长河坝泄洪洞大坡度钻灌台车设计浅析

王远勋

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都，611130)



长河坝泄洪洞大坡度钻灌台车设计浅析

王远勋

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都，611130)

长河坝水电站泄洪洞为大跨度、大坡度泄水建筑物，为满足洞内钻孔灌浆施工、快速、经济、高效地进行，特设计了一种双卷扬牵引式钻孔灌浆台车。该台车具备运行安全可靠及维护保养经济快捷的优点，能够合理、高效地发挥台车的功效，保证了钻孔灌浆施工的顺利完成。

长河坝泄洪洞 钻灌台车 设计

1 工程概况

长河坝水电站是以单一发电为主的大型水站工程，无航运、漂木、防洪、灌溉等综合利用要求。工程为一等大(1)型，挡水、泄洪、引水及发电等永久性主要建筑物为1级建筑物，永久性次要建筑物为3级建筑物，临时建筑物为3级建筑物。电站总装机容量2600MW，水库正常蓄水位1690m，具有季调节能力。

三条泄洪洞均布置于右岸，从左至右依次为1#泄洪洞、2#泄洪洞、3#泄洪洞，大致平行布置，洞轴线水平间距42m～63m。泄洪洞洞身断面均为圆拱直墙型，包括标准断面及渐变段、掺气坎段等非标准断面。其中，1#泄洪洞全长1372m，衬砌后断面尺寸为14.0m×(16.0～19.0)m(宽×高)，进出口高程差140m，纵坡10.279%；2#、3#泄洪洞长度分别为1508m、1540m，衬砌后断面尺寸均为14.0m×(15.0～18.0)m(宽×高)，进出口高程差162.5m，纵坡分别10.848%、10.552%。

2 钻灌台车设计

2.1 设计思路

在如此大跨度、大坡度的洞室条件下，普通灌浆台车已不能满足现场施工工期要求，必须对原有台车进行新的设计和改制。根据泄洪洞洞室的实际情况，特提出双卷扬牵引式钻孔灌浆台车的设计方案。

该台车设计必须满足以下要求：(1)各部件采用模块化设计，方便拼装及拆卸作业；(2)需满足洞身5m及以上部位边墙孔的施工需要，同时能保证顶拱125°范围内的钻孔灌浆的需求；(3)需满足钻灌台车与洞内交通的同步协调作业；(4)能充分利用二次衬砌台车所预留的螺栓。

新台车由两台原有6m×9.5m(长×宽)的灌浆平台改制而成，新台车平台为12m×13m(长×宽)(见图1、图2)。动力部分由两台卷扬机提供。

图1 灌浆台车

图2 灌浆台车侧视

2.2 台车构成

双卷扬钻孔灌浆台车由行走装置、支撑排架、动力系统(卷扬机)等三部分构成。行走装置由平台总成、门架总成、行走机构、侧向支撑千斤、门架支撑千斤等组成；支撑排架在平台形成后，采用φ48mm钢管按规范要求搭设。台车以两台YZ起重型5t卷扬机提供动力，行走到位后利用螺旋千斤作为支撑，卡轨器、防滑丝杆等安全防护装置充分固定，防止台车在倾斜面滑动。

台车自重约24t，总重量约为60t，平台尺寸12m×13m×5.5m(长×宽×高)，面积为156m2，轨道间距9.5m；两台YZ起重型5t卷扬机，每边额定牵引力为10t，共计20t，运行速度2m/min。

2.3 轨道的设计

钻灌台车轨道由二次衬砌混凝土浇筑台车预埋螺栓(如图3)，每组预埋螺栓间距3m，需设计如图4所示轨道垫板，在垫板轴线上铺设p38kg/m型钢轨，高度为130mm。轨道直接焊接在轨道垫板上，垫板预留孔与预埋螺栓吻合，轨道中心距必须达到设计要求，误差不得大于10mm，轨道高程误差不得大于20mm，轨道中心与隧道中心误差不得大于20mm。

轨道垫板用螺帽拧紧，在掺气坎部位设置轨道支撑装置，避免轨道因悬空而受到破坏。钢枕满足承载要求，每段轨道长12m，随着施工向前推进，轨道连同垫板一起移到待施工部位。

图3 二次衬砌台车预埋螺栓示意

图4 台车轨道垫板示意

为确保台车在运行和停止时的安全，在台车底座横梁装设卡轨器、防滑丝杠千斤及侧向顶丝等，防止台车因自重在轨道上向下位移。

3 台车拼装及排架搭设

3.1 台车的拼装

待洞室边墙顶拱浇筑长度大于200m，作业面无障碍物，二次混凝土浇筑台车预埋螺栓完好的情况下，方可进行台车的安装。

轨道铺设按轨道设计要求进行，焊接选用CHE503钛铁矿型药皮碳钢焊条。

门架安装时，横梁与立柱，立柱与门架纵梁及各连接梁和斜拉杆的连接必须牢固，各固定螺栓必须拧紧；行走轮中心应与轨道中心重合，误差不得大于5mm。整个门架安装好后，找准两根纵梁的中心线，其对角线长度误差不得大于20mm，安装第一榀门架时由于坡度大，所以必须焊接临时支架。

卷扬机安装在台车前方200m处，通过固定钢丝绳连接在预埋螺栓上；将牵引钢丝绳穿入台车行走梁的滑轮，固定在卷扬机卷筒上。卷扬机固定采用φ28mm螺纹钢注浆锚固。

台车安装完毕后，全面检查各部件各部位螺栓连接是否有松动，各连接销子是否转动灵活，各螺旋千斤伸缩是否达到设计要求，电气接线是否安全绝缘等。

3.2 排架的搭设

台车排架搭设严格按照建筑施工排架搭设技术要求，大横杆、小横杆及立杆的间距分别按1.5m、1.2m、1.7m布置。根据工程施工需要分为灌浆作业平台、中间防护层及钻孔作业层，灌浆设备分两组均匀分布在台车平台上，灌浆泵站作业区顶部铺设钢马道板或木板防护，中间层设置双层安全防护兜网，顶层满铺钢板防护。

4 台车的运行

台车设备配置YGZ-10A钻机8台，3SNSA型灌浆泵4台，储浆及配浆系统4台套，灌浆自动记录仪2台套，配电柜1套。

台车能够沿着洞轴线方向前后平稳运行，完全满足泄洪洞回填、固结及排水孔施工，为在大跨度、大坡度的隧洞内快速、经济、高效的完成钻孔灌浆作业打下了坚实的基础。

台车的模块化设计，使台车的安装与拆除都比较方便，单边配备9根12m轨道能同时满足3个单元的回填、固结灌浆及检查孔和排水孔施工，较大程度上节省了检查孔的等待时间及轨道迁安的辅助时间，提高了工程施工功效。

5 结语

双卷扬牵引式钻灌台车设计，完全满足大跨度、大坡度隧洞的钻孔灌浆作业需求，超大作业平台满足4台套灌浆设备同时作业，能快速高效地完成洞内钻孔灌浆作业。它具有成本低、结构可靠、操作方便、施工便捷等优点，可以广泛应用于其他类似工程的施工。

〔1〕孙玉涛.卷扬机牵引式钻灌台车在长斜井高压灌浆中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),1998，6.

〔2〕李志刚，催雪玉.小浪底工程导流洞大洞径固结灌浆施工台车的设计与运行[J].探矿工程(岩土钻掘工程),1999.3.

王远勋，男，工程师，从事水利水电施工技术工作。

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