亭子口30 t 金属缆索起重机主索拆除方案

覃华俊

（中国水电七局双江口金结制安项目经理部，四川阿坝 624000）

0 引言

亭子口枢纽站是嘉陵江干流的大型控制性骨干枢纽站工程，具有多种综合利用功能。工程位于四川省广元市苍溪县境内，总装机容量为110 万千瓦。亭子口枢纽站工程在施工区域布置2 台QP30 t/1270 m 平移式无塔架金属缆索起重机（以下简称缆机），用于工程主体混凝土及辅助材料吊运入仓以及金属结构和设备安装。目前缆机承担的施工任务已完成，需拆除。

2 台金属缆索起重机为同层布置，左右岸大车均为无塔架式，主车布置于左岸高程566.0 m 平台，主索铰点高程567.625 m；副车布置于右岸高程550.0 m 平台，副车主索铰点高程549.290 m。缆机设计跨度为1300 m（实用跨度约1270 m），主车前后垂直轨道轨距为6.5 m，副车前后垂直轨道轨距为3.5 m，主、副车前轨水平间距为1272.25 m，缆机左右岸的轨道长度均为192 m，覆盖大坝和厂房全部。缆机主索直径108 mm，缆机布置如图1 所示。

图1 金属缆索起重机上游里面布置图（坝轴线）

1 主索拆除方案确定

缆机拆除的难点主要在于主索的拆除，如何安全地回收缆机主索是整个缆机拆除方案的重点所在。主索拆除首先面临的难点是拆除位置的确定。

由于枢纽工程已进入生产运营期，缆机拆除过程中需保证电厂500 kV 高压线安全运行、坝顶及金属缆索起重机引航道设备安全运行和坝前库区安全运行。原缆机安装位置及整个枢纽工程坝体侧受厂房高压引出线影响，已无法实施原拆除方案（原方案为采用临时承载索进行拆除），同时在坝体侧按原方案实施拆除还受到金属缆索起重机建筑物的影响无法架设临时承载索，已不具备缆机拆除条件。

受坝顶设备以及金属缆索起重机引航道设备的影响也无法直接将主索落放到坝面进行拆除。由于枢纽工程已经投入运行生产，坝体库区水位长期处于蓄水状态，若在缆机轨道端头参照安装方案设置拆除设施，主索将沉入库区无法监控，施工安全风险极大且不可控。

若要使绳索保持在水面以上，则临时承载索垂度需小于6.7%，并将Φ52 mm 承载金属绳换为Φ60.5 mm 金属绳，采用更大承载力的地锚基础。同时，在架设和拆除Φ60.5 mm 金属绳临时承载索过程中无法解决拖拉绳、往复绳以及临时承载绳入水的问题，临时承载绳安装和拆除安全风险极大且不可控。因此，采取减小临时承载索垂度的方案同样不可取的。

经过对坝体结构、坝面建筑物以及坝顶设备布置情况和运行工作范围的考察和分析，将缆机金属主索拆除位置确定在坝轴线X0-013.00～X0-06.00 范围内，将缆机金属起升绳、金属牵引绳及小车、承码等的拆除位置确定在坝轴线X0-016.00 处。沿坝面侧人行走道布置路径落放主索到坝面，金属主索随面轴线变化落放和导向主索，使其按坝体面轴线走向全部落放到坝面回收。因此可极大减小主索张力，最大程度降低安全风险，使施工安全得到更好保障。

根据此方案，在两岸金属缆机平台附近布置卷扬牵引系统架设金属往复绳，往复绳对应布置在轴线X0-016.00 处。在此处将起升绳、牵引绳、小车、承码拆除后，将大车运行到大坝轴线X0-014.00，落放主索到EL469.0 高程，继续行走大车使主索越过坝顶栏杆灯至坝轴线X0-013.00 处，然后将主索落放到坝顶。根据缆机运行数据可知，主索垂度最低点位于坝体26#坝段，当金属主索放松下落时26#坝段上方的主索首先降落到坝面高程。

主索落放到坝面后将形成3 处转弯位置，分别位于14#与15#坝段、20#与21#坝段、38#与39#坝段断面变化处。在此3 处位置采用卷扬机配合大车行走分别将各段主索落放导向到坝顶转弯处设置的导向装置。导向装置转弯直径不小于4 m，以保证主索最小弯曲半径不小于卷筒直径。主索在各坝段的落放位置为：15#～20#坝段坝轴线X0-011.00、1～14 坝段坝轴线X0-06.00、37～38 坝段坝轴线X0-011.00、39～48 坝段坝轴线X0-08.00。

主索在坝面回收通过的路径较长，在主索经过的路径上沿途设置专用托架和托辊以减小主索回收拉力。托架采用16#槽金属沿主索落放路径全程布置，托辊安装在槽金属托架上，每隔1.5～2 m 布置一个托辊，在金属主索直线落放位置可根据实际需要增减托辊布置间距。为防止落放和回收过程中主索出现主索蹿动跑出导向装置，当主索落入导向装置后，在导向装置上布置防主索脱槽装置。主索落放后在右岸坝端实施主索回收上卷筒工作，根据现场条件事先布置卷筒支架固定地锚、卷扬机地锚等。

2 主索拆除

2.1 右岸主索拆除

根据亭子口枢纽站工程金属缆机运行地形分析，金属缆机左岸主塔平台基础高程为▽566 m，右岸副塔平台基础高程为▽550 m，左岸承载索支点设计高程为567.625 m，右岸承载索支点设计高程549.29 m，主副车承载索铰支点高差为18.335 m。结合缆机平台道路条件等因素，采取金属主索在右岸回收的方案，以减少牵引阻力便于主索回收，利于现场施工组织。2 台缆机共用1 组金属主索拆除设备。缆机金属主索拆除的顺序为先上游1#再拆下游2#。金属主索右岸侧采用张紧机构接绳方式落放索头；左岸金属主索利用起升卷筒配合滑轮组方式落放索头，滑轮组固定在拉板与主车之间的连接轴上，定滑轮与连接轴间采用4 根Φ36 mm 金属绳锁住。

起升绳、牵引绳、小车、承码等拆除完成后，收紧右岸主索张紧装置，在右岸排架柱靠河道侧布置1 台200 t 汽车吊，用汽车吊吊住拉板，然后退出副车拉板上的张紧调节轴。副车拉板通过右岸主索张紧装置放松主索使主索降落到坝面。拆除拉板时，用卷扬机配合将拉板吊住，尽量保证起重机处于垂直吊运状态，受力不明确时禁止用吊车吊运。

经现场查验张紧机构卷筒剩余金属绳长度，现有卷筒上金属绳长度全部放出后，右岸主索头能退出约15 m 长度，按金属主索长度与垂度变化比1∶4 计算，通过张紧机构放松后金属主索最低点将落到坝面EL465.0 高程。此时主索在坝段中部约有400 m 长度将完全落放到坝面上。当张紧机构卷筒金属绳还剩3 圈时，将张紧金属绳锁住并将绳头从卷筒上退出，在卷筒上盘绕上2 根与张紧绳同一规格长度为200 m 的金属绳并与张紧绳绳头插接成一体，然后通过加长的张紧绳继续落放主索索头。

当主索最低点降落到坝面以后，根据坝面走向利用布置在坝顶各转向位置的卷扬机将主索安照预先规划的路线拖拉到位，同时，缆机副车根据主索落放线路的导向方向同步向下方移动，使副车与右岸段主索保持在导向方向同步平移。金属主索导向和副车移动过程中，张紧机构同步落放主索。通过加长张紧金属绳后右岸主索头累计退出40 m，索头位于右岸边坡上方距副车铰点距离55 m，主索及拉板落放到山坡上搭设的脚手架撑托。索头改用卷扬机滑轮绳头牵引，主索与滑轮间用绳头锁住，将主索端头割断，由卷扬机慢慢落放主索绳头到右岸端头，主索割断后落放过程中由汽车吊辅助金属主索端下落。金属主索落放到坝端后，用汽车吊拆除在岸坡上的副车拉板及金属绳等。金属主索回收过程中，利用汽车吊辅助金属主索回收直至主索全部上盘。

2.2 左岸主索拆除

右岸金属主索落放后如图2 所示，将左岸金属主索与滑轮组连接固定并张紧滑轮组，在索头位置附近用金属绳捆扎后将索头切除，利用卷扬滑轮系统将左岸金属主索溜放到坝面。切除索头前应多装工装卡，用细金属丝绳（或金属丝）缠绕索头，并封焊索头，以防金属主索松散。左岸卷扬滑轮系统采用主车起升卷筒作为卷扬动力，将主车拉板与主车连接的主轴作为滑轮固定地锚，滑轮组选用额定起重量为80 t 的多轮滑车组，定滑轮与拉板主轴间采用4 根公称抗拉强度为1770 MPa、直径为43 mm金属绳连接。

图2 右岸端主索拆除设备布置图

根据主索垂度变化受力分析可知，当假设主索在坝中段位置锁住后，主索跨度423.5 m，垂度为7.1%时，主索铰点处张力为65 t，选用80 t 滑轮组满足要求。左岸侧金属主索施放时要采用在滑轮组上加装风绳等措施，防止所用的滑轮组发生扭转。根据滑轮组Φ32 mm 金属绳所受拉力可能对导向滑轮形成的最大拉力考虑，导向滑轮采用不小于16 t 的单门滑轮。

左岸金属主索落放过程中为防止动滑轮与托架和地面碰撞，阻挡金属主索落放。现场布置1 台200 t 汽车吊用于辅助金属主索回收。在金属主索下方轴线上布置1 条宽5 m、长200 m的硬性地面防护，作为金属主索落放过程中的支撑。当金属主索头落放到距坝面30 m 高时，在左岸端头布置汽车吊，采用与右岸相同的方式割除和落放左岸金属索头，然后由汽车吊将主索吊起跨过公路门架。

左岸金属主索溜放过程中右岸金属主索同步上盘，右岸金属主索头牵引到卷筒位置，然后上盘将金属主索全部收回，金属主索上盘过程中，利用坝顶布置的卷扬机牵引主索向右岸移动，以减小金属主索上盘拖拉阻力。坝顶主索最大导向偏移角度13°，由于金属主索全程落放在托辊上，将极大降低主索受到的摩擦阻力，托辊滚动及金属绳拖动过程中产生的摩擦力系数根据施工经验按0.1 考虑，则需要约100 kN 的拉力，可采用坝顶布置的2 台10 t 卷扬机作为辅助带动主索回收。因此，主索回收时需要的拖拉力可以视为由3 台10 t 的卷扬机共同承担，考虑到3 处卷扬机操作时存在同步性差异，按2 台10 t 卷扬机共同拖拉进行拉力校核，则每台卷扬机受到的拉力为50 kN。在卷筒一侧加装挡板用5 t 卷扬机驱动卷筒以便于主索缠绕至卷筒，并采用5 t 手拉葫芦引导排绳，以保证主索在卷筒上整齐排列。主索缠绕至卷筒过程中，要保证主索有一定张力，才能保证主索缠绕紧密。

10 t 卷扬机牵引采用Φ22 mm 金属绳，查资料得知Φ22 mm金属绳破断拉力为296 kN，金属绳安全倍数为296/50=5.9 倍。卷扬机牵引绳导向滑轮按可能受到的最大拉力考虑，选用10 t单门滑车。

3 结束语

利用本文所述方式拆除金属缆索起重机主索，避免了诸多安全隐患，首台缆机主索20 d 完成拆除，第2 台缆机主索仅用15 d 完成拆除工作。同时为枢纽工程设备的安全运行创造了条件，在整个拆除过程中没有因为金属主索拆除而导致500 kV 停止输送电源的情况发生，也为亭子口金属缆索起重机的安全运行创造条件，经济效益巨大。