电动物料转运系统在埋深式竖井开挖施工中的应用研究

(中国水利水电第五工程局有限公司，成都，610066)

1 工程概况

叶巴滩水电站位于四川省白玉县与西藏贡觉县境内的金沙江干流上，左岸隶属于四川甘孜藏族自治州白玉县，右岸隶属于西藏自治区昌都地区贡觉县。以金沙江为界，电站布置两条导流洞，分别位于金沙江两岸。

埋深式深大闸门竖井布置在左岸导流洞内，分为导流洞闸室竖井和旁通洞闸室竖井。围岩为石英闪长岩，闸室岩体较完整，以次块～块状结构为主，湿润～滴水，围岩类别以Ⅱ类为主，围岩基本稳定，部分Ⅲ类，局部稳定性差。

闸室顶部高程均为2767m，由连接洞联通；导流洞竖井闸室底部高程为2712.5m，深54.5m，开挖尺寸15m(宽)×26m(长)，底部与导流洞相交；旁通洞竖井闸室底部高程为2719m，深48m，开挖尺寸17m(宽)×18m(长)，底部与旁通洞相交。平面位置关系见图1、轴线剖面位置关系见图2。

2 施工重、难点分析

(1)两条闸室竖井开挖尺寸较大，深度大，物料转运系统布置难度大，降低竖井工作面施工与材料转运的施工安全风险是重点。

图1 导流洞竖井与旁通洞竖井平面位置关系(尺寸单位：m)

图2 导流洞竖井与旁通洞竖井剖面位置关系(尺寸单位：m)

(2)竖井开挖与导流洞下层施工密切相关，研究合理的物料转运方式减少与导流洞下层施工干扰，加快竖井开挖支护进度是重点。

(3)导流洞闸室竖井与旁通洞闸室竖井由连接洞联通，由于无另外的运输通道，材料通过旁通洞竖井转运至导流洞闸室竖井，距离远，合理布置转运系统是难点。

3 方案设计

3.1 方案简述及施工工况

根据现场情况查勘，两条闸室竖井均采用反井钻机先行施工导孔，然后扩孔形成溜渣井，再正井开挖，自上而下跟进支护。闸室竖井开挖前，下部导流洞段上层开挖和旁通洞段开挖已完成。

3.1.1 材料及设备的转运工况

施工材料：YT-28手风钻、100B潜孔钻、爆破器材、系统锚杆、锚喷设备、挂网网片、PC70型反铲(7t重量)。

上述施工材料均从上部采用转运系统吊转至竖井内作业面。导流洞闸室竖井施工设备和材料需跨过旁通洞闸室竖井施工区域。

3.1.2 工作面扒渣工况

闸室竖井溜渣井形成后，采用自上而下正井法开挖。溜渣井尺寸为半径3m的圆形结构；每个循环爆破后采用PC70型反铲进行作业面扒渣、清理，石渣通过溜渣井溜至下部导流洞和旁通洞，进行清渣。

3.2 转运方案设计

施工材料、设备以PC70反铲转运为工况条件上限进行方案设计。

综合考虑上述两种施工工况，结合现场建筑物结构特性，拟定在交通洞(连接洞)顶部布置10t电动转运系统，以此实现两条闸室竖井的开挖施工需要。

技术参数：

(1)电动葫芦工作级别：M4；

(2)额定起重量：10t；

(3)起升高度：50m；

(4)起升速度：14m/min；

(5)运行速度：20m/min；

(6)行走轨道：I32b。

优点：①转运系统布置在作业面顶部，解决了与下部通道相互干扰问题，也解决了导流洞闸室竖井物资转运通道问题；②电动系统操作简单，可以根据需要对运行速度进行调节，更易满足现场需要；③转运系统结构稳定，降低施工风险；④本文系统轨道为型钢结构，转运设备可移动，下部竖井爆破飞石对本系统伤害小，防护措施简单，成本投入小。

4 转运系统实施

4.1 物料转运系统结构

本文通过附图方式对电动转运系统的实施方式进行说明。图3为电动物料转运系统整体结构示意图；图4为物料转运系统局部详图。

图3 电动物料转运系统结构示意(尺寸单位：cm)

图4 物料转运系统结构局部详图

上图中：①表示2根C25锚杆，L=4.5m，入岩3.6m～4.1m；②表示Ⅰ32b工字钢；③表示10t电动葫芦；④表示Q345连接板，板厚2cm；⑤表示转运设备以PC70型反铲为例；⑥表示顶部岩石面。

4.2 系统说明

系统安装程序：施工准备→设备开箱清点和检查验收→轨道梁安装→电动葫芦安装→电气设备安装→试运验收。

采用I32b工字钢作为电动葫芦轨道梁，按2m间距布置天锚进行固定，单点设计总承重15.2t(其中电动葫芦设计承载10t、电动葫芦自重4t、轨道梁自重0.2t)，设计采用2根M30、C25、L=4.5m(入岩4m)砂浆锚杆进行固定，天锚总承载力为0.01252×3.142×205×106÷9.8×2=20.5t，安全系数为20.5t÷15.2t=1.35，满足规范要求。

4.3 轨道梁天锚、轨道梁施工

锚杆测量放样确定布孔位置和钻孔方向，采用三臂钻钻孔，确保孔深，钻孔孔径为φ64mm，锚杆采用先插杆后注浆工艺施工，内注M30砂浆。

轨道梁工字钢和连接板采用12t吊车带操作平台安装，工字钢分节安装(单节0.2t)、连接板分片安装，安装过程测量全程放样调整，调整位置合格，有经验的焊工进行焊接，检查焊接质量，保证安全。

4.4 电动葫芦的吊装

电动葫芦总重量为4.0t，设计利用2台12t汽车吊进行整体抬吊安装，吊装时注意捆绳必须采取保护措施以防损伤设备。

4.5 电动物料转运系统使用

该系统以电动遥控手柄实现移动。首先利用遥控手柄将10t电动葫芦移动并下放至闸室交通洞底板，以电动葫芦吊钩下方至吊物，钢丝绳不松弛为准，人工将吊物上钩，然后起钩，吊物离地面不低于2m，通过10t电动葫芦向作业面移动，至下落至作业面指定位置。若自作业面将设备、材料转运至洞外，操作顺序相同。物料转运过程中上、下施工作业人员采用对讲机指挥。

4.6 荷载试验

接通电源以后，先检查各电机的运转方向是否与控制按钮的方向一致，然后再按下列步骤试车：

(1)无负荷试验：在空载下开动各机构进行正反试运转，检查操纵线路是否正确，限位器等电气设备工作是否可靠等；

(2)静负荷试验：在运行机构不动的情况，以1.25倍的额定负荷进行试吊，负荷升离地面约100mm，悬空10min，各机构应正常；

(3)动负荷试验：在静负荷试验结果良好的条件下，以1.1倍的额定荷载进行动载悬空试验，试验周期为40s；升6s，停14s，降6s，停14s，如此进行15个周期，实验后目测各部位有无异常现象，无异常则合格。

5 安全措施

(1)所有参与施工作业的人员，均需按照有关安全法规和安全操作规程作业；

(2)进入施工现场的人员，必须穿戴齐全劳保防护用品，物料转运系统操作人员经培训后上岗；

(3)进入现场的施工人员在接受过安全交底、安全教育之后，才能进行作业；

(4)吊装用工具机在投入使用前，必须检查，确认其性能、规格、状况符合要求；

(5)加强保护设备安全的工作力度，对小件、易损的设备在现场存放时，需置于干燥、通风的仓库内，并登记入库清楚无误，由专人保管；

(6)设备吊装时，必须小心谨慎，严防钢丝绳勒坏或碰坏设备，起钩、回钩必须低速、缓慢；

(7)强调现场的安全用电管理，由专职电工负责接电、拆线工作，用电设备的检修由专职电工进行，电缆布置等工作必须符合规范；

(8)手持电动工具等必须具有可靠的接零、接地及漏电保护装置。轨道或其他连接构架上应设置接地线，接地线可用4mm～5mm的裸铜线或截面不小于25mm2的金属导线；

(9)现场设置专职安全员，负责安全生产状态的监控，竖井每循环爆破后对转运系统进行检查，发现损伤后及时安排专业人员修补。

6 结语

叶巴滩水电站导流洞闸室竖井、旁通洞竖井开挖支护施工，通过采用电动物料转运系统取得了很大的成效。闸室竖井开挖支护于2017年12月开工，至2018年4月结束，按照节点工期完成施工任务，未发生安全事故。在施工进度、施工成本及施工安全方面取得了预期的效果，可在其他类似工程中推广应用。同时，在施工中也总结了一些施工经验，类似相邻的闸室竖井开挖时需要增加一条施工通道至内侧闸室竖井，可保证两条竖井同步施工，减少物料转移系统吊运强度，减少两个竖井之间的施工干扰，能大大提高总体施工进度，节约施工成本。