总结缆道建设经验 打造精品缆道工程

来源:党群办公室 时间:2013-01-31 作者:夏良谦

水文缆道是中小河流水文测验重要的渡河设备。荆江局从2000年高坝洲站缆道建设至今,在国内外已建成投入运行的水文缆道有14座。这些缆道无论是勘查、设计、加工、安装、调试等,还是土建、机械与控制等全部由荆江局独立完成。这些缆道结构合理、技术先进、安全适用。为荆江四口和清江的防汛测报,为缅甸伊江、道耶坎的水电项目搜集水文资料,发挥了其重要作用。

本人参加了其中绝大部份缆道工程建设,就一些值得总结的技术和经验,谈一点个人看法,供今后缆道建设参考。

一、荆江局缆道建设回顾

1、缆道建设回顾

20006月,荆江局自行设计了清江高坝洲站水文缆道。这是荆江局首次设计的缆道。荆江局组织船舶、后勤部门14人前往高坝洲站安装,右岸安装角铁塔时还特地从武汉铁塔厂家请来一名技术员。历时14天,完成了缆道机械部分安装。年底水文站房建好后,缆道控制台安装后缆道正式运行。绞车使用两台ABB变频器控制铅鱼水平与垂直运行速度,当时尚未开发缆道智能控制技术。

2002年安装沙道观缆道,两岸都采用18高钢管塔,在地面连接好后,用吊车吊装竖立。由于左岸铁塔设在河滩上影响行洪,2003年汛前将左岸钢管塔向岸上后移了20

高坝洲、沙道观缆道运行后,荆江水文人感觉缆道测流的确比船测要好得多。2004年,荆江局决定藕池管、藕池康两站缆道一起上马。当时局里要求两座缆道必须在2005年汛前投产。事业中心缆道组的几位同志勇挑重担,054月,仅用一星期时间就完成藕池管、藕池康两座缆道的铁塔和主索安装,创下了前所未有的缆道安装速度。

08年底,伊江项目一期工程上马,有其培河、糯千卡、密松三个水文站需建设水文缆道。在境外特别是经济、交通极不发达的缅北地区进行缆道建设,难度远大于国内。其培河缆道建在一个小峡谷内,两岸根本没有场地建设绞车房与操作房,建设组的同志巧妙地将缆道循环索在断面转折110度,利用上游山坡修建绞车与操作房,解决了狭小空间建设缆道的难题。密松缆道跨度610,两岸铁塔支架高30,这样的大跨度缆道在国内也很少见。事业中心缆道组的同志们不畏艰险迎难而上。在无任何施工机械的情况下,硬是靠土法、人力完成了两座30高铁塔的安装、在水面流速2的情况下,完成了Φ22mm重达2吨的主索渡过500宽的水面。最终优质安全地完成了缆道安装。

2 已建缆道塔架型式

近十多年来,荆江局建设运行的水文缆道有清江高坝洲站;四口沙道观、藕池管、藕池康、弥市、新江口站;缅甸伊江项目密松、恩卡嘎、其培、其培河、糯千卡、乌托、独龙江和道耶坎二级站共14座。另有其培新站缆道已完成加工制造运抵现场,因故尚未安装。

这些缆道按跨度可分为小、中、大(自定义)三种:

小于230m跨度的缆道6座:缅甸伊江其培河站92m、独龙江站99m、糯千卡162m;乌托229m、道耶坎二级站223m,沙道观220m

中跨度在230m350m之间的缆道站5座:缅甸伊江恩卡嘎站255m,四口藕池康站297m、藕池管323m、弥市站330m、新江口站335m、。

380m以上的大跨度缆道3座:高坝洲383m、伊江其培站(390m),密松站(610m)。尚有其培新站缆道跨度465m尚未安装。

按主索支撑型式又可分为:

角铁焊接塔型

这种型式缆道两岸支架均用角铁焊制成横截面正方形塔体,长度每节3m,节与节间用外包角钢螺栓连接。如伊江密松站、缅甸道耶坎站。这种型式适合施工现场无吊装机械或机械到不了现场,只能靠人力土法吊装的情况。游轮是铁塔上运行。

钢管塔(横截面为八边形)

这种型式缆道两岸支架均为6mm厚钢板,在钢管塔厂卷折成横截面为8边形的钢管塔,如沙道观站。这种型式安装方便,适合吊车能进入施工现场的情况。

角铁塔与钢管塔结合型

这种型式缆道支架主塔(安装游轮塔)是钢管塔,另一岸是角铁焊接塔。如高坝洲站、藕池管站、藕池康站、弥市、新江口等站。这种型式是吊车能到达主塔安装现场,游轮在钢管塔上运行。

角铁塔与地锚墩结合型

这种型式缆道主塔是角铁焊接塔,另一岸是利用山坡上浇筑混凝土地锚墩。如伊江其培站、其培新站、糯千卡站。这种型式的前提是一岸有山坡利用,可少一座铁塔,降低建设成本。

地锚墩型

此种型式缆道一般建在深山峡谷,两岸无塔架。在两岸山坡浇筑混凝土地锚墩,主索拴在地锚墩的水泥桩上。如伊江恩卡嘎站、独龙江站、其培河站、乌托站。这种型式特点是两岸均有可利用山坡,建设成本相对有塔站大大降低。

3  已建缆道绞车型式

A 按驱动设备分

普通电机与涡轮涡杆减速机结合型

这种绞车驱动型式是由普通三相异步电动机,与速比130的涡轮涡杆减速机同轴结合,减速机再带动驱动轮。电动机没有刹车装置,是靠减速机的速比制动。高坝洲、沙道观、藕池(管)、藕池(康)缆道绞车属这种型式。

电磁刹车电机与摆线针轮减速机结合型

这种绞车驱动型式是由三相电磁刹车电动机,与摆线针轮减速机同轴结合,减速机带动驱动轮。电动机装配有电磁刹车装置,断电瞬间即能将电机转轴刹住,是一种简单有效的电机制动装置。伊江各站、弥市、新江口站缆道绞车均属这种型式。

B 按绞车排列型式分

水平与垂直绞车并列式

即绞车水平驱动电机与垂直驱动电机是平行排列,绞车所占面积较小。

水平与垂直绞车直列式

即水平驱动电机与垂直驱动电机呈一字排列,这种绞车安装简单,但由于两台绞车一字排列,所占面积较大,要求绞车房有一定宽度。伊江密松、其培、其培河、糯千卡等缆道绞车属这种型式。

C 按铅鱼升降方式分

游轮与铅鱼平衡式

这种方式是铅鱼垂直驱动与水平驱动型式相同,都是由电机带驱动轮盘转动,从而控制铅鱼升降,游轮上的平衡锤重量与铅鱼重量大致按游轮与铅鱼升降比例平衡。采用这种方式的前提是:必须有足够游轮与平衡锤上下的行程,也就是只有采用铁塔高支架的缆道才能使用。它的优点一是由于加装了平衡铅块,可省电机驱动功率,二是铅鱼触底后,起重索松动后不会跳槽绞缠。

起重滚筒卷扬式

即铅鱼升降动力型式与卷扬机类似,起重绞车是一个缠绕钢丝绳的滚筒,电机带动滚筒卷扬钢丝绳,从而实现铅鱼升降目的。伊江各站、道耶坎站缆道绞车均是这种型式。它的不足是当铅鱼到达河底后如不及时停车,滚筒上的钢丝绳会松散。

二、缆道建设值得总结完善的方面

荆江局建设了这些缆道,应该有很多经验值得总结。过去在建设管理上下了很大功夫,但忽视了资料的收集整理。把荆江局缆道建设时的好经验、好方法进行整理,将资料收集建档,积累经验,为今后缆道建设提供依据是很有必要的。本人认为有以下工作可做:

1 缆道设计应加大深度

荆江局已建水文缆道都编制有《缆道设计报告》。应该说这些设计报告的设计深度尚有欠缺。特别是缆道极值设计、安全系数、受力计算都需要认真计算和校核,而且还需配置施工图。唐从胜局长曾多次指出:《缆道设计报告》的深度要达到别人用你的设计报告和图纸,能建设出一座缆道来!过去所有的设计报告离这个标准还相差甚远,因此有必要在今后的缆道设计时加大设计深度。

缆道设计还应增加缆道工程概算明细,一是可以大致了解缆道的造价,二是加工制做缆道时也可有个价格参考依据。

2 完善缆道建设图纸

任何工程建设必须先有设计图纸,再依据图纸施工建设。过去的缆道建设虽有一些图纸,但并不完善,而且保管零散,没有集中整理归档。要想规范荆江局的缆道建设,除了文字设计报告外,必须完善一整套缆道设计图纸,包括基础土建(主索与拉线地锚、塔基座、地锚墩等)、铁塔(角铁塔、钢管塔)、机械构件(锚杆、滑轮、转向支架等)、绞车(基脚、驱动轮、分线轮、转向轮、计数轮等)、控制系统(控制柜、流程框图、电路图、接线图等)。完成这些并不难,可将过去零散的图纸收集,差的部分再绘制完善,从而编制一套完整的缆道图集。有了这个图集,具体建设某座缆道时就只需改动不同的部件,工作量就小多了。

3 缆道设计应紧密结合实际

每一座缆道都有其不同的特点,设计应根据所建缆道跨度大小、塔架高低、、铅鱼重量、绞车负荷、水文资料等参数,有针对性地进行设计,不论千篇一律照搬。如平原通航河流塔架要设计较高、山区河流流速大绞车负荷重等、跨度小的缆道塔架、主索、绞车都应减小等,不能一概而论。这方面应引起足够重视。如道耶坎跨度223米,铁塔高度13.5m,最大加载拉力4吨,但它的两座角铁塔是采用密松缆道(跨度610m、塔高30m、最大加载拉力10.5吨)的图纸加工的,有点大马拉小车的味道。

绞车设计也一样,如绞车房面积不大,则应把绞车体积尽量设计紧凑。

4 应编制缆道竣工报告

缆道设计报告是缆道建设之前的东西,但实际建设完成后肯定与设计不完全一样。如基础开挖深度、混凝土方量、基础钢筋的配置、竣工跨度等与设计肯定都有差异的,这些都应在竣工报告中体现出来,这些重要变化参数既可供缆道运行者参考,也能检验缆道设计与竣工的差异。

5 缆道建设应考虑降低成本

建设一座水文缆道,涉及基础土建、钢结构、钢丝绳、绞车驱动、操作控制系统5 大部分;安装分为机械安装和控制安装。工程建设时稍加考虑成本,降低几万元不稀奇,反之多花几万元也看不出浪费。这里谈几点个人看法:

基础工程 缆道的基础工程主要有,铁塔的钢筋混凝土基墩、主索地锚桩、主索与拉线地锚、固定绞车基座等项,这几项可大可小,设计时只要满足拉力、承载力即可,不必做得太大。当然,基础是根据铁塔底截面积而定的。本人留意过电信、电力的铁塔基础,浇筑体积都不大,而且一些铁塔底座还做成倒锥形台,这样可减小基础面积。假设一个铁塔基础混凝土按1m×1m×1.5m,则只需1.5方砼,如果改成1.5m×1.5m×1.5m,需3.38方砼。两者相比的材料、人工、机械费就相差甚远。基础钢筋用量也是同样道理。

地锚桩、拉线地锚浇筑混凝土时,也只需根据其受力设计其混凝土的浇筑量,不能认为反正加大混凝土量有益无害。特别是拉线地锚由于深埋地下,土层对地锚的重力、阻力作用也是很大的。高坝洲站缆道(跨度383m)主索地锚混凝土仅0.5米厚。只要满足受力要求,适当减小基础量是可以的。

钢结构

平原河流的缆道支架都是用铁塔支撑主索。铁塔的大小对降低成本关系较大,因为它的价格是按重量计算的。如果把前面提到的道耶坎缆道铁塔按藕池缆道(跨度323m)铁塔标准加工,重量可减轻一半,成本降低不说,给缆道加工、运输、安装都带来很大方便。本人在广东曾看到缆道跨度150米,支撑主索的铁塔截面边长为0.4m,比我们采用的铁塔截面小得多。

地锚杆的选用也应多加考虑。其培老站缆道(跨度390m)的拉线地锚是用的Φ35mm圆钢弯制的,看上去感觉很好,但其培新站的缆道(跨度465m)主索地锚用的Φ30mm,看上去给人感觉不舒服。

钢丝绳

缆道钢丝绳最贵的是主索,考虑成本有两个方面:一是主索直径的选用很关键,直径粗价钱自然贵,而且会带来加载拉力增大,铁塔受力增大;二是主索长度比跨度到底长多少合适?但象密松、恩卡嘎安装完成后,主索剩下的太多了,有点浪费。

本人认为应该根据缆道跨度确定主索预留长度,跨度小的预留小一点,一般预留比跨度大15%即可,不够可接一点辅助钢丝,避免采购过多的主索。但跨度大的可稍多留长一点,如果长度超过跨度20%就不经济了,塔架固定要考虑多留长一点,地锚墩固定可少留一点。

绞车

同塔架一样,绞车也存在一个根据负荷量身建造的问题。2008年伊江其培河、糯千卡、密松三座缆道三台绞车的功率、大小和结构型式基本一样,结果其培河、糯千卡因绞车房面积太小,绞车电机只得打墙洞,至今绞车电机露在墙外面。

本人认为今后做绞车,可根据负荷大小,注意三个方面的改进

电机、减速机功率选择,尽可能做到恰如其分;

绞车应尽可能排列紧凑,体积缩小少占空间。本人在湖南、广东看到的绞车都很小很紧凑;

绞车机脚材料选用,焊机脚的槽钢不要千篇一律,也应该根据负荷选用80100120mm的槽钢,这样既可节省成本,也可减轻重量便于运输。

机械与控制安装的合理御接

缆道安装是先机械后控制,调试也有机械调试与控制调试。两者需要合理御接,这样才能提高效率,这同样也涉及降低成本问题,御接不好,工期拖长,会增大人员消耗。

建设精品缆道工程

认真了总结缆道建设经验,建设精品缆道工程就有据可依了。应注意做好以下方面的工作。

1 认真编制《缆道设计报告》

编制前应对断面进行细致的现场查勘,掌握设计所需的水文资料,设计尽可能全面仔细,不遗漏项,对需要计算的极值、受力参数认真计算、校核、审查,增加缆道工程概算章节。将编制好的《缆道设计报告》组织内部行家评审,并发给缆道加工、使用人员审阅提意见,在广泛征求意见后再进一步修改。

2 完善缆道设计图集

需要加工的构件、器材尽量按图加工,这样也便于检查产品质量。避免凭经验凭记忆加工。

3 编制缆道竣工报告

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