水利水电论文
摘 要： 在水利水电勘探项目中使用绳索架设工艺属于工程索道的一个分支, 该工艺以其简单高效的特性在部分施工难度大的项目中得到了充分的应用。以新疆哈巴河县喀拉托别水电站项目为案例, 分析总结该工艺的技术要点和技术改进方向。该技术要点是安全牢固、因地制宜、简单高效, 架设工作就地取材, 也就使得整个工艺没有固定的设备和统一的工艺要求。因此需要逐步依据水利水电钻探行业的特点, 完善架设装备的专业化, 工艺的流程化, 提高该工艺的交流性和延续性。
关键词： 水利水电钻探; 架设工艺; 应用案例;
1、 前言
绳索架设工艺属于工程索道的分支, 在日常生活中应用很广泛, 比如在消防救援、高压输电线、观光缆车和工程地质勘探项目等。在水利水电项目建设中, 经常会在河面、高山上布置勘探孔, 在这些特殊的钻孔中, 绳索架设工艺立刻凸显出其简单可靠、高效节约的优势。本文中列举的具体施工项目是新疆哈巴河县喀拉托别水电站工程。项目建设过程中, 用到的架设方式有水平溜索, 河面溜索和高山吊运线[1,2]。
架设绳索主要由锚桩、绳索、悬挂装置、导向装置和牵引动力装置五部分组成。其中锚桩包括地锚、钢管锚桩和因地制宜利用天然岩石、树木作为的锚桩;绳索包括先导绳、主绳、牵引绳三部分, 绳索种类为钢丝绳、棕绳和尼龙绳;悬挂装置:滑轮和倒链组合;牵引动力装置:人工牵引和动力机械牵引[3]。
2、 架设组成部分及简介
锚桩的组成及具体施工措施, 地锚的组成包括有锚坑、地锚架, 回填土石, 根据绳索的长度, 运输物件的重量, 通过计算来确定锚坑的尺寸大小, 地锚架选用的材料。本项目在裸露的岩石上应用凿岩机凿出3~5个8~10 cm的锚洞, 插入钢锚杆, 用以固定绳索。在实际架设作业中, 也会因地制宜的将树木和岩块作为理想的地锚, 此方法简单高效, 人员劳动强度低, 但应注意选用树木和岩块的稳定性。
绳索常用的规格有9.3 mm、12.5 mm、18.5 mm和23 mm四种规格, 一般主绳 (承重绳) 使用18.5mm和23 mm两种规格, 而9.3 mm的一般用作牵引绳。
悬挂装置一般有滑轮和倒链组成, 其功能是吊装和卸载物件。
导向装置和牵引装置一般只是代表牵引装置, 而牵引装置包括人工和机械两种。对于长距离和落差大的绳索一般需要一条棕绳, 通过人工牵引的方式来调节运输物件的姿态[4]。
3、 应用案例分析
新疆哈巴河县喀拉托别水电站工程前期钻探作业过程中遇到了道路不通, 物资供应紧张;洪水淹没路基, 设备、材料搬运困难;钻孔孔位位于山势陡峭处等问题。
3.1、 道路不通, 物资供应紧张
第一个问题就是生活物资供应保障问题, 如图1所示, 问题的关键点在于生活聚集区在河对面, 过河的唯一工具是上游1.5 km处的一座吊桥, 该吊桥只能容许人畜行走, 因此生活物资到达生活区最后的1.5 km全凭人力搬运。由于工区人员众多, 采购次数频繁, 这项工作极大的影响了钻探的作业效率。对于这种工况, 根据现场具体地理情况, 巧妙的利用生活区河流两边的树木作为锚桩, 使用12.5 mm规格的钢丝绳在河面上架起了一条简单的人工溜索。具体结构如图2所示。
图1 喀拉托别水电站各作业点位置关系图
图2 河面调运伙食等物资溜索结构示意图
该溜索简单、易架设, 并且大大的减轻了生活物资搬运的繁重程度。
3.2、 洪水淹没路基, 设备搬迁困难
去下坝址的道路有一段曾经是被洪水淹没过的, 由于洪水冲刷, 裸露出来的路段全由大块石组成, 高低不平, 单人行走都困难, 更不用说搬运设备和材料, 该路段大概有300多米长, 具体路况如图3所示。
图3 平地绳索架设及地面实况
结合实际工况和个人经验, 又创新性的提出了平地绳索长距离转运设备的架设方案, 如图4所示为方案示意图。从图中可以看出绳索是由三个支架支撑而起, 使用三个支架的原因是, 防止架设线太长, 设备运输过程中容易触底的问题, 而进行分段运输。
图4 平地绳索架构示意图
在实际实施作业过程中, 又因地制宜的将路边两个巨大的滚石作为地锚, 使得架设工作简洁高效的顺利完成。
该类绳索架设方案可以有效的解决长距离、难以修复路段的设备和材料转运难题, 而且减少了人员在转运过程中人身安全的问题。
3.3、 钻孔位于山势陡峭处, 设备运输困难
在钻探任务中, 有一个钻孔位于坡度极陡的山坳中, 工作人员只身上山都非常困难, 面对此种作业环境, 勘探设备笨重, 而且上升距离较长, 人力已经不能满足设备运输的动力要求, 于是需要使用机械动力架设吊运线的方案, 整套架设结构如图5所示。
图5 高山绳索架设结构示意图
该架设方案地锚类型为:山脚借用大树做锚桩, 山顶采用钢钎做锚杆。选取这两种类型的锚桩, 都是根据实地地势、地形选取的, 从施工过程来说, 是经济高效的方案。该架设方案实物图如图6~8所示。
图6 高山绳索架设悬挂装置实物图
图7 高山绳索架设牵引装置实物图
图8 高山绳索架设卸载物件实物图
该类绳索架设方案有效地解决了钻探设备及材料转运的难点, 并且经济高效, 省时省力。
4、 结论
绳索架设工艺的结构组成包括锚桩、绳索、悬挂装置、导向装置和牵引动力装置五部分。实施作业过程中, 除锚桩外, 其他作业过程的工作量不可压缩, 锚桩的类型决定作业量的大小, 也决定了整个架设时间的长短, 因此上述三个案例都在锚桩选取方面做了大量工作。
从以上可以看出, 绳索架设施工方法在钻探项目中应用的主要特点是:安全牢固、因地制宜、简单高效。整个架设工作都是就地取材, 也就造就了整个钻探架设没有标准, 简而言之就是能用即可。
因此, 在水利水电钻探领域的架设工作中, 应参照电力和桥梁专业的架设工艺, 逐步依据本专业的特点逐步完善架设装备的专业化, 工艺的流程化, 提高水利水电钻探行业在该工艺上的交流性和延续性。
参考文献：
[1]周新年.工程索道与柔性吊桥——理论设计案例[M].北京:人民交通出版社, 2008.
[2]周新年.工程索道[M].北京:人民交通出版社, 2005.
[3]尹志清.自锚式悬索桥主缆架设技术[J].铁道建筑技术, 2009, 26 (10) :6-9.
[4]架空索道工程技术规范:GB50127-2007[S].