中国水利水电第五工程局有限公司三分局，四川 成都 610081
摘要：圆形发电隧洞接发电机组为水电站建设中常用的设计方案，为满足发电水头要求，带上下弯段的发电竖井也是常用的设计类型之一。本文结合赞比亚下凯富峡水电站发电竖井施工，主要阐述了竖井起重机在竖井开挖施工中的应用，包括现场组织、施工布置、技术措施、安全管理等方面。
关键词：圆形发电洞、上下弯段、竖井起重机、技术扩挖、作业吊盘、安全措施
1 前言
水电站发电洞竖井施工，最主要解决的就是垂直运输的问题，包括人员的通行和材料的运输，目前大多数的做法为采用卷扬机、矿用绞车配备防坠器等措施，但此类做法均需要在现场进行提升架、提升锚点、吊笼等的加工制作，对设计计算、焊接质量、现场管理等要求较高，也增加了现场施工难度和工作内容，组装完成后即便是配备相关的安全辅助措施依然存在较大安全风险。采用竖井起重机成套设备，性能稳定、保障率高、操作控制便捷，尤其是安全管控方面具有较大优势，下文以赞比亚下凯富峡电站项目实例进行说明。
2 工程概况
下凯富峡水电站共设5条发电竖井，每条发电洞均由上弯段、垂直竖井、下弯段组成，上下弯段轴线半径均为15米。单条发电竖井深113.35m，轴线长130.45米（23.55m+83.35m+23.55m），开挖直径6.0m，全段钢筋混凝土衬砌，衬砌后直径为4.8m，轴线间距为17m，具体布置见图1。
图1 发电洞竖井设计体型图
3 结构及功能
门式起重机的型号为：MG5t-6.6m-H=3.9+120mA5, 额定起重重量5吨，跨度6.6米，起升高度以吊钩为准轨道上面3.9米，轨道下面120米，整机工作级别为A5。起重机结构：竖井门式起重机由主梁和支腿、下横梁组成的门架、起升机构、机电设备等组成，整机结构外形如下图所示：
图2 竖井门式起重机正面图
本工程竖井起重机配置了超载限制器、力矩限制器、缓冲器、防坠器、载人吊笼等安全装置，并采用遥控器操作，操作人员可以从各个角度观察工作状态，保证了竖井人员、材料运输和施工操作的安全高效。竖井起重机可以前后移动，轨道长度13.5米，主要解决了人员通行和材料的上下运输问题，相比采用卷扬机的传统施工方法，该施工方法具有安全、高效、便捷等优点。
4技术及安全措施
4.1上下弯段技术扩挖
为了满足现场施工要求，对上下弯段按照最小扩挖量的原则进行了扩挖。上弯段扩挖主要满足吊运及起重机运行，将圆弧段扩挖成垂直正交体型，开挖断面由圆形改为城门型；下弯段扩挖主要为了方便竖井出渣，将圆弧段扩挖成垂直正交体型，开挖断面为圆形，具体如下：
图3 上下弯段扩挖示意图
4.2上弯段施工平台
上弯段搭设悬空施工平台，自弯段起弧点搭设至竖井垂直段上口，采用工字钢嵌岩、上铺钢板的结构形式，根据理论和有限元分析，论证施工承重平台结构的安全性，为门式起重机顺利安装和安全运行提供了基础和保障，满足了人员的通行以及锚杆等材料的运输吊装，因上弯段悬空跨度较大，综合考虑该平台搭设难度及安装材料成本控制，考虑钢筋运输车辆（20t）加10人（800kg）的荷载进行平台设计，为保障基础有足够的承载力，在岩壁上布设?25 L=4.5m岩锚梁锚杆，具体布置形式如下图：
图4 上弯段施工平台示意图
4.3作业吊盘
采用载人罐笼下挂4.5m网状圆形钢平台的技术方法，覆盖大部分竖井开挖掌子面，作为开挖钻孔、扒渣施工的人员操作平台和溜渣井防护井盖，使爆破钻孔、扒渣操作均由施工人员在工作平台上完成，无需登临掌子面，极大程度上提高了二次扩挖施工的本质安全。
5具体应用
井内操作施工人员步行至上弯段施工平台上，竖井起重机移动前移至施工平台位置后下方载人吊笼，人员携带手风钻自平台上进入到吊笼内，吊笼门关闭并锁定，起重机后移至竖井正上方，下放吊笼。
采用钢丝绳将作业吊盘悬挂在吊笼底部，作业吊盘和吊笼同步运行，当吊盘位于掌子面之后，吊笼停止下行，作业人员从吊笼内转移至作业大盘上进行钻孔、装药、联线等工序；之后吊笼及大盘同步提升至井口并前移至工作平台最外侧的安全部位，完成爆破作业；排烟完成后人员再次进入井内，在作业大盘上进行出渣支护作业，依次循环完成整个竖井的开挖和支护。
喷锚及注浆设备均在井口布置然后通过管路沿井壁输送至作业面完成支护作业，需要吊运的材料主要为锚杆，锚杆水平放置在作业吊盘后采用铁丝困扎紧固后吊运至工作面。
6 总结
在水电站行业建设发展的过程中，如何安全、高效的完成施工任务一直是整个行业都在探索和追求的目标，采用竖井起重机进行竖井开挖支护工作完美的解决了人员上下及材料的运输，同时配备作业大盘进行施工，从本质上改善了人员作业状态，极大的保证了施工安全，取得的效益显而易见，可以作为同类项目施工的成功经验予以推广。
参考文献
[1]高乃东[1], 陈中竹[1], 宁鹏飞[1]. 施工竖井在施工隧洞不良地质洞段中的应用[J]. 东北水利水电, 2015, 33(2):27-28.
[2]余小云, 刘勇, 杨晓帆. 组合钢模在竖井上、下弯段混凝土衬砌中的应用[J]. 云南水力发电, 2015, 31(6).
论文作者:李亚东
论文发表刊物:《科技新时代》2019年7期
论文发表时间:2019/9/9
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