亭子口水利枢纽工程30t缆索起重机安装施工组织设计.docx
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亭子口水利枢纽工程30t缆索起重机安装施工组织设计
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嘉陵江亭子口水利枢纽
大坝土建与金属结构安装工程I标
30t缆索起重机安装施工组织措施
批准:
审查:
校核:
编制:
中国水利水电第七工程局四川嘉陵江亭子口水利枢纽施工局
二〇一八年十月九日
一、工程概况
1.1工程布置
根据亭子口水利枢纽二期工程大坝土建及金属结构安装工程Ⅰ标合同文件,大坝混凝土浇筑工期紧、强度高,上升速度较快,解决好混凝土的运输入仓问题是整个工程的关键。
据合同要求,在大坝区域布置2台QP30t1270m平移式无塔架缆索起重机(以下简称缆机)作为工程主体混凝土及辅助材料吊运入仓,以及水工金属结构和设备安装用,是整个大坝施工的关键设备之一。
根据地形条件与缆机所承担的工作范围,同层布置2台30t平移式中速缆索起重机,左右岸大车均为无塔架式,主车布置于左岸高程566.0m平台,主索铰点高程567.625m;副车布置于右岸高程550.0m平台,副车主索铰点高程549.290m。
缆机额定起重量30t(配9m3混凝土吊罐),设计跨度为1300m(实用约1270m),设计扬程140m(缆机作业控制高程为342.0~466.0m),主车前后垂直轨道轨距为6.5m,副车前后垂直轨道轨距为3.5m,满载起升速度2.2ms,满载下降速度为3.0ms,小车满载横移速度7.5ms,大车运行速度0.3ms。
主、副车前轨水平间距为1272.25m,缆机左右岸的轨道长度均为192m,可覆盖大坝和厂房全部。
2台缆机不但可以单独运行,还可以实现双机抬吊功能,并车抬吊时承载索的间距为11m,2台缆机的抬吊最大件负荷为56t(不含抬吊梁的重量)。
缆机主车上机电源为~10KV±10%,50HZ,功率约1700KW,由电缆卷筒供电,供电点在轨道中部;副车的上机电源为~380±10%,50HZ,功率约80KW,由电缆卷筒供电,供电点在轨道中部。
司机室电源为~380±10%,50HZ,功率约15KW。
另,在主车设有通讯上机用电缆卷筒。
缆机司机室与主车间配置一套无线遥控系统和一套有线控制系统,两者互为备用;司机室与副车之间采用两套无线遥控系统,两者互为配用,每套系统的通讯正常与否均有智能诊断并有相应保护功能。
左岸缆机取料平台布置于左岸468.0m平台,平台长约168m,右岸缆机取料平台布置于右岸460.0m平台,平台长约168m。
缆机平台的结构及技术参数见表1-1、表1-2。
表1-1缆机平台主要技术参数
项目
右岸平台
左岸平台
塔架类型
无塔架支承车
无塔架支承车
支点高程(m)
550
566
平台特性
高程(m)
550
566
长(m)
192
192
宽(m)
最大底宽21m
16
需搭设排架平台长度(m)
192
最大排架高度(m)
30
缆机实用跨度(m)
1270
表1-2缆机主要技术参数表
序号
项目名称
单位
参数值
1
型式
--
单平台、平移式无塔架缆机
2
台数
台
2
3
工作级别
F.E.M.A7
4
额定起重量
t
30
5
跨度(设计实用)
m
13001270
6
吊钩扬程
m
140
7
最大风压工作状态计算风压
非工作状态计算风压
Nm2
250
800
8
满载时承重索最大垂度
%
5.1%跨度
9
主索参数
--
密闭6层“z”形丝、Φ108mm
10
起升绳参数
--
面接触、Φ34mm
11
牵引绳参数
--
面接触、Φ32mm
12
左岸轨道长
m
192
13
右岸轨道长
m
192
14
左岸前轨道高程
m
566.00
15
右岸前轨道高程
m
550.00
16
缆机浇筑大坝高程范围
m
342.00~466.00
17
小车运行速度
ms
7.50
18
满载起升速度
ms
2.2
19
满载下降速度
ms
3.0
20
空载升降速度
ms
3.0
21
大车运行速度
ms
0.3
22
两台缆机靠近时承重索间最小距离
m
11
23
总功率
kw
~1800
24
主要供电电源50Hz
KV
10
25
左岸缆机平台开挖宽度
m
16
26
右岸缆机平台开挖宽度
m
12
注:
1.两端非正常工作区各为缆机跨度的10%,进入非正常工作区时允许的吊重和运行速度如下表1-3:
表1-3缆机吊重和运行速度参数
项目
起重量
30t
20t
10t
6t
运行区(距离铰点中心m)*
主车端
≥127
≥100
≥50
≥25
副车端
≥127
≥100
≥50
≥30
起升速度(额定速度%)
100%
40%
20%
10%
牵引速度(额定速度%)
100%
20%
10%
5%
备注:
空钩状态检修除外
2台缆机具体布置情况详见《缆机总平面布置图》(TZKC-001-Ⅰ(施组)-10-01)、《缆机立面布置图》(TZKC-001-Ⅰ(施组)-10-02)及《30T缆机总体结构布置图》(TZKC-001-Ⅰ(施组)-10-03)。
1.2缆机安装施工合同范围
设备的全部安装工作,系指从设备到货的清点和埋件埋设,到整机安装调试完毕,并进行试车和性能测试后圆满地投运的全过程以及合同规定的各项设备调试和试运行工作、试运行所必需的各种临时设施的安装、调试等,其主要工作内容包括:
1)左、右岸缆机基础轨道预埋件及轨道安装;
2)两台缆机及其全部附属设备的安装;
3)设备达到工地后卸车、清点、场内运输、检验和保管;
4)安装所用施工设备的组装、拆卸和维护;
5)安装所用专用工器具的配备(不包括业主提供的随机工具及设备);
6)发包人提供的变电所接线处至缆机接线井间的供电设施设计、施工;
7)安装完成后整机的补漆(补漆涂料由厂家提供);
8)试车和性能测试;
9)整机安装验收和运行;
10)提交各种过程报告和竣工资料、竣工档案;
11)为其它合同工程提供缆机调用服务。
12)负责将10kV电源供到主塔轨道中部,即负责发包人提供的10KV线路“T”接点至主塔轨道中部的供电线路及配电工程(包括馈线电缆及配电柜等);
13)负责将380V电源供到主塔司机室(包括1010.5kV降压变压器、馈线电缆及配电柜等);
14)负责将380V电源供到副塔轨道中部,即负责发包人提供的10KV开闭所接线点至副塔轨道中部的供电线路及配电工程(包括1010.5kV降压变压器、馈线电缆及配电柜等);
15)负责办理并取得缆机设备的使用许可证及年检。
16)缆机拆除退库。
1.3拆装和维修专用工具
根据合同文件规定,发包人将提供设备合同中规定的专用工具及备件,并于2009年9月开始供货或在承包人提出供货申请后1个月内供货,交货地点为工地现场。
根据招标文件补遗书
(一)说明,发包人提供的该批专用安装工具及备件见表1-4。
表1-4发包人提供的专用安装工具及备件(两台缆机共用)
序号
名称
型号规格
单位
数量
1
临时承载索锚固装置
1000kN
套
4
2
临时承载索
Φ52-1320m
根
4
3
临时承马
个
50
4
主索支承托辊
个
10
5
悬挂装置
个
1
6
主索牵引夹具
个
2
7
主索固定夹具
个
6
8
主索卷筒支架
个
1
9
工作绳卷筒支架
个
2
10
往复绳
Φ32-1400m
根
1
11
拖拉绳
Φ32-1400m
根
1
12
临时承马固定绳
Φ16-1320m
根
2
13
组合电工工具
48件
套
2
14
组合机修工具
56件
套
2
15
力矩扳手
1600N.m
套
2
1.4施工难点分析及对策
1.4.1起重机械及设备布置难点分析及对策
1)左岸缆机平台开挖宽度为16m,缆机平台总宽度扣减缆机前轨及水平轨以外的外形尺寸后,靠山侧公路仅为8.45m(宽),可供布置安装用起重机、设备运输车辆、缆机待装设备摆放及卷扬设备安放的场地显得十分狭小。
依据缆机的安装方案,主索在左岸过江,则主索需在左岸御车,拟采用御车的130t汽车吊,全伸支腿需10m(宽)×20m(长)工作区域。
为此,左岸缆机平台靠山侧需扩挖满足主索吊装需求,见《缆机安装辅助设备及场地布置图》(TZKC-001-I(施组)-10-04)。
2)按照合同约定的缆机交货地点为工地现场,其到货顺序、到货时间与安装进度可能发生冲突,缆机到货设备部件应避免地占用施工通道及安装场地,从而影响缆机安装设备布置和正常进度。
需要协调提供一个厂区临时堆放场地,用于卸车并按主、副车、索道系统及专用工具进行标识后,按安装位置二次转运至左、右岸安装平台,争取做到随运随安装,以减少平台作业面的设备堆放与安装施工间的干扰,确保施工按期完成。
3)同时科学的安排平台施工场地,将工器具房尽可能的摆放在不影响缆机安装的前后轨之间或平台附近,减少对设备安装及施工机械通行的干扰影响。
1.4.2缆机安装辅助设施布置难点及对策
缆机的索道系统拟采用卷扬机、滑轮组及埋设地锚方式进行安装。
为确保安装工作的顺利进行,科学合理的布置卷扬机、地锚的位置十分关键。
结合现场施工需要,相对招标设计的要求需增设的大量的辅助设施:
1)安装辅助平台:
左岸缆机平台靠河道侧的安装平台原设计为3m×4m,该平台为后续小车安装及检修平台、吊钩装置等安装所用,按小车、检修平台、吊钩装置的实际外形尺寸、结构特点和作业要求,我方拟将该平台架设为20m(长)×3m(宽)的平台,平台高程为EL566m,该平台拟采用架管搭设并充分考虑其承载能力和安全稳定性。
2)左岸施工16t卷扬机、10t卷扬机布置平台设计布置在靠河道侧,距离缆机基础独立桩号95.97上下游各20米,设置卷扬机安装操作平台4m×4m,该2台卷扬机平台为砼平台,平台底部布置锚杆及水平锚钢筋,与左岸平台一起采取配筋后一次浇筑形成。
3)右岸缆机安装平台靠河道侧对道路进行平整,平整宽度8m,满足吊车占位和吊装主索索头等施工需要。
平台内侧将视吊车占位吊装情况进行填土,以降低吊车把杆高度,工作平台以最大的R半径进行吊装。
4)右岸缆机安装平台靠河道侧坝横0+67.29处同样需要搭设1个承重平台20m×3m,以满足副车拉板装置、承马、检修平台安装需要。
同时在靠河侧的混凝土排架上以坝横0+67.29和排架底面为基准,以横向、纵向间距2m,预埋基础板,共预埋设4行4列,便于承重平台搭设、加固。
5)右岸16t卷扬机、10t卷扬机布置在排架底部,卷扬机布置位置埋设地锚,每组采取8根φ28圆钢,并进行“劈口倒楔”打入锚孔内灌浆,深度不小于2m,每台卷扬机布置2组。
并进行试验。
导向地锚布置比照上述要求进行施工(见后地锚的受力校核计算)。
1.4.3 缆机安装重点工序难点及对策
1)缆机体积较大,结构复杂、设备到货散件较多、零部件规格数量较多,安装受现场地形条件制约,须充分做好安装前的施工、技术准备工作。
2)缆机安装工序灵活多变,受作业条件的限制主、副车和架设临时索道可同时进行,也可按序分步进行,我方将在人力资源,设备配置各方面作好保障,因时制宜,确保施工顺利安全。
重点对四根φ52临时承载索间距、垂度一致性和主索长度测量精确性,主索过江过程中的安全和主索本身的保护(防擦伤、防暴丝等)进行控制。
3)因副车平台为混凝土排架结构,各部件的吊装须根地形条件合理采用吊装设备。
4)严格控制各机构的安装精度和结构件的安装精度
1.4.4索道系统安装协调安全管理风险分析及对策
1)缆机安装安装过程中其索道系统安装是缆机安装的关键点,具有施工难度、技术要求高,安全保障要求高且涉及面广等特点。
所以我方将对安装用的往复索道、临时承载索的架设、主索过江程序等在施工实施前就人员的岗位职责、设备配置及操作、施工工序、安全事项、风险分析及应急预案等进行科学严密组织,作出详细的施工细则,确保施工顺利安全。
2)在主索过江前对各绳索锚固点应仔细检查,及时排除不安全因素,并对主地锚进行协同监理、厂家做拉力试验,确保安全。
3)在主索过江时左、右岸缆机平台有多达七台卷扬机和同时操作,并有吊车进行配合作业,还有主索施放、长度测量、过江用承马的架设等多个作业面进行作业,除按施工细则要求进行作业外,将强调整个工作过程中的统一指挥和协调。
1.4.5施工干扰难点及对策
因索道系统施工周期相对较长,且临时承载索、主索过江时需途经底孔坝段、厂房坝段、表孔坝段、升船机坝段等施工部位。
涉及多个施工标段,对各标段的施工有一定的干扰。
我方将加强对外协调,确保安全。
1.4.6缆机安装工期的保障难点及对策
缆机安装工程总工期为7个月,除去设备到货卸车、清点、场内运输、检验及轨道安装和二期混凝土施工时间,两台缆机实际安装时间不足6个月,若再扣除试验调试工期,实际每台安装工期更为紧张,所以我方将从技术措施、资源配置、安全保障多方面进行控制,使工程始终在质量保障体系的受控状况下进行,确保按期完工。
1.5施工组织措施编制的依据
1)施工招投标文件、
2)设计图纸、《厂家安装手册》、《使用说明书》、《厂家试验技术大纲》
3)《架空索道工程技术规范》GBJ127—89
4)《起重设备安装工程施工及验收规范》GB50278-98
5)《桥式和门式起重机械制造及轨道安装公差》GB10183
6)《起重机设计规范》GB3811-83
7)《缆索起重机型式试验细则》TSGQ2009-2004
8)《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分析》GB11345-89
9)《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》JGJ82-91
10)《装配通用技术条件》QZB76-73
11)《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923-88
12)《水工金属结构防腐蚀规范》SL105-95
13)《水工金属结构焊接通用技术条件》SL36-92
14)《电气装置安装工程起重机电气装置施工及验收规范》GB50256-96
15)《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169―92
二、缆机安装临时设施
2.1施工交通
根据厂家提供的<<缆机安装手册>>缆机主要大件见表2-1
表2-1缆机主要大件参数表
部件名称
外形尺寸(长*宽*长)mm
重量(t)
每台件数
主索
5000*4000*4000
100
1
主车主梁
10900*2050*3100
14
2
起升卷筒装置
3900*3000*3000
15
1
副车架主梁
6000*2500*2400
12
1
集装式电气房
6000*2400*3000
12
1
根据上表可知到左岸缆机平台的运输大件为主索、主车主梁、起升卷筒装置、集装式电气房。
根据招标文件左岸5#公路参照露天矿山四级道路设计。
计算行车速度15km=1179.4=12.4倍安全系数
垂直荷载剪切安全系数:
125÷[3.2×104(3.14×162)]=3.14倍安全系数
且在螺栓端部制作带弯钩R=300,并与平台钢筋焊接加固,安全系数远大于3倍,故采用螺栓材质为Q235直径取值φ32,锚固深度1200mm满足使用要求。
6.4.3往复绳及牵引绳导向地锚受力计算
往复绳及牵引绳导向地锚承受力主要是克服至于主索、临时承马、往复绳、牵引绳自重在临时承载索上产生的摩擦力,由上面计算分析结果,我们不难得出水平牵引最大的拉力为:
主索单位载荷
=100t
承码载荷
=150kg×50=7.5t
牵引主索过江索(φ32mm)载荷
=3.68kg×1300×2=9.6t
承码牵引索(φ16mm)
载荷=1.77kg×1300=2.3t
G=
+
+
+
=119.4t
则依据《起重与运输》计算拉力计算(假定牵引力向上):
T=G×cosβ×[(μ÷R)+μ×(r÷R)+tanβ)]
=199×0.9999×[(0.03÷10)+0.06×(5÷10)+tanβ)]
=9.5(t)
若计算考虑1.5倍动载,则实际需要的拉力Tmax=9.5t×1.5≈15t
通过上述计算亦可验证我们选型1台16t牵引卷扬和1台20t卷扬机拖拉力能满足要求的。
同时结合“6.4.2”款计算结果分析,我们考虑采取前面临时主地锚螺栓预埋方式,共埋设螺栓12根,每根螺栓直径和长度均与其一致,每根螺栓承载力小于前述计算,选择是满足要求的。
且在螺栓露出砼端面焊接钢板和拉耳板。
如下图所示:
牵引及拖拉地锚预埋图示意
6.4.4卷扬机、主索卷筒及导向设施等锚固件的布置形式
根据本缆机的安装要求,方案需设置1台16t和1台20t主索拖拉绳卷扬机、2台10t往复绳卷扬机,2台5t卷扬机辅助主索卷筒、2台5t卷扬机辅助临时承载索卷筒及相应的导向装置。
卷扬机、导向装置是主索系统、临时承载系统安装的关键设施,其布置埋设位置、钢丝绳索的路径是主索过江成功的关键。
为此,卷扬机、导向装置固定方式需充分可靠、稳定。
本方安拟对卷扬机采用材质为Q235,φ28圆钢,埋深2000m对其固定。
对导向装置拟采用材质为Q235,φ28圆钢,埋深2000m,并用一块30mm厚钢板割孔后套在导向装置地锚上,地锚与钢板焊接,具体的布置形式详见《缆机安装辅助索设备及场地布置图》(图号:
CDT-TZKC-001—Ⅰ(施组)—10—04)。
主索卷筒的卸车利用1台130t汽车吊卸车,卸车后主索卷筒放在主索卷筒支架上,主索卷筒支架与基础埋件之间进行联结牢固,确保在主索安装过程中运行牢靠,具体详见《主索卷筒支架及刹车锚固示意图》(图号:
CDT-TZKC-001—Ⅰ(施组)—10—07)。
导向装置是从主索的摆放位置放出的主索到主索安装轴线处的转向装置,同时也是卷扬机导向滑轮的锚固点,受力较大,所以导向装置安装时与埋件焊接必须牢固,具体详见《主索导向装置结构图》(图号:
CDT-TZKC-001—Ⅰ(施组)—10—08)。
6.4.3架设临时索道
6.4.3.1牵引、拖拉绳过江及往复绳的形成
1)按《缆机安装辅助设备及场地布置图》(图号:
CDT-TZKC-001—Ⅰ(施组)—10—04),在左右岸主、副车侧缆机平台上预先布设好的2台10t卷扬机和1台16t、1台20t卷扬机。
2)将1根Φ22布置在右岸10t卷扬机上(2#)、1根19.5钢丝绳布置在左岸10t卷扬机上(1#);
3)将设备供货的2根Φ32钢绳分别绕在左岸3#卷扬机(16t)和右岸4#卷扬机上(20t);
4)将1#及2#卷扬机钢丝绳分别顺左右岸坝肩放出,由人工拖曳至基坑碰头,在基孔将这两根钢丝用绳卡连接。
主车侧10t卷扬机(1#)收绳,副车侧10t卷扬机(2#)放绳,将Φ22钢绳牵引至左岸坝肩,至此临时往复绳形成;
5)将左岸3#卷扬机(16t)上Φ32钢绳使用绳卡卡接在已形成的临时往复绳上,2#卷扬机收绳,1#和3#卷扬机放绳,3台卷扬机配合将左岸Φ32钢绳拉至右岸缆机平台,并将3#卷扬机上Φ32绳和4#卷扬机上Φ32绳使用绳卡连接,并将在往复绳上的固定绳卡松开,至此左右岸拖拉及牵引绳过江施工完成;
*钢丝绳过江时严禁钢丝绳被锐利物损伤,绳索过江施工过程中,几台卷扬机应当密切配合,避免钢丝绳因张力过大而损伤或断裂。
6.4.3.2临时承载索的选取及强度校核:
1)主索过江时,我们考虑采用4根φ52mm的临时承载索,在承载索上载荷除了自重外,还主要包括:
主索、承码、承码牵引索、牵引主索的重量。
计算时把这些载荷近似作为均布载荷处理进行计算(见下图)。
2)临时承载索校核计算如下:
临时承载索水平分力
:
HA=HB=H=ΣqIL2(8fmaxcosβ)
式中:
为临时承载索、主索、承码、承码牵引索和牵引主索的自重作用在每根临时承载索上的单位均布载荷,
已知参数如下:
主索单位载荷
=76.92kg4=19.23kgm(1根)
承码均布单位载荷
=189×504L=1.86kgm(25m布置1个)
承码牵引索(φ22mm)
单位载荷=1.774=0.4425kgm(2根)
单根临时承载索(φ52mm)
单位负荷=9.436kgm(共4根)
为两支承点跨距
为承载索最大垂度,根据工程经验按照8.5%来考虑。
即:
将上述已知参数代入公式,得左右岸支承点连线水平夹角
H=ΣqIL2(8fmaxcosβ)
=(19.23+1.86+0.4425+8.85)*12702(8*107.95*0.9999)=56743.77kg
3)临时承载索垂直分力
VB=ΣqIL2(2cosβ)+Htgβ
=30.8*1270(2*0.9999)+56743.77*0.0144=20106.37
Ø临时承载索最大张力
=TB=(H2+VB2)12=61395kg
安全系数
N=TP
=1700061395=3.053
式中
为钢丝绳的破断拉力,根据手册查得φ52mm的钢丝绳破断拉力
(取185kgmm2)。
根据缆索吊车承载索设计规范,要求安全系数不宜小于3,可见选择4根φ52mm的承载索满足设计要求。
6.4.3.3临时承载索架设
1)将临时承载索(Φ52)储绳筒吊装于左岸主车侧临时承载索卷筒的支架上,并设置好制动装置,同时在临时承载索卷筒的正后方布置一台5t卷扬做辅助制动安全工作。
2)利用已架设好的Φ32的拖拉牵引绳,在左岸将绳头的一端与Φ52的临时承载索(Φ52预留15m)和Φ22钢丝绳用绳卡固定牢靠。
3)启动3#、4#卷扬机,将临时承重主索拉过江。
注意保证3台卷扬机协调性、同步性。
同时在放绳的过程中记录出的临时承载的长度,临时承载过江后,利用卷扬机按7%垂度将第一根临时承载索张拉到位(见临时承载索张拉示意图)并固定在右岸靠下游侧的第一个主地锚上;
第二、三、四根临时承载索与第一根临时承载索过江方法一致。
4)用测量仪器测量跟踪记录三天临时承载索的垂度,当钢绳在自重的影响下垂度不再发生变化时,再次对四根临时承载索进行调整使四根临时承载索的垂度保持一致、间距一致,垂度差要控制在±5cm以内确保临时承马工作正常。
5)临时承载索安装见《临时承载索安装示意图》(图号:
CDT-TZKC-001—Ⅰ(施组)—10—05)及《临时承载索架设步骤示意图》(图号:
CDT-TZKC-001—Ⅰ(施组)—10—06)。
6.5副车安装
6.5.1副车安装主要工作量
表6-3 副车安装主要工作量
序号
项目名称
重量(t)
数量
拟采用吊装设备
备注
一、
副车运行机构
1
水平驱动台车(Φ800)
3
3
70t汽车吊
2
水平纵动台轩装置
2.3
1
70t汽车吊
3
垂直纵动台车装置
1.63
1
70t汽车吊
4
从动轮装置
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