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水利水电施工2011·第3期总第126期

锦屏一级水电站出线竖井施工提升系统安全设计

●李彦臣段汝健/(中国水利水电第十四工程局有限公司)

【摘要】锦屏一级水电站出线竖井结构复杂、作业工序多、施工难度大、安全风险高，施工中采取了多重保护式双层复合卷扬提升系统。本文介绍了该系统的设计、计算方法与主要的安全措施，节约了投资，提高了工效，同时实现了本质安全化运输手段，取得了良好的效果，可为类似工程提供经验借鉴。

【关键词】水电站竖井施工提升系统安全技术

1工程概况

锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县和盐源县交界处的雅砻江大河湾干流河段上，是雅砻江下游开发的龙头水库。水电站装机容量3600MW,地下引水发电系统除进水塔外全深藏在地下。引水发电系统洞室群规模巨大，共布置有竖井12条，超过100m的10条，断面超过12m的4条，其中出线竖井最深。出线竖井为一井八室，体型断面为“D”字形，结构如图1所示，工程量见表1。施工中需要有机械提升系统，用于材料运输及人员上下。

图1出线竖井结构图(尺寸单位：cm)

表1锦屏一级水电站出线竖井工程量

序号

部位名称

断面尺寸(m)

井深(m)

锚杆(根)

井挖方量(m3)

钢筋(t)

喷混凝土(m3)

混凝

土

(m3)

1

1号出线竖井

D12.1

231.5

3325

25856

605

856

8679

2

2号出线竖井

D12.1

231.5

3325

25856

605

856

8679

2提升系统设计

2.1提升系统的组成

锦屏一级水电站提升系统由卷扬机、钢丝绳、吊装支撑梁、定滑轮、安全托盖、施工吊笼、防坠器、重量限制器、限位装置等组成。其中，吊装支撑梁布置在1901m高程岩壁吊车梁上，即定滑轮至出线竖井底部垂直高度为247.5m,设计大吊笼施工平台，由两台JM-10可调速、可联动卷扬机和φ28mm钢丝绳提升；载人吊笼由一台JM-5可调速卷扬机和φ22mm钢丝绳提升，并利用大吊笼钢丝绳作为载人吊笼防旋稳绳和断绳保护制动绳，运行过程安装声光信号控制装置，吊笼系统布置见图2。

2.2系统运行简介

系统运行时，运用大吊笼运送施工材料、工具，运用载人吊笼运输人员。下行时大吊笼优先运行，上行时载人吊笼优先启动。载人吊笼下装弹性垫层，防止与大吊笼猛烈碰撞，限位装置与载人吊笼运行联动。

地下工程

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主绳

主绳

防坠器

载物吊笼主绳，

载物吊笼主绳

大平台

载物大吊笼

载人小吊笼兼作小吊笼稳绳

图2吊笼系统布置示意图

2.3载人吊笼提升系统选型计算

载人吊笼作为运输人员的主要设备，根据施工组织设计确定核载人数，拟定载重量、吊笼规格(见表2、表3),再根据安全保证系数确定钢丝绳、卷扬机的基本技术参数(见表4),根据基本技术参数对卷扬机、钢丝绳、定滑轮进行选型复核验算。

2.3.1基本技术参数

钢丝绳质量：φ22mm副钢丝绳质量为174kg/100m,取最大高度240m计算，钢丝绳重430.65kg。

表2载人吊笼材料质量计算

序号

材料名称

型号

数量

单位

理论质量

质量(kg)

[10槽钢

L10

23.79

m

10.007

238.067

2

[.20a槽钢

[20a

4.24

m

22.637

95.981

3

钢板

8mm

1.186

m2

62.8

74.481

4

钢筋

φ20mm

21.2

m

2.47

52.364

5

角钢

∠45mm×5mm

3.82

m

3.369

12.87

6

花纹钢板

3mm

4.08

m2

25.6

104.448

7

防坠器

122

个

100

合计

678.211

表3载重组合分析

工况

载荷组合

载重(kg)

备注

载人

6人

100×6

限载6人

表4载人吊笼钢丝绳工况分析

工况

载人吊笼质量

绳重

载重

工况点

载人

678.211

430.65

600

1708.861

根据上述计算：载人时，载人吊笼钢丝绳的拉力为1708.861kg×9.8N/kg=16746.84N≈16.75kN。

2.3.2卷扬机选型计算

(1)工作级别的确定。锦屏一级水电站出线竖井提升系统卷扬机日工作时间平均为16h,按每年工作300天计

算，卷扬机年工作时间为4800h。

由于卷扬机提升人员通常承受较重载荷，因此载荷状态确定为重载荷。

根据卷