无轨灌浆台车在斜井灌浆施工中的应用

刘伟 吴应谦 张兰洲

【摘要】针对长斜井裸岩灌浆工程施工中的操作平台、施工爬梯等的设置问题，中国水利水电第三工程局有限公司第四分局在JH项目压力钢管斜井中采用了无轨灌浆台车+卷扬牵引的方式，能有效节约施工时间和施工投入，从而达到为工程建设增值的目的。

【关键词】长斜井;裸岩灌浆;无轨台车; 进度; 成本

1、概况

JH电站压力钢管斜井包含上弯段、斜直段、下弯段。上弯段长31.12m，转弯半径R=30m;斜直段长72.685m，与水平线角度为59.43°;下弯段长31.12m，转弯半径R=30m，全线均为圆形断面，半径3.7m，围岩类别大部分为IV类围岩，局部为III类。

根据要求，斜井段全线采用裸岩灌浆。由于开挖、支护已全部完成，斜井内无通道及操作平台，若采用常规施工方法进行全斜井段裸岩灌浆，一般分为两种，第一种为自下而上搭设满堂脚手架进行施工。由于斜井较长，采用满堂架施工需耗费大量的材料，且施工工期较长，初步估计仅逐层搭设脚手架约需1月有余，对于工程进度和成本的控制不利;第二种为在斜井底部铺设两道型钢轨道，随后制作一台灌浆台车进行固结灌浆，灌浆台车需用大量工字钢进行制作，由于斜井坡度较大，洞径尺寸较大，台车重心难以控制，台车设计较为困难。

2、无轨灌浆台车的设计方案

2.1设计方案概述

针对斜井灌浆采用传统工艺施工不利于进度和成本的控制，中国水利水电第三工程局有限公司采用了设置无轨灌浆台车+卷扬牵引的设计方案。

如下图所示，施工前首先在斜井下弯处清理出一片台车制作场地用于完成灌浆台车的焊接、预装工作，同时在顶部安装卷扬系统。待现场满足灌浆条件时，采用卷扬系统沿斜井洞轴线方向拉运灌浆台车，操作平台设置在灌浆台车平面上（如下图所示），人员上下依靠斜井铺设的爬梯。

2.2台车的优势说明

（1）灌浆孔布置为沿斜井全线设置，其作业面覆盖整个斜井，采用可移动式灌浆台车施工较为灵活，可根据要求随时上下移动，且占用时间极少，同时在灌浆施工完成后灌浆孔检测时可根据要求在指定的任意地方进行施工。

（2）相较与搭设满堂支撑架的方案，采用本方案可以节约大量的脚手架材料，极大降低搭拆时间，大大降低施工期安全风险;

（3）相较与采用有轨台车的方案，采用本方案首先不需再进行轨道布设。由于本斜井坡度近乎于60°，轨道的铺设及焊接存在极大的安全风险，其次斜井支护采用锚喷支护+型钢拱架的形式进行，喷锚面难以保证平顺，轨道的安装难度大大增加，最后台车的形式要保证工作面的全覆盖，施工期间重心可能产生横向偏移，即使增加了防倾覆措施对其台车进行限位，台车上的车轮也存在脱离轨道的可能，这为再次行驶增加了难度。而采用无轨台车则不需要再考虑上述问题，并且无轨台车的小轮采用钢制材料可减小由于支护面不平顺或者支护面上的钢筋、石渣、粗细骨料等原因造成对轮胎产生的损坏。

3、施工方法

3.1施工顺序

提前焊接、预装灌浆台车（不占施工工期）→顶部安装双卷扬系统→斜井人员上下爬梯安装→卷扬系统、爬梯、灌浆台车试运行及验收→灌浆施工→灌浆检查→灌浆台车下方后拆除→作业爬梯拆除→工程完工。

3.2施工控制点

（1）卷扬系统采用2台同步双筒卷揚，一台用于台车上下提升所用，一台作为台车行驶期间的保险措施;

（2）灌浆台车上明确荷载上限值，防止由于顶部荷载过大导致台车产生倾覆或者超载;

（3）灌浆台车行驶至工作位置后采用短钢丝绳将台车与周边锚杆或临时插筋进行锁定，防止在进行造孔作业时由于振捣导致的台车倾覆或滑移;

（4）灌浆台车在投入运行前，检查卷扬机上钢丝绳与滚筒，直径是否一直，防止在台车形式过程中由于卷扬机上绳圈、滚筒不一致导致台车产生倾斜;

（5）卷扬机起始端的钢丝绳距离岩面应保证一定距离，防止钢丝绳与岩面产生摩擦损坏钢丝绳，主要采用滚杠、导向轮等措施;

（6）灌浆台车焊接必须按照设计材料使用，焊接牢固，确保其刚度及强度满足要求;

（7）灌浆台车车轮采用大刚度车轮（钢轮），并且车轮直径不宜过小;

（8）灌浆台车周边与围岩间距控制在40cm左右，因移动中灌浆台车与周边围岩易发生摩擦情况，故台车周边需布设弹性防撞材料（聚乙烯等材料）;

（9）灌浆台车周边应设有安全护栏，护栏高度不允许小于1.4m，防止施工人员在进行作业过程中跌落。

4、方案比对

4.1工期对比

采用无轨灌浆台车+卷扬施工与常规脚手架施工，其主要工期分析如下（灌浆时间为必须时间，在对比中不再进行叙述）：

4.1.1无轨灌浆台车+卷扬机施工与满堂脚手架施工的对比

（1）常规施工：施工准备（包括材料准备和倒运）约10d，脚手架搭设72m高，约需25d，拆除约需20d，合计55d;

（2）灌浆台车施工：除安装爬梯占用约10d外，其余不占用直线时间。

如上所述，采用灌浆台车节省时间约45d。

4.1.2采用无轨灌浆台车+卷扬施工与常规有轨台车+卷扬施工的对比

（1）常规施工：施工准备（包括材料准备和倒运）约2d，爬梯安装10d，轨道安装及轨道拆除，约需15d，拆除约需7d，合计34d;

（2）灌浆台车施工：除安装爬梯占用约10d外，其余不占用直线时间。

如上所述，采用灌浆台车节省时间约24d。

4.2材料对比

采用传统 “满堂脚手架搭设”的方法，需采用大量脚手架管和配套扣件及模板（约需脚手架管29t，扣件4400套，马道板材料420㎡），相应的材料运输、倒运费用较高，同时辅助运输人员也需增加，最终导致施工成本较高。而采用无轨灌浆台车+卷扬工艺，所用施工材料除灌浆台车一套材料（1.2t钢材）外，基本无需其他施工辅助材料，从而大大降低施工成本。

采用传统 “有轨台车”的方法，需铺设型钢轨道约3.8t，钢筋约0.5t，相应的安装及拆除费用较高，同时施工期安全风险较大，最终导致会产生一部分施工成本，但主要是安全风险较大。而采用无轨灌浆台车+卷扬工艺，所用施工材料除灌浆台车一套材料（1.2t钢材）外，极大的降低了安全风险，并降低部分施工成本。

结语：

JH项目斜井灌浆施工工期极为紧张，通过采用灌浆台车+卷扬系统的工艺为此项施工节约了34～45%的时间，为工程节点工期的按时完成提供了有利保障，同时也缓解了材料占用压力、节省项目投资。为今后类似工程提供了借鉴经验。