连接，2 个缸筒的后部（大腔内）则不用加注液压油，留有一呼吸孔。这样当卷扬机牵引过程中发生2 根钢丝绳不同步时，受力比较大的钢丝绳就将活塞杆拉出来，这时这根油缸内的液压油通过胶管将另1根活塞杆往反方向自动推进，使2 根钢丝绳始终处于均衡的张紧状态。（2）无线遥控急停装置。由于采用的是绞车和液压千斤顶牵引，为防止滑模台车及牵引运输小车在斜井轨道运行过程中发生意外情况，台车、小车上的指挥人员除配备手持对讲机外，专门配置一套YK10004型无线遥控器及相配套的JD220-3PC型智能控制器。在运行途中的任意位置，指挥人员通过操作无线遥控器上的停机按键，智能控制器即可控制绞车立刻停机，以防止意外事故的发生。（3）激光测距报警器。由于斜井上部绞车操作员无法准确判断运输小车何时到位，为防止运输小车往下运行时碰到滑模台车，在滑模台车上针对运输小车安装了一台LDM-S-0090型激光测距报警器。激光测距报警器安装在滑模台车上，可随滑模台车的升降而升降。探测头对准斜井轨道的上方，在运输小车上对准探测头的部位装有一块40 0 mm400mm的激光反射板，将测距范围调整到6 15m。当运输小车运行到距滑模台车15m时，卷扬机操作员面前的报警器响起，提醒他注意查看监控电视，并做好停机准备。（4）闭路电视监控系统。为了便于上平洞卷扬机操作员了解运输小车在斜井中的运行情况，安装1套MO-DEC-AS-21A型闭路工业电视监控系统，对运输小车的运行过程，到位情况等进行实时监控。监控系统主要包括1台监视器、3 4个摄像头和信号传输线路。监视97浅谈长斜井滑模施工安全保障技术措施器安装在上平洞卷扬机操作台前方，在上平洞平台井口和台车上平台各安装摄像头。（5）无线视频监控系统。无线视频监控系统由无线视频探头、无线视频接收器、视频显示器组成。无线视频探头安装在运输小车的上下方，无线视频接收器安装在上弯段顶部，并用连线与上（中）洞控制台显示器连接。通过该系统对运输小车的运行过程进行实时监控，解决了闭路电视监控系统无法对运输小车的运行过程监控的问题。（6）测力超载安全保护装置。为防止被牵引的运输小车超载或在运行过程中出轨、卡轨，钢丝绳被拉断造成运输小车坠落的重大安全事故，安装一套XSB1/A型测力超载安全保护装置。测力超载安全保护装置由两部分组成：在1套（两只）滑轮组件的基础上安装了4只5t压力传感器；配置1台电子数显报警控制仪。它的基本原理是：将双滑轮测力超载安全保护仪安装在引水上平洞与斜井的人口处，牵引系统的2 根钢丝绳经过这2 只滑轮改向后进人倾角58 的斜井牵引运输小车。这时运输小车的全部重量数据经压力传感器测定并经数字报警控制仪电子分析处理，会即时显示运行状态下的实际拉力值。它的主要作用是：当载重量达到设定的额定值或在运行途中卡轨导致牵引力瞬间提高到90%时报警器响起，达到10 0%时将自动控制绞车停机，额定重量可根据需要设定。（7）行程限位器。在斜井轨道的上止点及滑模体前部约2 m处各安装了两只行程限位器以防止运输小车运行超过上止点或下止点时造成安全事故。6结语国家“十四五”规划要求，国内抽水蓄能电站将被大批量核准开工建设。抽水蓄能电站的陡倾角、大直径长斜井的施工安全问题始终是水利工程施工的重点和难点。长龙山抽水蓄能电站长斜井滑模施工刷新了国内抽水蓄能电站第一长斜井安全施工的记录，其安全保障技术措施的实践和探索，值得类似工程借鉴。