可移動自行式材料提升系統設計及在引水隧洞混凝土施工中的應用

(中國水利水電第六工程局有限公司，沈陽，110179)

1 工程概況

金沙江烏東德水電站右岸地下電站引水系統共布置6條引水隧洞，采用“單機單洞”向機組供水的方式，引水隧洞上彎段、豎井段及下彎段襯砌后內徑均為12.50m，彎段的轉彎半徑為30.0m，轉彎角度均為90°，上、下彎段高差達到130m。襯砌采用滿堂紅腳手架管配合定型鋼模板進行施工，單條隧洞襯砌材料總量約200t。襯砌完成后材料吊運成為最大難題，未襯砌前可用汽車吊配合施工，襯砌完成后斷面為圓形，無法停放起吊設備，為達到降本增效，滿足多次倒運，避免材料積壓，根據引水隧洞結構特征，自主設計了可移動自行式材料提升系統，成功解決了材料吊運難題。

圖1 引水隧洞結構布置

引水隧洞襯砌完成后結構如下圖1。

2 施工總布置

2.1 引水上彎段可移動自行式材料提升系統布置

引水隧洞襯砌采用自下而上施工方式，滿堂紅排架從下彎段第1段開始搭設，隨襯砌上升逐步搭設，在襯砌至上彎段第3、4段時，提前預埋可移動自行式材料提升系統固定裝置，在上彎段全部襯砌完成后，利用前期預埋的固定裝置安裝自動提升系統。提升系統主要有固定裝置、平面軌道、5t自行式電動葫蘆、固定式電動葫蘆等組成，完成井內的吊運任務。引水上彎段可移動自行式材料提升系統布置詳見圖2。

2.2 可移動自行式材料提升系統預埋件布置

可移動自行式材料提升系統布置在引水上彎段第3、4段正頂拱位置，通過在混凝土中預埋[14槽鋼進行固定，槽鋼共設置5組，每組2根，每組[14槽鋼之間呈30°角背靠背布置，第一組[14槽鋼距第2、3段混凝土分倉線水平距離88cm，第二組[14槽鋼距第一組[14槽鋼水平距離300cm，后四組[14槽鋼之間水平距離均為450cm。預埋的[14槽鋼長度為150cm，深入混凝土內75cm，外露75cm，與系統錨桿牢固焊接。預埋件布置詳見圖3。

圖2 可移動自行式材料提升系統布置

圖3 提升系統預埋件布置

2.3 可移動自行式材料提升系統軌道加固設計

待上彎段第3、4段襯砌完成后，在啟動排架拆除前，利用排架作為平臺，對前期預埋的[14槽鋼進行焊接加長，加長槽鋼中部設置2道聯系梁以提高結構穩定性。在平面軌道安裝完成后從隧洞頂拱反吊拉條引出雙φ12拉條對軌道進行反吊，間距2.0m，反吊拉條一端與襯砌時的模板拉條焊接，另一端焊接于軌道上形成反吊。同時在平面軌道上仰角端采用I12工字鋼焊接成“八”字型斜拉桿與底拱拉條焊接斜拉，增加軌道與四周連接，防止運行中晃動。自行式提升系統軌道加固詳見圖4。

圖4 可移動自行式材料提升系統軌道加固布置

2.4 可移動自行式材料提升系統軌道設計

結合引水上彎段、豎井等部位結構特點，為了同時滿足所有部位材料吊運及后期卸載，設計之初計劃采用齒牙軌道，考慮增加電動葫蘆的抓地力，在經過多次試驗后，發現齒牙軌道的齒牙有磨損現象，易對實際運行過程造成安全隱患。重新調試優化，經過多次三維模擬實驗，將齒牙軌道變為平面軌道，軌道成水平上仰15°角，上游端靠近上彎段洞口，距底拱混凝土豎向距離為7m，距頂拱混凝土豎向距離為5.5m。軌道直接采用I28工字鋼代替即可，總長18.5m，由兩根對接而成，軌道擾度及強度經過計算，滿足吊運要求。平面軌道布置詳見下圖5。

圖5 可移動自行式材料提升系統平面軌道布置

2.5 可移動自行式材料提升系統動力系統設計

根據引水豎井材料吊運重量及安全考慮，自行式電動葫蘆選型為CD1型，額定起吊重量為

5t，配備φ16mm鋼絲繩進行豎直方向的材料吊運，電動葫蘆成長筒形，為滿足155m長鋼絲繩纏繞(井深130m，軌道長18.5m，預留6.5m富余)，電動葫蘆頂部布置兩對鋼輪，鋼輪布置在I28工字鋼上，通過夾片將電動葫蘆與鋼輪連接。電動葫蘆和I28型鋼均由專業廠家進行生產并出具相應的合格證。自行式電動葫蘆布置詳見圖6。

圖6 自行式提升系統電動葫蘆布置

自行式電動葫蘆行走軌道為上仰角，且為水平軌道，在吊運材料過程中從安全角度考慮，在軌道上游端布置1臺固定式電動葫蘆，額定起吊重量為1t，固定式電動葫蘆布置有2道φ10mm鋼絲繩與自行式電動葫蘆連接，其中一道主繩用于輔助拉升工作，另一道支繩為防止自行式電動葫蘆上升過程中突發情況的墜落保護繩，極大提高了提升系統的安全性。固定式電動葫蘆采用[14槽框鋼與水平軌道連接，確保穩定。固定式電動葫蘆布置詳見圖7。

表1 提升系統電動葫蘆參數

圖7 固定式電動葫蘆布置

3 結語

可移動自行式材料提升系統目前已在烏東德水電站右岸引水隧洞8#引水隧洞得到實際應用，并達到預期效果，工作效率是人工搬運的8～10倍，同時施工過程中的安全得到極大保障。希望此提升系統在今后的施工及其他項目上得到應用和推廣。