塔式缆索起重机牵引绳更换方法说明

【摘要】：本文概述了亚洲第一跨度缆机的技术特点和牵引钢丝绳更换方案，简单分析了牵引钢丝绳更换的进度控制和在更换过程中的质量安全控制。向家坝缆机牵引绳总长3000m, 主塔高度95m,副塔高度30m，牵引绳更换难度较大，危险性较高。

关键词：缆机；牵引钢丝绳；控制要点

1、向家坝工程缆索起重机技术特点

金沙江向家坝水电站工程设计使用了3台平移式高架缆索起重机，主要用于主体混凝土及辅助材料吊运入仓，也可用于其他设备和构件的吊装。左岸布置副车，右岸布置A 型架主塔与平衡车。缆机主塔高95m，与地面垂直向后成10°（水平成80度）夹角（向平衡车倾斜），塔头通过后拉索与平衡车连接，组成一个塔头可承受承载索张力的稳定结构。副车为无塔架形式，主梁铰轴处可承受承载索张力。缆机额定起重量 30t，设计跨度1400 m（亚洲第一跨度），牵引绳长度3000m, 采用面接触的Φ32 mm钢丝绳，承马采用摩擦传动的16套自行式承马。主索最大垂度5.5％ L，扬程230m。最大起降速度为3.0 m／s（180m/min），满载横移速度8.0 m／s（480m/min），（缆机绳索系统示意图见附图一）。

因为缆机主跨度大、牵引绳自重有14.7t且是钢芯绳、主副塔基本是高空作业，并且由于导向滑轮较多，新旧牵引绳连接倒手较频繁等因素，使向家坝缆机牵引绳更换难度较大。

2、牵引绳更换步骤

牵引钢丝绳总长约3000m，以主小车左侧端为起点、经副塔侧8套承马到副塔导向轮系、通过副塔架顶部反到主塔天轮、垂直下放到机房牵引驱动机构、在反到主塔中部导向轮、穿过主塔侧8套承马至主小车，形成封闭式循环索。

牵引钢丝绳为面接触特种钢丝绳，单重4.643Kg/m，上支牵引绳绳垂度控制在L/15～L/20之间（L为跨度），其最大张拉力为w=t0+w1+w2+w3+w4+w5=15.85t，（初张力t0 、小车坡度阻力w1、小车行走摩擦阻力w2、滑轮滚动的转动阻力w3、承马上坡阻力w4、承马行走摩擦阻力w5）。。采用25T卷扬机辅以缆机提升机构进行牵引钢丝绳更换作业。

经过对换绳工序的多次优化，具体换绳步骤如下。

2.1 牵引钢丝绳更换作业准备工作

1）在副塔侧布置25t卷扬机

2）新牵引钢丝绳带一定张力全部上25t卷扬机。

3）主塔侧先把起升绳锁定，再把起升绳退出提升卷筒。

以上工作分别在左、右岸展开，可同时进行，工期一天。

2.2 新牵引绳从副塔引入上支

1）主小车停在副塔终端锁定，新牵引绳头过副塔天轮与旧牵引绳用12个绳夹搭接，通过卷扬机让新绳受力，松开小车与牵引绳连接绳夹。

2）主塔侧将旧牵引绳在机房牵引驱动机构处截断，将上支旧牵引绳上提升卷筒（作为新牵引绳过江的动力源）。

3）25t卷扬机放绳，通过提升机构将上支旧绳及新牵引绳牵拉过江，新牵引绳卷入起升卷筒。

4）25t卷扬机上仅预留60m钢丝绳，利用吊车协助穿过副塔导向轮系、副塔岸承马、与主小车锁定。

5）解除主小车锁定，调整左岸承马压紧轮组，具备小车向主塔运行条件。

以上工作如各工序安排紧凑，新牵引绳过主塔塔顶滑轮倒换绳夹时顺利的情况下，工期约一天

2.3利用卷扬机更换下支牵引绳

1）25t卷扬机移至主塔侧固定。

2）通过引绳将下支旧牵引绳上25t卷扬机。

3）在起升机构放新绳过程中，通过25t卷扬机把下支旧绳及主小车牵拉过江。

4）主小车停在主塔终端锁定。

5）提升卷筒上预留110新牵引绳，利用主塔塔顶承马检修吊将新牵引绳穿过牵引机构、主塔中部导向轮、主塔侧承马、与主小车锁定。

6）起升绳重新缠绕上提升卷筒。

以上工作如各工序安排紧凑，工期约一天。

2.4 尾工处理

1）场地清理。

2）电气限位恢复，牵引绳张紧。

3）空勾、空罐运行磨合，消除钢丝绳应力。

至此，牵引钢丝绳更换完毕。

3缆机换绳工艺质量安全控制点

1）在副塔侧布置卷扬机时，应考虑三台缆机停靠的位置。同时，需在对位置设置导向滑车。卷扬机与导向滑车间距应满足钢丝绳偏角不大于5º，即卷扬机与导向滑车距离应在60m左右。

2）缆机牵引钢丝绳总长约3000m，25T卷扬机卷筒长2.2m，卷筒直径700mm，钢丝绳须在卷筒上缠绕12层。对于多层卷绕的卷筒，绕绳时，即使是绕第一层，也必须让绳张紧，以保持绳最小破断拉力(811kN)的1～2的预拉力进行卷绕。预拉力的产生一般应通过储绳卷筒支架上的制动措施来实现，避免卷扬机卷绕的多层钢丝绳在过江时内陷（因为卷扬机在放绳时要受到16t左右的拉力），确保卷筒上的钢丝绳不受损伤。

3）更换上支牵引绳时，因新旧绳连接绳夹不能直接过滑轮，所以要考虑新绳头到达主塔天轮时，绳夹前侧新绳有足够长度进入机房起升机构，必须在主小车位于距副塔终端140m时开始进行新旧钢丝绳的搭接。此时，新旧钢丝绳间隔10m用一个绳夹固定，等到小车到达副塔时，新旧绳才用12个绳夹正式连接。

当主小车位于距副塔终端约60m时，主塔侧须在牵引绳下支段接一段引绳，引绳长度视主塔侧地锚与卷扬机间距而定，作业点在机房顶部。同时，副塔侧新旧牵引绳用绳夹固定。此处为钢丝绳主要受力段，绳夹使用必须符合规范要求（GB/T5976-2006）。

主塔侧旧牵引绳在机房顶部截断，截断前应用缆风绳固定，避免钢丝绳截断时甩出。

4）牵引绳过江过程中，应在左右岸设置观察哨，避免上支牵引绳垂度太大与主小车及承马缠绕。同时，保证25t卷扬机和提升机构联动运行速度尽可能一致。

5）25t卷扬机放绳完毕，应预留一段钢丝绳。预留长度应大于60m。

6）卷扬机牵拉主小车时，因场地条件限制，1#缆机下支牵引绳须从机房后侧引下（2#、3#缆机下支牵引绳可从机房前侧引下）。为避免牵引绳与钢结构件干涉，须在结构件棱角处做包角处理。同时，须随时微动调整主车桩号。

7）当提升卷筒放绳完毕，应预留一段钢丝绳。预留长度应大于110m（用于机房到主塔导向轮到小车锁定用）。如上支垂度过大，应调节到相应垂度，以免牵引绳张紧机构不能满足垂度调节要求。

8）当25t卷扬机工作时，应安排专人检查其移位及失稳动向，钢丝绳卷绕情况。

9）牵引绳移动过程中，应安排专人巡视各滑轮、导向滑车运转情况。

4结语

在参建各方的协同配合和共同努力下，向家坝水电站缆机牵引绳更换过程未发生一起安全事故。经过对换绳的多次优化，换绳工期由原来的7天缩短至3天，为工程施工赢得了宝贵时间。

注：本章论文的所有图表及公式以PDF形式查看