呼和浩特抽水蓄能电站大西沟采石场边坡设计开挖边坡高约165 m,最高开挖高程约EL1680 m。边坡采用锚索、锚杆等各种支护形式的组合支护,工程量较大,施工难度高。目前,采场开挖至高程1 540 m平台,边坡高度约130 m。原施工组织设计计划在高程1 640 ,1 600 ,1 560 m的6m马道上搭设双排钢管架,进行分层支护。
电动吊篮在采场边坡上的布置
(1)在采场开口线位置(或马道外侧)根据吊篮宽度,打锚杆插进2根约4. 5 m长沪2连接吊篮锚杆,入岩深度1.5 m,锚固剂锚杆,锚杆头部固定连接吊篮的钢丝绳。
( 2)在采场开口线外2. 5 m位置(或马道内侧)设置地锚杆(cp22长度3 m,入岩2. 9 m),用钢丝绳连接吊篮锚杆,2根锚杆对应一根吊篮锚杆。
( 3)钢丝绳与边坡眉线或马道边线接触摩擦处,根据现场情况设置改向滑轮,防止钢丝绳磨损。采用手风钻造孔,插钢筋固定。
( 4)选用成熟可靠,有合格证的电动吊篮。
( 5)吊篮设置锚定器或设置两侧缆风绳。
( 6)吊篮底部设置脚轮,贴近边坡侧设置车轮,便于在马道及边坡移动吊篮。
(7)人员安全绳单独利用锚杆固定,电缆采用适合高空作业的专用电缆,经过安全和电器专业人员验收合格后方可投入使用。
一、电动吊篮选型计算
1、活载
操作人员75 x 2 = 150 kg(按2人考虑,每人重量75 kg)
手风钻YT一28 28 kg,其他钻杆配件等10 kg
风管按50 m计(空压机放置在高程1 620 m平台),50 x 1 .09=54.5 kg
所以活载取q=150+28+10+54.5=242.5 kg
2、静载
考虑到边坡较高,钢丝绳按照300 m考虑,会给吊篮增加额外荷载。按标配100 m考虑,按叫0钢丝绳考虑,每一个提升机增加的额外荷载为:
2x38.7= 77.4 kg (38.7为cp 10钢丝绳100 m重量)
3、吊篮需承受的荷载
P=1 .2 x77.4 x2+1.4 xq=525.26 kg(1.2为恒载分项系数,1.4为活载分项系数)
4、电动吊篮选型
根据上述计算,选定电动吊篮型号为ZLP630,允许荷载630 kg。不需要配重和悬挑机构,直接用锚杆固定。额定载重630 kg包括作业人员在内的施工活荷载。
二、锚杆选型计算
1、单根钢丝绳拉力
电动吊篮自重776 kg,荷载630 kg,则两侧钢丝绳需承重703 kgo
根据高处作业吊篮安全规则(JGJ5027一1992),此种工况工作级别为8级,钢丝绳安全系数取9,考虑到让2个人挤在一端的可能偏载因素,则钢丝绳所受拉力应满足也即钢丝绳破断拉力应该满足6 327 x 9. 8 = 62Kn。选用叫0钢丝绳,破断拉力63. 5 Ian(钢芯钢丝绳,公称抗拉强度1 770 MPa)。对钢丝绳直径复核如下:
钢丝绳的破断拉力应满足FO/S}n,式中n一钢丝绳最小安全系数,为9;
FO一钢丝绳破断拉力;
S一钢丝绳最大工作静拉力。
则n=FO/S=63 .6 x 1000/(703 ,9. 8)=9.23,9
所以,钢丝绳满足使用安全要求。
2、锚杆轴向拉力确定
为简化计算,确定钢丝绳拉力作用在锚杆上。按照6 327 kg拉拔力计算。实际作用在锚杆上的拉拔力为2 829 kg,远小于6 327 kg,考虑到侧面岩石对钢筋的反作用力,地锚能满足设计要求。3. 3锚杆选型计算
根据健筑边坡工程技术规范》GB50330一2002,按照永久锚杆,63. 27 IAN拉拔力计算,见表1
4、改向滑轮选型
钢丝绳经过马道时会有个变向的过程,配置定滑轮进行变向。根据滑轮选型手册选cp200滑轮进行安装。
三、安装与施工
1、吊篮锚固固定系统安装
考虑到材料转运困难,马道锚杆锚固采用手风钻造孔后用锚固剂安装。首先安装4根地锚锚杆,然后安装2根吊篮锚杆,用叫2钢丝绳连接地锚锚杆和吊篮锚杆,形成吊篮锚固固定系统。钢丝绳连接在锚杆焊接拉钩上,地锚锚杆与吊篮锚杆间每一个连接方向,用两根钢丝绳并列使用。地锚锚杆同时可作为边坡浅层支护随机锚杆。
2、提升钢丝绳和安全绳与安装
将2根提升钢丝绳分别通过固定在两根吊篮锚杆定滑轮上。定滑轮与吊篮锚杆之间采用双根钢丝绳连接,每根钢丝绳绳夹满足规范要求。安全绳安装在单独的锚杆上。
分别将提升钢丝绳和安全绳沿边坡缓慢放下。
3、吊篮改装
将要改装吊篮运至现场,检查合格后,将要改装车轮的滚轮套焊接在吊篮上,检查焊接位置对称,平直度满足安装要求。然后将车轮安装至吊篮上,保证半个车轮位置在吊篮外,以满足吊篮和边坡的间隙要求。用手转动车轮,满足灵活拨动的要求即可。焊接厚度3 mm,满焊。
4、安全措施安装
吊篮上必须装有2把安全锁,改装后检查安全锁是否有影响,检查合格后才能投入使用。
5、平台试车
将电源接上,在平台上试车,重点检查,提升机构是否有异响,运行是否正常。安全锁是否有效。
6、吊篮与提升钢丝绳的连接
将改装后的吊篮用装载机转运至边坡最下部平台,连接提升钢丝绳与吊篮的提升机构。连接成功后,人在吊篮外试车,提升2一3 m范围,确保无问题后带负荷试车。试车成功后投入使用。
四、实际使用效果
2013年实际施工中,避免了传统搭设排架施工方案约23 T的钢管材料转运。转运高度近130 m,需要垂直转运4次,水平方向转运约9次,总转运量为828T,经济效益显著,避免了多次转运中可能的安全隐患。
施工进度因为避开了排架搭设,吊篮组装转运便利,3个月完成喷混凝土2183.76 m3,锚杆cp22 mm x 3m 950根,排水孔cp50 mm x 3 m 4 200根,钢筋网10.56 T。进度较传统工艺快,经济合理。
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