电力建设关键技术成果

1、 高边坡锚索安全、自动化下索研究与应用成 果 总 报 告2022年01月10日目 录TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc13528 一、研制背景 PAGEREF _Toc13528 1 HYPERLINK l _Toc765 二、技术原理 PAGEREF _Toc765 1 HYPERLINK l _Toc2657 三、创新亮点 PAGEREF _Toc2657 2 HYPERLINK l _Toc9583 四、工艺流程 PAGEREF _Toc9583 3 HYPERLINK l _Toc27783 五、操作方法 PAGEREF _Toc27783 3 HYPERLI

2、NK l _Toc2730 5. 1施工准备 PAGEREF _Toc2730 3 HYPERLINK l _Toc24940 5.2自动下索机安置 PAGEREF _Toc24940 4 HYPERLINK l _Toc26450 5. 3安放锚索 PAGEREF _Toc26450 4 HYPERLINK l _Toc7689 5. 4下锚索 PAGEREF _Toc7689 4 HYPERLINK l _Toc11226 六、与国内外同类技术比较 PAGEREF _Toc11226 6 HYPERLINK l _Toc2810 七、课题研究成果的效益分析 PAGEREF _Toc2810

3、 6 HYPERLINK l _Toc14484 7. 1经济效益 PAGEREF _Toc14484 6 HYPERLINK l _Toc24772 7.2社会效益 PAGEREF _Toc24772 7 HYPERLINK l _Toc24430 7.3安全效益 PAGEREF _Toc24430 7 HYPERLINK l _Toc7987 八、推广应用情况 PAGEREF _Toc7987 8一、研制背景随着我国国民经济的持续发展和对能源的不断需求，国家实施宏伟的西部大开发战略，尤其是“西电东送”战略，为水电开发建设带来了前所未有的良机。现水电、铁路和公路等工程领域逐步由平原开阔地带向

4、地势险峻的高山峡谷地带转移，工程建设中涉及大量的高边坡锚索支护施工。目前，国内锚索下索施工多采用依靠集中大量人力下索的方法。采用该方法，不禁需要大量人力物力，而且下索速度慢、成本高、安全风险也比较大。2011年04月07日，研究所申请过锚索下索设备的专利，但该方法仅针对个别特大型锚索，设备投入大，安拆复杂，机身笨重，灵活度不够，未得到广泛使用。和谐社会提倡“以人为本”，人性化、机械化施工已成为工程建设项目的首要条件，因此，从安全、经济角度出发，解决目前国内锚索多为依靠集中大量人力下索的现状，已显得尤为重要。鉴于此，研制一款操作简单、移动灵活的自动化锚索下索设备，是业内技术人员亟需解决的一项课题

5、。二、技术原理预应力锚索自动化下索施工工艺，是通过电动液压泵、高压油管和千斤顶构成设备的动力系统，千斤顶顶出与回缩带动移动活塞往返移动，从而带动固定器对锚索的固定与松开，达到带动索体前进的目的。自动化下索设备结构详见图2-1、图2-2、图2-3。图2-1自动化下索设备俯视图PAGE 4PAGE 8图2-2自动化下索设备正视图 图2-3 A-A剖视图图中：1是机架，2是活动式固定卡环，3是千斤顶，4是移动活塞，5是偏心轮，6是偏心轴，7是轴心孔，8是底槽，9是偏心轮支撑架兼调节器滑槽，10是调节螺栓，11是调节螺母，12是连接螺栓，13是电动液压泵，14是高压油管。其中由1、2构成机座，由5、6

6、、7、8、9构成锚索推动器，由9、10、11构成固定锚索调节器。三、创新亮点高边坡锚索安全、自动化下索研究与应用，改变了国内外锚索下索施工多采用集中大量人力下索的方法。创新点如下：1、采用高边坡锚索自动化、机械化下索设备下索施工，下索速度快，所需施工人员少，大大降低了锚索施工成本，经济效益明显。2、采用高边坡锚索机械化、自动化下索设备下索施工，减少了施工人员暴露于高边坡、高排架等危险环境的频次，风险值减少，危险等级降低；同时避免了集中荷载对排架破坏，可有效的规避高排架人工下索带来的安全风险，安全效益显著。3、目前，高边坡锚索机械化、自动化下索的成功应用，改变了锚索全靠人工下索的传统方式，填补了

7、国内锚索下索机械化、自动化的空白，具有适用范围广、设备安装调试简单、操作方便、速度快、安全可靠等特点。四、工艺流程施工工艺流程见下图施工准备施工准备自动下索机安装安放锚索下（送）锚索 图4.1-1 施工工艺流程五、操作方法5. 1施工准备1、自动下索设备:自动下索设备在加工车间制作，组装试运行无误后运到施工现场。2、验收锚索孔：锚索钻孔的位置、方向、孔径及孔深，应符合施工图纸要求，其孔位偏差应不大于100mm，孔深偏差不大于20mm。钻孔深度超过设计长度不小于0.5m；孔轴方向和倾角偏差不大于2。3、下料、编索：钢绞线下料在专用的下料生产线上完成。钢绞线的下料精度控制在1.0 cm以内，切割须

8、采用砂轮切割机，不得使用电焊或氧炔切割。沿锚索的轴线方向每隔12m设置隔离架或内芯管，绑扎时保证钢绞线进回浆管平行，不得有交叉现象。锚索制成后，经检验合格应签发合格证，并进行编号、挂标示牌、注明生产日期、使用部位、孔号。4、锚索运输上架：锚索编成后，应采取保护措施防止钢丝或钢绞线锈蚀，运输上架可采用电动葫芦、吊车等机具辅助完成，过程中应防止锚索发生弯曲、扭转和损伤。5.2自动下索机安置1、根据锚索孔孔向和锚索摆放方向放置机架，然后用固定卡环将机架固定在排架钢管上。本项工作重点在于下索机的机架及轴心孔应与锚索孔同轴同心，这样，下索作业时才能最大限度的减少索体与孔壁的摩擦，省时省力，锚索PE胶套也

9、不容易受到损伤。2、用连接螺栓将千斤顶的缸底座与机架、锚索推动器与千斤顶的活塞杆连接固定，连接固定必须要牢固可靠，作业时要做经常性检查。3、用高压油管将千斤顶与电动液压泵连接。为保证操作电动液压泵时人员安全，高压油管长度控制在3-5m为宜，高压油管两端接头应该做特殊处理，连接要牢固密实，确保工作过程中不会发生漏油现象。高压油管严禁受挤、受压、受拉。5. 3安放锚索1、将锚索端头放入锚索孔内，理顺推动器底槽中的索体，使索体保持平顺。2、将偏心轮和偏心轴放入支撑架中，调节支撑架上的两根调节螺栓，将锚索固定于推动器上。偏心轮和锚索索体接触不应过紧或过松，过紧会对索体造成损伤，过松则无法带动索体前进，

10、需要操作人员根据经验灵活掌握处理，锚索安装隔离支架位置比其它部位索本要略粗且不宜受到外力挤压，应作避开处理。5. 4下锚索1、顶进：启动电动液压泵，将换向阀换到输油状态，千斤顶的活塞杆向前推动锚索推动器沿机架向前移动，偏心轮自动将锚索锁定，从而使锚索向锚索孔孔内移动。在索体被顶进过程中，外露锚索索体应平顺跟进，必要时采用人工进行辅助，随时观察外露索体各部位的情况，以便及时作出调整。2、回收：千斤顶一个顶程完成后，将电动液压泵的换向阀换到回油状态，千斤顶的活塞杆向后回缩，拉动锚索推动器沿机架后移，锚索与锚索推动器自动分开，锚索推动器随千斤顶活塞杆后移至初始部位。3、重复顶进和回收，直至将整束锚索

11、送入锚索孔内，完成一束锚索下索施工，将下索机拆除移至下一锚索处。4、具体实施方式下面参照图2-1、图2-2、图2-3，对本发明的具体实施方法作进一步的详细描述。图2-1、图2-2、图2-3分别是本发明自动化下索设备的正视图、俯视图和A-A剖视图，参照图2-1、图2-2、图2-3设备包括：机架1、活动式固定卡环2、千斤顶3，移动活塞4、偏心轮5、偏心轴6、轴心孔7、底槽8、偏心轮支撑架兼调节器滑槽9、调节螺栓10、调节螺母11、连接螺栓12、电动液压泵13、是高压油管14。其具体的下索步骤如下：步骤1：将机架1按锚索孔孔向方向同时兼顾锚索摆放方向放置，机架摆放好后，采用活动式固定卡环2将机架固定

12、在排架钢管上。步骤2：将千斤顶3的缸底座与机架1采用连接螺栓12连接固定。移动活塞4与千斤顶3的活塞杆采用连接螺栓12连接固定。步骤3：采用高压油管14将千斤顶3与电动液压泵13连接，确保电动液压泵能正常向千斤顶输送或回收液压油。步骤4：将锚索顺机架轴线方向放入固定器底槽8中。将锚头放入锚索孔内。步骤5：将偏心轮5放入两个支撑架9之间，选取合适的轴心孔7，偏心轴6从一侧支撑架9的形结构的两脚内侧穿过，穿过选好的轴心孔，再穿过另一侧支撑架9的形结构的两脚内侧。步骤6：根据锚索索体截面大小，同时调动支撑架9上方的两根调节螺栓10，控制偏心轴6在支撑架9形结构两脚内侧滑槽的移动范围。步骤7：启动电动

13、液压泵13的电机，将电动液压泵13的手动换向阀换向输油状态，千斤顶3的活塞杆向前顶出，推动移动移动活塞4沿机架1向前移动，移动活塞4带动底槽8和偏心轮支持撑架9向前移动，偏心轮支撑架9带动偏心轴6向前移动，偏心轴6带动偏心轮5向前移动，从而使偏心轮6与锚索产生相对运动，因偏心轮表面粗糙再加上偏心轮本身具有一定重量，使得偏心轮与锚索之间产生摩擦力，偏心轮5在摩擦力作用下绕偏心轴6旋转，致使偏心轮5与底槽8之间空隙变小，将锚索牢牢卡住在偏心轮5与底槽8之间，从而使锚索随千斤顶的继续顶出向锚索孔孔内移动。步骤8：将电动液压泵13的手动换向阀换向回油状态，千斤顶3的活塞杆向后回缩，拉动移动活塞4沿机架

14、1向后移动，移动活塞4带动底槽8和偏心轮支持撑架9向后移动，偏心轮支撑架9带动偏心轴6向后移动，偏心轴6带动偏心轮5向后移动，从而使偏心轮6与锚索产生相对运动，因偏心轮表面粗糙再加上偏心轮本身具有一定重量，使得偏心轮与锚索之间产生摩擦力，偏心轮5在摩擦力作用下绕偏心轴6旋转，致使偏心轮5与底槽8之间空隙变大，锚索与偏心轮5和底槽8分开，移动活塞4随千斤顶活塞杆回缩时未带动锚索的后移。步骤9：重复步骤7和步骤8，直至将整束锚索送入锚索孔内。六、与国内外同类技术比较对高边坡锚索安全、自动化下索研究的成功应用，改变了国内锚索全靠人工下索的传统方式，填补了国内外锚索下索机械化、自动化的空白，与同类国内

15、外同类技术相比，具有适用范围广、设备安装调试简单、操作方便、所需辅助人员较少成本低，速度快、安全可靠等特点。七、课题研究成果的效益分析课题研究成果自动化锚索下索机在长河坝水电站泄洪洞出口边坡锚索下索施工中的应用，保证了长河坝水电站泄洪洞出口边坡锚索下索施工的安全、快速，为工程顺利投产发电和完建奠定了坚实基础，经济和社会效益显著。对类似高陡边坡锚索下索施工具有示范和推动作用。7. 1经济效益经生产性试验结果验证，该下索机在34人（取均值3.5人）的辅助下，能在11.5小时（取均值1.25小时）将一束1T左右、长50米的锚索安全的下入孔底。所需人工均值4.375工时；耗电1.53Kw/h，取均值2

16、.25 Kw/h；按照长河坝电站民工平均工资15元/工时、平均电价0.5元/ Kw/h计算，采用该下索机下一束锚索所需成本66.75元。而采用人工下索，一束1T左右、长50米的锚索需要2030人（取均值25人）用0.51小时（取均值0.75小时）才能下入孔底。所需人工均值18.75工时，按照长河坝电站民工平均工资15元/工时计算，采用人工下一束锚索所需成本281.25元。按照此计算，采用下索机下一束1T左右50米长的锚索比采用人工下索节约成本214.5元。依据长河坝水电站泄洪系统及中期导流洞工程投标的4929束锚索计算，如全部采用下索机下索，节约成本约105.7万元，取得较好的技术经济效果。7

17、.2社会效益自动化锚索下索机在长河坝水电站泄洪洞出口边坡锚索下索施工中的成功应用，填补了国内锚索下索机械化、自动化的空白，改变了国内依靠集中大量人力下索的现在，体现了“以人为本”的工程施工理念，使工程建设项目更具人性化、机械化，如该机械能得到更大范围的推广，将对缩短工期、降低工程造价等起到一系列的社会效益。7.3安全效益采用自动化锚索下索机下索，改变了集中大量人力下索的状况，避免了大量施工人员暴露在危险环境中，由于施工人员暴露在危险环境中的人数减少，事故发生后的后果严重程度将降低，根据风险评价方法D=LEC，当L、E不变的情况，C减小，风险值D将减少，风险程度降低，危险等级也降低；同时由于施工人员减少，可有效的避免集中荷载对高排架的损害，确保了高排架的使用安全；而且，目前高边坡锚索多数都为大吨