窦建怀
中国水利水电第十二工程局有限公司 浙江杭州 310004
摘要：两河口水电站位于施工区海拔高度2500m～3300m，属川西高原气候区，气候多变、高寒缺氧、低气压、强紫外线、干燥多风、昼夜温差大，对于混凝土施工的要求强度高。本文对高边坡作业工作面下，如何便捷、安全、低成本的进行垂直运输，进行了简要的分析的讨论。
关键词：两河口水电站；高原地区；混凝土垂直运输；施工管理
1.工程概况
两河口水电站位于四川省甘孜州雅江县境内的雅砻江干流上，施工区海拔高度2500m～3300m，属川西高原气候区，气候多变、高寒缺氧、低气压、强紫外线、干燥多风、昼夜温差大，不利的区域自然环境条件导致人员、机械降效20%～30%。冬季低温期（12月～1月）昼夜最大温差可达20℃，极端最低温度-15℃以下，对混凝土浇筑施工影响很大。
2.技术要点
由于工程项目的特殊性，混凝土运输至工作面施工难度大，在垂直运输上拟采用搭设钢管井字架结合钢管运输轨道的方式进行混凝土的垂直运输。
2.1 主要技术指标及参数
2.1.1 井字架主要技术指标及参数
1）电动葫芦型号及技术参数：
（1）额定提升重量：1000kg；
（2）最大提升高度：80m；
（3）提升（运行）速度：5.5m/min；
（4）电机功率：1.5kv；
（5）钢丝绳规格：D-12；
（6）整机重量：65kg；
2）吊料车主要规格：
吊料车采用手推车，最大自重不超过50kg。
3）井字架搭设参数
井字架采用φ48，δ=3.5mm的钢管搭设，间排距及步距为均1.5m，轨道宽度为0.45m，长度为25m。分内外两种型式进行布置，外吊井字架搭设高度为15m，共搭设3组，内吊井字架搭设高度23m。
4）电动葫芦固定型式
电动葫芦固定在地面上，采用4根φ25，L=1.5m，入岩1.0m的锚杆进行固定。
2.1.2 钢管混凝土运输轨道主要技术指标及参数
1）电动葫芦型号及技术参数：
（1）额定提升重量：1000kg；
（2）最大提升高度：80m；
（3）提升（运行）速度：5.5m/min；
（4）电机功率：1.5kv；
（5）钢丝绳规格：D-12；
（6）整机重量：65kg；
2）运料斗车主要规格：
采用铁皮焊接而成，长×宽×高=0.8m×0.45m×0.6m，底部安装有4个滚动轴承，设计重量不大于100kg。
3）运输轨道主要参数：
运输轨道沿坡面布设，坡比为1：0.5，采用φ48，δ=3.5mm的钢管焊接而成，采用2根钢管并排搭设，轨道宽度为0.45m，长度为28m。轨道钢管下部支撑钢管间距为2.0m。
4）电动葫芦固定型式：
电动葫芦固定在承重排架上，承重排架间排距为1.2×1.4×1.7m。
2.2 井字架设计
2.2.1 吊料车设计
吊料车采用手推车，最大自重不超过50kg，设计混凝土吊重125kg。
1）吊料车正常运行时：
F=G2=1.75KN；
2）吊料车启动时：
吊料车运行速度为5.5m/min，即0.092m/s，启动时间按0.1s计算，加速度α=ν/t=0.092/0.1=0.92m/s2。
F=G+mα=1.75+0.175×0.92=1.911KN。
2.2.2 钢丝绳选择
钢丝绳选用φ12的1670Mpa级6×37+1FC天然纤维芯钢丝绳绳。根据建筑施工计算手册《结构吊装工程》中查知：
φ12钢丝绳的容许拉力为：
F—钢丝绳的容许拉力（KN）
d—钢丝绳直径（mm）
k—安全系数，计算取5。
钢丝绳重量按25m×0.498kg/m=12.45kg（φ10钢丝绳单位重量为0.498kg/m）。故钢丝绳最大拉力为F=1.911+0.125=2.036KN（按运料斗车启动时计算），小于钢丝绳容许拉力12.24KN，φ12钢丝绳满足要求。
2.2.3 电动葫芦选择
电动葫芦固定在地面上，采用4根φ25，L=1.5m，入岩1.0m的锚杆进行固定。
根据钢丝绳计算，电动葫芦受到最大拉力为2.036KN，小于电动葫芦提升重量10KN，电动葫芦满足要求。
以下进行1根φ25钢筋锚杆的抗拉拔承载力计算：
下锚点单根锚杆参数：
φ25钢筋（锚杆孔孔径50mm）；入岩1.0m；M30砂浆灌注；岩石（较硬岩）与砂浆的粘结强度特征值为550kpa。
根据粘结力计算单根锚杆抗拔承载力特征值Rt：
Rtmax＝3.1415×d1×L×f/K1=43.2KN
d1=50mm 锚杆孔孔径；
L＝1000mm 入岩深度；
f＝550Kpa 岩石与砂浆的粘结强度特征值；
K1=2 工程抗力系数。
4根锚杆抗拉拔承载力172.76KN，锚固力共172.76KN，大于钢丝绳拉力2.036KN。
2.2.4 井字架架体设计
井字架采用φ48，δ=3.5mm的钢管搭设，间排距及步距为均1.5m，轨道宽度为0.45m，长度为25m。分内外两种型式进行布置，外吊井字架搭设高度为15m，共搭设3组，内吊井字架搭设高度23m。
1）挂滑轮钢管强度计算：
钢管最大弯矩为钢管自重均布荷载及钢丝绳拉力集中荷载产生的弯矩。
（1）钢管自重均布荷载产生的跨中最大弯矩为：
挂滑轮轨道钢管挠度满足要求。
2.3 混凝土运输轨道设计
2.3.1 运料斗车设计
用料斗车采用铁皮焊接而成，长×宽×高=0.8m×0.45m×0.6m，底部安装有4个滚动轴承，设计重量不大于100kg，设计混凝土运输重量300kg，共400kg，即4KN。用料斗车的受力如下图所示：
1）运料斗车正常运行时：
FN=G2=4×0.5/1.118=1.79KN；
F=G1+f摩=G1+μfN=4×1.0/1.118+0.1×1.79=3.76KN；
其中，μ为滚动摩擦系数，钢和钢之间为0.05～0.1，本计算取0.1。
2）运料斗车启动时：
运料斗车运行速度为5.5m/min，即0.092m/s，启动时间按0.1s计算，加速度α=ν/t=0.092/0.1=0.92m/s2。
FN=G2=4×0.5/1.118=1.79KN；
F=G1+f摩+mα=G1+μfN=4×1.0/1.118+0.1×1.79+0.4×0.92=4.125KN。
2.3.2 轨道承载力计算
由上计算可知，轨道承载力为FN=3.6KN，由2根轨道4个滚动轴承承受。每根根轨道受力0.9KN。轨道下部支撑钢管间距为1.5m。
1）轨道钢管强度计算：
钢管最大弯矩为钢管自重均布荷载及运料斗车集中荷载产生的弯矩。
（1）钢管自重均布荷载产生的跨中最大弯矩为：
F1=F×0.5/1.118=4.25×0.5/1.118=1.901KN；
FN=G+F2=0.65+4.25×1.0/1.118=4.45KN。
根据计算，电动葫芦受到最大拉力为4.45KN，小于电动葫芦提升重量10KN，电动葫芦满足要求。
电动葫芦底座面积为1.2×1.4=1.68m2，人群荷载按2KN/m2计算，承重排架受力为4.45/0.72+2=4.64KN/m2。考虑其他荷载，计算取6KN/m2。
2.4 应急措施
1）每天吊运前对钢丝绳、滑轮吊钩、运料斗车进行检查，发现破损及时予以更换，杜绝意外情况的发生。
2）在运输轨道两侧及底部装料平台5m范围内采用栏杆封闭，并挂安全网，禁止人员及设备进入。
3）派专人进行警戒，在意外发生时，先安排人员有序撤至安全区域，撤离过程中要防止运料斗车砸伤人，待安全后，再进行设备的撤离。
结语：
随着两河口水电站主体工程的开始，混凝土施工工程将大幅提升。混凝土垂直运输施工是混凝土施工中一个小的工序，但是对于整个工程质量和工程进度来说意义非凡。为确保两河口水电站顺利达标投产，在每一个环节上都需要认真思量，使混凝土的施工过程更加顺利，施工质量更高。
参考文献：
[1]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；
[2]SD 105-82 水工混凝土试验规程[S]；
[3]谭靖夷，我国坝工技术的发展[J]，水力发电，2004.12.30（12）；60-63。
论文作者:窦建怀
论文发表刊物:《基层建设》2015年19期供稿
论文发表时间:2015/12/29
标签：钢丝绳论文; 钢管论文; 轨道论文; 混凝土论文; 料斗论文; 荷载论文; 电动葫芦论文; 《基层建设》2015年19期供稿论文;