浅析以列K项目引水下平洞天锚
吊装钢管方案
李刚汪观鸿姜如洋/中国水利水电第五工程局有限公司
OOOOOOOO0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
【摘要】本文介绍了以列K项目抽水蓄能电站引水隧道压力钢管采用天锚卸车安装方案•地下洞室空间狭小，为减少洞室开挖量、降低支护难度•通过综合比较•最终确定采用天锚系统卸车钢管的安装方案。针对洞室围岩结构及类别分析比较，设计布置了天锚冷装系统.对压力钢管卸车和就位进行了阐述，可供类似水电站洞内压力钢管安装提供借鉴。
【关键词】抽水蓄能电站天锚压力钢管吊装
1概况
以列K项目引水隧洞下平段起始于竖井下弯段后（桩号：HRT0+885.045），终止于厂房机组进水球阀前（HRT11+106.460），该段主要包括主引水04m直管（43大节，单节长度4m）长约170m，材质为B610CF.板厚50mm；岔管为Y形月牙肋岔管.触〜2.8m，长度6.85m.材质为B780CF.板厚52mm、月牙肋1
08mm；引支管内径2.8m,2条引支（11大节，单节长度4m）长约42m；另有2条渐变管内径02.8~ 1.74m，两条长度20m；2条如.74m管节长13m。引支及渐变钢管材质均为B610CF.板厚34〜48mm.下平段累计总重约1125t o
下平洞引水隧道及施工支洞土建均开挖成马蹄洞形，主管段开挖直径5.2m；支管段开挖直径4m；1#施工支洞腰线长度7m、高度6.5m、底部宽度5m；进厂交通洞大部分开挖为城门洞形：宽6m、高7m；下平洞通过1#施工支洞、进厂交通洞连接・距离厂交洞大门口约为1400m。
2施工方案简介
下平段引水隧洞#lm、长4m直管，板厚50mm，单节压力钢管约为20.5t；岔管最大外形：7mX7mX4.6m （长X宽X高），总重45.7721.因岔管整体制作完毕运输会受进厂交通洞断面几何尺寸限制，考虑到洞内安装环境较差、作业空间狭小且岔管安装要求极高•按照尽可能减少洞内组焊原则，因此将岔管分为四大部分提前在洞外制作：岔管本体［4.85mX5.95mX4.6m（长X宽X 高），自重30.85t］；主岔锥体段［1.Im X4.136m X 4.136m（长X宽X高），自重5.75门；2节分岔锥体段［1.22mX3.043mX3.043m（长X宽X高），自重4.59订。因此下平段运输及吊装按照岔管本体30.85t考虑。
2.1压力钢管运输
2.1.1运输形式
（1）直管运输（图1）。
图2岔管运输形式
凯特-摩丝
机电与金属结构工程
2. 1.2其他
（1） 运输方式。公路运输主要是采用平板运输车
（运输重心较低的平板车），以保证运输平稳安全，在平 板拖车上设置支撑托架，将压力钢管平放至托架上捆绑 加固。
洞内运输主要为钢结构制作的运输台车，沿着所铺 设的轻轨牵引就位。
（2） 运输路线。压力钢管在堆场采用75t 汽车吊水
平吊放至平板运输车上，平板运输车从进厂交通洞驶入
1#施工支洞，从1#施工支洞运输至支洞与下平段引水
隧洞交会处由天锚系统卸车。
（3） 运输注意事项。施工道路坡比度不得超过12°,
因此钢衬在运输前，缓慢运输是前提，还必须提前勘察
道路状况。如有深度超过400mm 以上凹坑等应及时填 平压实；同时考虑钢衬在上坡或者下坡过程中.必须注
意其坡度，如若坡度过大，除了在车厢板宽度方向采用 导链捆绑拉紧钢衬以外，同时还应在车厢板长度方向捆
绑拉紧钢衬.以防钢衬因上、下坡产生滑移。
2.2压力钢管洞内卸车
2. 2. 1天锚布置
天锚布置于1#施工支洞与引水隧洞交会处，两组
天锚上下游间距3m 。考虑滑轮组、索具重量和起重荷 载系数及预留安全裕量等因素，两天锚的起重荷载均应
按单独起重荷载能力为20t 进行核算。按此荷载能力，
选定单组天锚采用多根打入岩石层一定长度的036螺纹 钢，在洞室顶部岩石上打孔注浆锚固后作为天锚的承载 锚点，下部端部采用钢板或型钢进行电焊连接加固后作
为天锚的起吊支承点。天锚详图见图3。
锚杆2x036, £ = 6000，入岩 5600
~]A 吊耳主卜強板厚 乡
00 X  24
，彳I 「厂 Ox 「
Z D
i 丨：； 一」
J a
or
~1D
钢板一1000X300X24
A —A L=6000，人岩 5600
o  g  z
三 三
E —E
1000
D —D
图3单个天锚设计布置示意图（单位：mm ）
取1. 2MPa  （按较硬岩取值，取规范中小值.偏安全）。
水泥结石体与锚杆间的黏结强度标准值几取
2. OMPa  （取规范中小值，偏安全）。
（2）锚杆计算。计算依据《岩土锚杆（索）技术规
范》（CECS  22—2005） o
钢锚体杆截面面积计算：
K  N A 工警J
式中 K,
锚杆杆体的抗拉安全系数，取1.8 （以永
久锚杆计.偏安全）；
N,—-锚杆的轴向拉力设计值，根据相关规范,
本计算荷载分项系数取值如下：动荷试
验时，活荷载分项系数取1.4；动力系数 取1.2；动荷载承载力试验分项系数取
1. 1；静荷试验时.恒荷载分项系数取
1.2；静荷载承载力试验分项系数取
2. 2.2天锚选型校核
<1）基本参数。
1） 单个吊点荷载标准值N  =200kN 。
2） 单根锚杆为036, L  = 6m，入岩5.6m，外
露 0. 4m 。
3） 锚杆钻孔直径D=52mm  （规范要求钻孔径大于
杆体直径15mm 以上）。
4） 可变荷载分项系数沧=1.4。
5） Q235钢抗剪强度"=9ON/mm 2 （第二组）。6） Q235钢角焊缝抗拉、抗剪强度：貧=105N/
mm 2 （第二组）。
7） 锚杆（HRB335钢筋）抗拉强度设计值/,=
300N/mm 2。
8） 锚杆（HRB335钢筋）抗拉强度标准值九* =
335N/mm 2。9）
水泥结石体与岩石孔壁间的黏结强度标准值
浅析以列K项目引水下平洞天锚吊装钢管方案
1・25。根据以上分项系数可以看岀，动
荷载试验属于不利工况.故本计算按动
荷载试验来设计；
N,=1.4X1.2X1.1X（200kN十2）
=184.8kN；
f yk—
—钢筋抗拉强度标准值。
则锚杆截面面积：
4=1.8X184.8X10'N
335N/mm2〜
993mm2
实际采用¢36锚杆.截面面积=1017.36mm?>993mm2，满足要求。
锚固段长度计算：
KN,KN,
r，^a2?»*,r
tz D j mfl（p n m（p
式中K—锚杆锚固体的抗拔安全系数，取1.8；
N,——单元锚杆的轴向拉力设计值；
L“-----锚杆锚固段长度，m；
九—
—锚固段注浆体与地层间的黏结强度标准
值.kPa；
仏--锚固段注浆体与筋体间的黏结强度标准
值，kPa；
D锚杆锚固段的钻孔直径，mm；
d----钢筋直径，mm；
e——采用2根或2根以上钢筋时，界面的黏结
强度降低系数，取0.6〜0.85；
锚固长度对黏结强度的影响系数，取1;
n——钢筋或钢绞线根数。
则L al=1698mm；L a2=1471.33mm
所以均小于锚杆实际锚固长度L a=5600mm，满足要求；注浆用的水泥砂浆或水泥结石体.强度等级为M30。
（3）吊耳板计算。吊耳板采用5=24mm钢板. 1000mm X300m m（长X宽）；每个吊耳板下各悬挂一个21t常用卡环。吊钩钢轴下部钢板抗剪强度验算（选取最薄弱部位钢板进行核算，其余钢板截面位置不再核算）。
钢板吊孔轴下部钢板高A=50mm，吊耳孔C80mm，在吊耳孔两侧各焊接一块^=12mm钢板。
截面最大剪应力：
经典解析法计算：T=头=200X103
(24+12X2)X50
=83.33MPa<90MPa
KN=  1.1X200X IO?
~dF80X48
=57.29MPa W［巧］=号
满足要求。
（4）锚杆与钢板角焊缝强度验算（受力平行于焊缝长度）。
“=存三乃（一个吊板上共2根锚杆）
式中T f—
—按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向
的剪应力；
h.—-角焊缝的有效厚度，对直角焊缝等于
0.7h f;
h f—
—焊脚高度尺寸18mm（实际锚杆与钢板间
连接为双面角焊缝，此处按单面角焊缝
核算偏安全）；
L—
—焊缝计算长度.等于设计长度减去10mm
（此处设计长度300mm）；
N—-通过焊缝形心的剪力设计值；
n——角焊缝的强度设计值。
代入公式得r f=27.367MPa<；貧，满足要求。2.2.3天锚卸车方法
压力钢管运输至天锚下方后，解除捆绑在钢管与车体上的绑扎带。操控2台20t电动导链缓慢将压力钢管
悬空吊起，操作过程中要注意两台电动导链的同步性，避免单边倾斜过重。待起升高度达到100mm高度时，暂停操控电动导链.观测锚杆、钢丝绳、卡环及整体状况，无异常情况可将运输车辆驶入避车洞。管节运输台车移至吊起悬空的钢管下部.操控电动导链将管节缓慢下降.置放于钢管运输台车上，用卷扬机牵引至上游或下游方向安装部位，见图4。
图4天锚卸车示意图（单位：m）
机电与金属结构工程
违章操作。3安全措施及注意事项
（1）施工人员在施工时应注意安全.戴好安全帽，穿好防滑鞋；高空作业时要系好安全带。
（2）对于易燃、易爆品.如氧气、乙烘等远离施工现场。
（3）钢管起吊应由专业起重人员指挥。
（4）严禁歪拉斜吊，钢管正式吊装前必须先试钩，在原地上下起升三次，离地300mm左右，所有钢丝绳必须有足够的安全系数（为所吊实际重量的6倍无断丝断股现象。
（5）采用卡扣吊装前，先检查卡扣和绳子均有足够的安全系数.吊耳焊接牢固•有足够起吊承重・焊缝无裂痕。
（6）在吊装时，被吊钢管尚未固定及牢固时，不得摘钩。
（7）拆接电源线应由专职电工操作，并做好防护措施.以防触电。
（8）通信必须保持畅通.确保起重稳车协调配合。
（9）严格按照本专项施工方案起吊步骤操作.杜绝4结语
根据天锚设计、布置及卸车特点，严格执行安全规范及设计标准.同时从设计的角度尽可能地减小吊板设
计高度，在电动导链选型上，除了满足起重要求外，也尽可能地选择上限距离较小的导链.其目的主要是降低卸车区域土建的开挖高度及支护难度。通过从设计优化、设备选型、协同施工几个环节，成功解决了压力钢管在狭小空间利用天锚卸车的难题，具有一定的借鉴价值。
参考文献
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