[贵州]大跨度连续刚构桥65t大型绞坡道技术应用

1、 中铁二局第一工程有限公司乌江特大桥65t大型绞坡道技术应用中铁二局股份有限公司思南至剑河高速公路第二合同段项目经理部中铁二局思剑高速第二合同段项目经理部 乌江特大桥65t大型绞坡道技术应用- PAGE 8 -目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc422759578 1工程概况 PAGEREF _Toc422759578 h 1 HYPERLINK l _Toc422759579 2方案确定 PAGEREF _Toc422759579 h 1 HYPERLINK l _Toc422759580 3关键技术 PAGEREF _Toc422759580 h 2 H

2、YPERLINK l _Toc422759581 3.1乌江特大桥主桥绞坡道总体设计方案 PAGEREF _Toc422759581 h 2 HYPERLINK l _Toc422759582 3.2乌江特大桥主桥绞坡道卷扬机系统设计方案 PAGEREF _Toc422759582 h 3 HYPERLINK l _Toc422759583 3.3乌江特大桥主桥绞坡道曳引制动器设计方案 PAGEREF _Toc422759583 h 4 HYPERLINK l _Toc422759584 3.4乌江特大桥主桥绞坡道平台车设计方案 PAGEREF _Toc422759584 h 5 HYPERL

3、INK l _Toc422759585 3.5乌江特大桥主桥绞坡道电源和控制系统 PAGEREF _Toc422759585 h 5 HYPERLINK l _Toc422759586 3.6乌江特大桥主桥绞坡道操控的便利性方面的设计及措施 PAGEREF _Toc422759586 h 6 HYPERLINK l _Toc422759587 3.7乌江特大桥主桥绞坡道系统安全性的设计及措施 PAGEREF _Toc422759587 h 6 HYPERLINK l _Toc422759588 4应用效果 PAGEREF _Toc422759588 h 7 HYPERLINK l _Toc42

4、2759589 5经济社会效益 PAGEREF _Toc422759589 h 7乌江特大桥65t大型绞坡道技术应用思南至剑河高速公路是贵州省骨架公路网规划“678”网中第2纵沿河至榕江高速公路的中间路段，起于贵州省思南县，终于剑河县，分别与杭瑞、沪昆高速公路相接，全长152.74km，路基宽21.5m，双向四车道，设计时速80km/h。工程概况乌江特大桥是思南至剑河高速公路重难点工程之一，位于思南县鹦鹉溪镇双龙村境内，两岸地形陡峭，桥位区地形起较大，斜坡自然坡度为1050，呈“V”形河谷。乌江特大桥分幅布置，左线桥孔跨布置为：（330）+（430）+（430）+（116+220+116）+（

5、430）+（430）+（330）m，全长1157.0m；右线桥孔跨布置为：（330）+（430）+（116+220+116）+（430）+（430）+（430）m，全长1010.0m。乌江特大桥主桥为116+220+116m预应力钢筋混凝土刚构箱梁，是全线最大的控制性工程，其位于思南著名的乌江腾龙峡风景区内，主桥主墩位于乌江腾龙峡峡谷两岸半坡上，小里程主墩墩位离乌江江面垂直高度58.6m，离坡顶思林公路垂直高速88m，大里程主墩墩位离乌江江面垂直高度44.4m，离坡顶思林公路垂直高速110m，坡道陡峭、险要，地形地质条件复杂。图1、乌江特大桥主桥两主墩（左为小里程、右为大里程）原始地形地貌现场

6、图方案确定经现场勘察和仔细研究，由于乌江特大桥主桥主墩处于著名的乌江腾龙峡风景保护区深谷两岸的半坡上，水陆两路通道打通难度大，且乌江为国家一级水源，腾龙峡风景区受地方政府部门重点保护，在明确不允许大面积破坏原始地形地貌的同时，亦不允许施工过程中污染乌江水源，因此，乌江特大桥主桥主墩施工的物流问题成了困扰公司、和项目部的成本焦点问题。经过公司和项目部联合组织的多次现场调研讨论后，核算出按照常规便道的成本高达1745.625万元。乌江特大桥主桥主墩位于峡谷山顶以下100m、江面以上50m左右的半坡上，主墩三面均为陡峭悬崖，若采用常规的展线方案加打隧道方案联通主墩与山顶便道，施工成本高、周期长，且占

7、用土地面积大，对乌江腾龙峡自然风景区环境的破坏很大，因此，是否能走一条成本低、工期短、施工环境破坏小的直线物流形式将非常关键。经现场调查，反复论证、比选，最终确定采用斜向直线运输的绞坡道施工物流运输方式。关键技术乌江特大桥主桥主墩位于陡峭的乌江峡谷两岸，常规施工便道打通土建成本高，为大幅降低征地面积及施工通道土建建设成本，特开创性的采用斜向直线运输的绞坡道施工物流运输方式，在主墩两岸利用既有的峡谷两岸坡道各设计了1套65t级大型绞坡道系统，通过绞坡道平台(类似斜向电梯)将桥施工所需机械、材料等从山顶绞坡道平台直接运输到主墩附近的平台开到主墩，起到一个核心运输通道的作用。图2、乌江特大桥主桥主墩

8、2套65t级大型绞坡道系统整体结构设计现场布置图乌江特大桥主桥绞坡道总体设计方案 乌江特大桥主桥绞坡道方案由绞坡道基础系统(轨道以下部分)、主卷扬机及其系统，曳引制动器及其系统，平台车，滑轮系、钢丝绳、电源和控制系统组成，卷扬机为动力系统（下坡时也起到制动作用），曳引制动器系统为1+1安全保护系统，绞坡道运行采用变频设计，满载速度最大20m/分，空载最大速度40m/分，设计中采用方便操作的控制柜，在通视条件很好的地方独立设计控制房控制运行； 乌江左岸绞坡道(乌江特大桥小里程主墩）：平台车总重65T(其中装载40t，平台绞车等自重25t)，坡度34，提拉距离112米，提拉力34.4T。采用30吨

9、的卷扬机，通过两门连在平台车上的动滑轮，在平台车上产生最大60T的提拉力，以保证足够的安全系数，提高系统的耐震动和冲击能力。具体情况见图3所示：图3、乌江特大桥主桥小里程绞坡道总体设计方案图 乌江右岸绞坡道(乌江特大桥大里程主墩）：平台绞车及载重总重65T(其中装载40t，平台绞车等自重25t)，坡度28，提拉距离205米，提拉力31T。采用25吨的卷扬机，通过两门连在平台车上的动滑轮，在平台车上产生最大50T的提拉力，以保证足够的安全系数，提高系统的耐震动和冲击能力，平台车的最终运动速度为每分钟20米。具体总体施工方案见图4所示：图4、乌江特大桥主桥大里程绞坡道总体设计方案图乌江特大桥主桥绞

10、坡道卷扬机系统设计方案 根据计算，乌江特大桥小里程主桥主墩采用30t卷扬机，大里程主桥主墩采用25t卷扬机，其工作原理示意图具体见图5所示：动滑轮主卷扬机司机室电控机房平台车图5、乌江特大桥主桥主墩卷扬机系统设计原理示意图 通过设置动滑轮，大大减轻了卷扬机的要求，而且整个运动过程更平稳，尽管提升速度减半，但卷扬机拉力减半，而且有了两门滑轮的使用，也使得拉力的分布不集中，有利于保持平台车的稳定性。按照国标GB/T 19552008建筑卷扬机的设计规范上的要求，标准的卷扬机是M4的工作级别，而由于绞坡道的应用是M5或者M6的工作级别，因此在需求是20T的情况下，我们选用30T的卷扬机来延长产品的总

11、工作时间，从而达到提高工作级别的效果。在钢丝绳的选择上，我们选用6x36WS+IWR的钢丝绳（瓦林吞-西鲁钢丝绳），破断拉力是额定载荷的5倍以上，而且耐磨性能和寿命都比6x37的一般钢丝绳要好很多。卷扬机结构设计计算书具体见附件所示，卷扬机结构情况具体见图6所示：图6、25t和30t卷扬机结构设计图乌江特大桥主桥绞坡道曳引制动器设计方案 除主卷扬机外，再配置一套摩擦式双卷筒曳引制动器作为备份的安全制动系统，假如主卷扬机的钢丝绳不慎断裂，平台车下滑超速的情况下，曳引制动器介入工作，通过连在平台车上的备用钢丝绳把平台车缓慢制动住，具体方案原理示意见图7所示：曳引制动器平台车转向滑轮司机室电控机房图

12、7、乌江特大桥主桥主墩曳引制动器系统设计原理示意图乌江特大桥主桥绞坡道平台车设计方案 平台车采用箱型结构，采用2对轮组，即单侧2组，每组2个轮子，一共8个轮子。轮组在轮轴向上有一定的转动空间，可以小范围进行调整，以自动适应轨道平面不平的情况，下侧轮组适当下调，平车后侧斜向下，使整个平车在运行过程中重心适中，更趋于稳定。 在出厂前，保证同一侧的4个轮子在一条直线上。两侧的轮组在两条平行线上。 由于平台车装载货物时，有时候会出现应力相对集中地情况（比如混凝土罐车），因此地板的钢结构相对要排得密集一些，地板上铺设的花纹钢板也要厚一些，设计厚度定为6mm。平车分块制作与运输，分块之间采用螺栓连接，在出

13、场前必须在乙方工厂进行预装，保证在现场安装的精度和速度。绞坡道平台车具体设计图见图8所示： 图8、乌江特大桥主桥主墩大里程平台车系统结构设计图乌江特大桥主桥绞坡道电源和控制系统 整个电源系统由变频电柜和不间断电源组成：变频电柜主要用来给变频电机供电，实现卷扬机的正反转、调速、停止等操作；不间断电源则是在工地突然断电的情况下（由于工地用电情况的复杂性，这种情况是有可能发生的），用来给整个控制系统和刹车系统供电，保证整个系统缓慢制动，而不是掉电安全制动所产生的紧急制动。 在卷扬机的引出轴一侧，安装一台DXZ多功能限位器，提供上限位和下限位，当控制系统检测到限位开关启动，开始进入缓慢制动程序。 在曳

14、引制动器的转轴上，安装有超速开关，当检测到超速状态、超速开关输出信号后，控制系统开始缓慢制动曳引制动器。在曳引制动器上还安装一套DXZ多功能限位器，在超过设定的位置时，限位器实现紧急制动，作为对控制系统工作异常的最终挽救手段。乌江特大桥主桥绞坡道操控的便利性方面的设计及措施设置专门的操控台，通过按钮进行卷扬机的启动和正反转，通过飞航式扳手对卷扬机的牵引速度进行无级调控。这个操控台可以放在视野条件好的独立司机室，也可以和电控机房放在一起；曳引制动器结构简单，由控制系统自动操纵，无需人工干预；平台车结构简单，安全可靠；卷扬机有限位控制，平台车的停止位置固定，不存在人为控制的偏差，而且提高了运行的效

15、率；在进入上下货码头后，由码头上提供可以翻转的搭板，架设在平台车和码头间的间隙上，方便装卸货物，以及车辆上下，同时减小平台车的震动问题。为在了解现场状态的情况下进行安全操作，每套系统配备一套遥控器，操作人员可以不受地域的限制，在肉眼可见的情况下操作绞坡道系统的运转。乌江特大桥主桥绞坡道系统安全性的设计及措施卷扬机为冗余设计，动态承载能力超过标准载荷的50%，实际静态承载力超过标准载荷的60%。在电动机旁边设置液压鼓式制动器，制动力矩为按额定载荷计算的静力矩的1.5倍以上，在制动器失效的情况下，依然提供额定的制动力。在滚筒边上设置液压盘式制动器，一是起安全保护作用，二是防止制动器的单点失效，这个

16、液压盘式制动器和曳引制动器使用的是同一类型，可以共享同一个液压泵站，滚筒边上的液压盘式制动器，制动力矩是额定载荷的1.2倍，以保证在独立工作时，也能完全满足制动性能要求。在平台车进码头时，首先由变频控制器降低工作频率，把速度逐渐降下来，同时液压盘式制动器和液压鼓式制动器按照一定的顺序进行制动，最终在限位开关启动后，电动机断电，制动器刹紧。制动器都是失效安全制动器，即在掉电或者故障时处于制动状态。卷扬机的制动系统由一套独立的控制系统控制，并且有备份电源，即使外界电源发生故障时，也能保证缓慢的制动停车。对电动机的工作状态进行监视，防止电动机过载情况的发生，当出现超载时自动报警。设置限位开关，控制平

17、台车的起停位置，超出位置后，自动停车。在卷扬机上增加一套排绳器，在卷扬机前方20米处增加一个钢丝绳托绳轮，这样一方面钢丝绳的有序排列，不产生相互摩擦，从而延长了钢丝绳的使用寿命，另一方面，托绳轮的使用，使得牵引力始终在轨道的中间平面内，不会让平台车产生侧向的分力；采用2对载重轮组的设计，使得轨道平面在发生变化的时候，仍然有足够的轮子压在轨道上。另外单独的一组外延轮作为预防平台车翻转的功能而存在；在平台车前方采用双滑轮的设计，一方面提高了拉动过程中的稳定性，另一方面也是对滑轮连接的1+1保护设计；在平台的上下设置轨道杂物清除器，用来清除轨道上的杂物，如石头，水泥等其它掉落的物料，从而使得平台车的运转不受这些意外的干扰；在主牵引卷扬机钢丝绳断裂或者失效的情况下，通过备用的曳引制动系统把平台缓慢的停下来。应用效果通过开创性的采用斜向直线运输的绞坡道施工物流运输方式攻克了乌江特大桥主桥主墩物流的技术难关取得了良好的技术效