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1、 缆索起重机应用情况介绍 一、 概述缆索起重机在水电工程建设中的使用，尤其在布置场地狭窄、两岸陡峭高山峡谷的水电工地的应用已越来越广，它广泛用来担负大坝主体工程的砼浇筑、机电设备的安装、大型模板的安、拆及设备材料的吊运工作。虽然它单机造价高、辅助工程量大，但它使用时间长、生产效率高、工作范围大，在一个工程中不受坝块上升限制而一次安装，不用搬迁即可完成新担负重任，起到门、塔机等起重运输机械所不能起的作用。特别指出的是，在渡汛和基坑过水需抢工期，要防洪抢险的工程施工中缆索起重机的作用尤为突出，且无法取代。平移缆机工作覆盖面大，塔架行走故障少，但轨道工作平台土建工程量大；辐射缆机固定塔土建工程量少，
2、适合陡峭峡谷土建难度大的工程，造价较少，但它的工作范围相对平移式要小，布置不好会形成工作死角，往往需用其它施工手段作为补充。两种机型各有长短，应视工程的具体地形和工作范围作出方案比较后决定选型。缆机的布置是一技术性较强、难度较大的工作，它受多种因素制约，只有合理的布置才能使造价与效能统一，收到最大效益。中国有着近40年的使用缆机的长久历史，先后使用了国内外生产的8种不同型号，有的是代表当时国际先进水平的缆索起重机，积累了丰富的布置、安装、使用、维修、改造经验，在水电系统是有口皆碑的。二、 缆机在水电工程中的应用1. 湖南柘溪水电工程六十年代初在柘溪水电站安装使用了一台上海建机厂于59年生产的1
3、0 T平移式缆机，其参数见表1。这是我国水电工程局安装、使用的首台国产缆机，是仿苏产品。采用FD励磁机的电力拖动方式，主索两端采用斜楔锚固，主索长度可在较大范围内调整，用有线电话通讯指挥。2. 贵州乌江渡水电站工程乌江渡工程坝高165m，坝体底宽119.5m，坝址地处“V”峡谷中。中国水电工程局在贵州乌江渡水电工程安装使用了三台20T的国产缆机，其中2台为刘家峡工程转调乌江的辐射缆机，另一台从龚咀工程（被火烧过）转调乌江的平移缆机。此3台缆机均为60年出厂，主索两端采用斜楔锚固，每台辐射缆机各2根主索，平移共4根主索，电力拖动为FD励磁机方式，通讯指挥采用有线电话，后期引入无线对讲机。乌江渡工
4、程辐射缆机固定塔为两机共一塔的双立柱形式，其塔头采用直接锚固于砼基础方式，减少了土建工程量，固定塔及机房、操作室布置于右岸，两活动塔架布置于左岸上下游方向、高程相近的两个不同平台上。3台缆机采用上下层布置形式，其中平移缆机布置在2#辐缆上空，高差30m的地方，平移缆机可空载跨越2#辐缆。砼机车运输线布置于左岸，左右主索锚固点高差5m，保证砼重载下坡。乌江渡工程缆机布置基本上是合理的，但也存在一些问题：低层辐缆高程偏低，造成施工后期坝体上升后部分地区辐缆无法作业。上层平移缆机与辐缆高差太小，使平移缆机无法重载跨越辐缆降低缆机使用效果。过分强调减少土建工程量使轨道过短，限制了缆机使用范围。乌江渡工
5、程因施工场地狭窄，场内交通运输不便，当时又无合适仓内起重设备，故此缆机大量工作台班均被占用于吊运场内设备、材料、安装拆除大块模板等辅助准备工作。据统计，缆机用于准备工作所占台班比例约为35%。3台缆机在乌江渡工程74年相继投产后的使用是良好的，尽管均为我国五十年代末产品，性能并不很先进，但在我局职工的精心管理维护和熟练操作下，充分挖掘了设备潜力，为完成乌江渡工程施工任务起到了关键作用。3. 湖南东江水电工程东江水电站大坝为双曲拱坝，坝顶中心线弧长438m，最大坝高157m，坝底宽35m，坝顶宽7m，坝体砼总量97万m3，坝址河谷呈“V”形，两岸对称，岸坡呈4550，河谷宽高比为2。东江工程选用
6、两台原乌江工程使用后经杭州所与水电八局联合大修改造的20 T辐射缆机和一台10 T平移缆机。两台辐射缆机仍采用一个双立柱固定塔头，并直接锚固在砼基础上，布置于左岸。两活动塔架布置在右岸同一平台上，共用一套轨道面，按上下游方向布设，即“两机共轨”方案。东江辐径跨距比乌江大。每台辐径仍是两根主索，主索两端仍采用斜楔锚固形式。10 T平移缆机相同参数，但从未安装使用过的。东江缆机亦采用上下层布置方式，平移缆机布置在辐射缆机上空。电力拖动均未FD励磁机方式，通讯指挥采用有线电话加无线对讲机，东江缆机与乌江缆机相比，最大改进是加装了数字显示式位置指示器并全面使用无线对讲机作寻好指挥，辐射缆机83年底投产
7、。东江工程砼运输线布置在右岸，大坝砼吊运基本上是依靠两台辐射缆机完成，平移缆机安装、运行时间较晚，主要担负大坝安、拆模板，设备材料吊运等辅助工作及大坝上升后期担任坝顶辐射缆机无法工作的4m3坝体砼吊运。东江工程缆机布置由于受地形制约，土建工程量过大，故形成左岸坝头及28#、29#坝段缆机工作范围无法覆盖，需采用其它方式浇砼。另外，因东江坝高157m，而辐射缆机最大起升高度155m，故坝体升高到后期辐射缆机无法工作。平移缆机最大提升高度137m，布置在辐射缆机上空，所以工程前期平缆也无法使用，只有待坝体升高后才能投入工作，而且平移与辐射缆机间高差不大，影响平移缆机安全跨越下层辐射缆机。这些均大大
8、制约了缆机的使用范围，使它无法发挥更大作用。东江工程辐射缆机跨度比原设计增大，原主索长度不够，改用原丹江口工程闲置主索。由于主索长期闲置，且保管不善，锈蚀比较严重，故辐缆投产后不久即发现，其中一台机主索严重断丝。后用乌江渡转 水滩20 T平移缆机主索更换了该两报废主索。东江工程辐射缆机活动塔采用“两机共轨”方案，轨道长约225m，跨距496m，因定塔两立柱间距0.98m。也就是说两辐射缆机尽管活动塔行走轨道半径相同，但只是近似同心，所以两塔架移动理论轨迹不尽相同。加上活动塔架台车的球型支铰润滑效果差，故此活动塔架移动啃轨现象比较严重。这是采用两机或两机以上共轨方案必须注意的。东江辐射缆机由于针
9、对乌江工程使用中存在的缺点进行了大修改造，并且更新了部分电机和电气元件，无论故障率还是生产效率，使用效果均大大优于乌江工程。4. 五强溪水电工程五强溪水电工程拦河大坝为砼重力坝，坝高85.5m，坝顶全长719.7m，坝底最大宽度65m。主体工程砼总量349万m3，其中大坝砼200万m3。五强溪水电站坝址河床相对狭窄，枢纽工程布置较为集中，根据大坝砼不分纵缝大规模大面积通仓薄层浇筑强度高、速度块、温控严的施工要求和汛期长洪水干扰威胁大的特点，选用2台德国PWH公司产20 TA型高塔架平移式缆机和2台20 T国产低塔架平移缆机，其性能参数见表12。低缆于90年下半年投产。五强溪电站缆机亦采用高低分
10、层方案。2台低缆布置在底层，2台高缆布置在上层。上下层缆机主索锚固点高差45m。高缆可以空罐跨越低缆。2台低缆跨距相同比高缆小100多m，布置在内侧，两机共轨上下游方向摆放。2台高缆跨距相差10m，副塔共轨，主塔分轨。缆机主塔均布置于右岸，副塔布置于左岸。高缆主塔是是一A型高塔架，其平衡台车布置于主塔后面水平距离263m处，平衡台车用缆索与A型塔架连接。砼运输线布置于右岸，亦是后拉重载下坡方式，6m3吊罐仍用人工挂罐卸料。本工程缆机的布置是合理的，4台缆机的控制范围，既可控制大坝长度方向全范围施工，又可兼顾右岸坝后厂房和左岸三级船闸部分砼浇筑，并承担了大型引水压力钢管，金结和施工机械的吊运工作
11、，共完成主体工程砼228万m3，占已完成主体工程砼量71.3%。五强溪德国产高缆性能优良，其技术水平在当时国际上也是领先的。它采用无线电全遥控技术，主索两端锚固采用先进的浇锌技术，充分利用地形。主塔采用A型高塔架，而平衡配重小车设于塔后小山谷底，用后拉索联结减少工程量和塔架重量。A型塔架的安装是高架缆机安装积累的丰富经验对德国PWH公司的安装方案进行了重大修改。专为A型架柱引加工2根高56m，起重量160T的门型独脚扒杆。利用卷扬机滑轮组及45T吊车将卧式组装好的A型塔架从地面缓缓吊离轨面40m，然后利用厂家提供的A型塔架专用的液压钢铰索张拉机收紧钢绞索，使A型架自升大到预定高度70m。德国高
12、缆的导向滑轮承码滑轮等均采用耐磨聚酰胺特殊合成塑料制造，大大减少对钢索的挤压磨损，大大提高了对钢索的使用寿命，达到1.53年/次。6. 湖南凌津滩水电工程凌津滩水电工程位于五强溪水电站下游40km沅水河上，坝顶高程65m，河面较宽，坝头两岸地势较平，不是安装使用缆机的理想地方。然而，凌津滩工程时间长，防洪度汛任务重，如用门塔机浇砼方案，则门塔机抢险搬迁较频繁，效率低下，为了加快工程进度，保证汛期继续施工并利用现有设备，故决定采用缆机施工方案。原五强溪高架缆机是平移式的，如照搬凌津滩工地则右岸需布置轨道栈桥，土建工程量大。若改造成辐射式，固定塔布置于右岸，则既可以满足右岸砼施工需要，又减少了右岸
13、塔架轨道基础工程，再考虑到施工时控制高程的需要，故最后决定将一台原平移式高缆改造成辐射式，自制固定塔架设于右岸，A型塔架改造为辐射缆机活动塔，布置于右岸。故右岸场地开宽平坦，故A型塔架的平衡台的布置也无需作较多的土建开挖。凌津滩缆机改造首先式利用原缆机的“节关”轴承作改造后固定塔架的主索锚固定装置，自制一高82.3m格构式结构桅杆作固定塔架，塔架底端用球形支铰连结，后上部用两根钢索作柔性固定，并设简易电梯工维护保养用。其次是改造A型塔架行走台车，使其变成从走直线轨道能绕以固定塔架为圆心的弧形轨道运行的台车。其它如后拉高索平衡台车、牵引索配重架及A型塔架在弧形轨道上的安装等均作了相应的改造。整个
14、德国高架缆机的改造，从设计到加工均由中国水电工程局全部完成，而且改造后的辐缆仍可恢复到平移缆机使用。本缆车是96年安装投产的。改造后的辐射缆机运行情况良好，投产一直安全高效使用至今，一直发挥原缆机的优良性能，且牵引索不再需调整，利用率更高，为凌津滩工程如期发电作出了贡献。同时也锻炼了一批技术人员，为中国水电工程局的缆机使用、改造积累了经验。7、四川二滩水电工程中国水电工程局是作为联营伙伴与意大利英波吉罗等公司组成联营体承包二滩水电站大坝工程施工的，同时中国水电工程局又是本联营体的中方主要劳务输出单位。中国水电工程局职工担负了二滩水电工程四台缆机的安装和运行工作。二滩缆机是95年相继投产的。二滩
15、电站主体工程包括一座砼双曲拱坝和一个水垫场和二道坝。坝高240m，坝顶长775m。坝址区域两岸山高破陡，左岸岸坡2545，枯水季节河面宽约80100m，这是选用缆机作为主要砼运输方案的理想地方。二滩选用4台同类型和性能的德国pwh公司生产的辐射缆机，其中三台用于拱坝砼运输，三台辐缆共用一固定塔同心圆垂直方向布置其主索锚固装置，位于右岸。行走塔架共同布置在左岸同一弧形轨道上，按上、下游方向排列。砼装料线设于右岸坝头附近。三台缆机联合作业可覆盖拱坝39个坝段中的38个坝段及泄洪洞及水垫场和厂房进水口一部分。顺流方向1#、2#缆机主要用于拱坝砼运输，3#主要用于吊运设备材料。另一缆机布置在二道坝，固
16、定端设于左岸。二滩4台缆机起重量为3台30T，4#为28T，跨度大。性能先进，技术水平高，其最大特点是充分利用地形，合理布置，辅助工程量达到最省。前3台缆机最大特色是活动塔布设在沿山坡起伏的弧形轨道而非一般的水平平台弧形轨道。即活动塔内设有一套特殊装置使活动塔能沿弧形轨道“爬坡”、“下坡”运行。另外二滩缆机是使用不卸钩的9m3液压吊罐，无论利用率还是使用效率均很高。7. 洪江水电站工程湖南怀化地区洪江水电站工程安装使用了一台平移式缆机。此缆机是原五强溪工程国产低架平移缆机经大修改造后转迁于洪江工地的。洪江平移缆机跨度比五强溪小了很多，除牵引索道系统等经改造外，其余性能参数与五强溪工程相差不大。
17、本缆机于99年初投产。8. 大朝山水电站工程中国水电工程局组成的联营体承建大朝山水电站大坝主体工程，其中中国水电八局占70%股份。大朝山所用两台由漫湾转移来的20 T平移缆机亦是由中国水电八局为主负责安装和运行的。9. 自制固定式缆机的使用根据工程的施工需要，中国水电工程局也曾自行设计、制造了几台固定式缆机应用在几个施工工程。五强溪水电站施工前期修建的沅水大桥施工期间设计制造安装使用了一台5 T两端固定式缆索起重机。普定水电站施工时自行设计制造、安装、使用一台10 T另一台20 T，两端固定式缆机作为砼运输和设备材料吊运设备，后来一台20 T缆机移用于云南渔洞水库。以上的自制缆机使用效果均良好
18、，为这些工地施工作出了贡献。三、历次所用缆机技术参数各工程所使用缆机的主要技术参数见表1。表1 缆机主要技术参数表 * 跨距括号数字为设计值。三、 主要工程所用缆机的生产效率主要工程所用缆机的最高生产效率表。主要工程所用缆机的最高生产效率表四、缆机的发展状况从六十年代初在柘溪水电站安装使用第一台缆机至今已有几十年的历史，从未间断。在历次承建的主要水电工程中均一直使用缆机，这在水电施工队伍中是绝无仅有的。在长期的缆机安装、使用中，积累了丰富的安装、运行经验，培养、锻炼了一大批从事缆机安装、运行的技术骨干。我国不仅能优质高效出色安装、运行各种类型的技术性能先进的缆机，而且还具备设计、改造、大修先进
19、缆机的技术力量和加工设备，并在水电系统中获得很高的评价。80年代初中国水电工程局改造了原乌江渡使用的2台辐射缆机。95年中国水电工程局依靠自身力量成功改造了德国进口高架平移缆机呈高架辐射缆机用在凌津滩工程。98年中国水电工程局成功大修改造了五强溪国产低架平移缆机应用于洪江工地。96、97年见三峡工程开发总公司多次特邀中国水电工程局派出缆机专业人员参加三峡工程缆机招标文件编制和评标工作，并咨询中国水电工程局三峡摆塔式缆机安装方案。中国水电工程局具备一批熟练的高水平的缆机操作工，能熟练操作各型先进缆机，他们的生产率可达到手工挂卸吊罐、人工卸料的短跨距每小时1819罐（乌江）；大跨距每小时1214罐（五强溪），不卸钩自动卸料大跨距每小时1416罐（二滩）。总之，中国水电工程局使用缆机的技术水平是全国一流的。中国水电工程局非常乐意以一流的技术、一流的服务与全国各地业主、设计、厂商合作，在缆机安装、使用上再创辉煌，为我国水电事业做出更大贡献。
