卷揚(yáng)機(jī)牽引鉆機(jī)在高陡邊坡上鉆孔施工技術(shù)

卷揚(yáng)機(jī)牽引鉆機(jī)在高陡邊坡上鉆孔施工技術(shù)

1錨桿鉆機(jī)的施工必須要在其施工位置發(fā)揮作用，在節(jié)水、交通和能源建設(shè)中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)大量陡坡結(jié)構(gòu)。有的工程坡高達(dá)數(shù)百米，使得搭建腳手架平臺(tái)的工作量十分巨大，不僅極其費(fèi)料、費(fèi)工，而且很不安全。有的工程坡度很陡，接近90°，使得無法自上而下刷坡建造放置鉆機(jī)的臺(tái)階。欲在如此困難的條件下順利施工，必須解決兩個(gè)難題：其一，錨桿鉆機(jī)必須能在這上百米高、幾近垂直的陡壁上隨意上下左右移動(dòng)，安全地到達(dá)任何一個(gè)施工位置。其二，安放鉆機(jī)的鉆臺(tái)移到施工位置后，必須保證鉆機(jī)能夠?qū)︺@具施加足夠大的進(jìn)給壓力沖擊鉆孔。為此，專門研制出一種利用纜索牽拉鉆臺(tái)自由移動(dòng)并能夠?qū)⑵鋲壕o在陡壁上鉆孔的裝置。2錨固點(diǎn)的安裝如圖1所示，根據(jù)錨固作業(yè)面的位置和范圍，預(yù)設(shè)6個(gè)(有時(shí)是4個(gè))錨固點(diǎn)：A,B,C,D,E,F。最高的2個(gè)錨固點(diǎn)A,B在錨固作業(yè)區(qū)的上方，最好選于山梁上，每個(gè)錨固點(diǎn)抗拔力不低于300kN，注意拉拔力方向與此處錨桿成一定角度。最低的錨固點(diǎn)E,F可以選在地面上。中間的錨固點(diǎn)C和D一般宜選在略高于作業(yè)區(qū)處。將一根粗鋼纜的兩端牢牢固定在A,B兩點(diǎn)作為主鋼纜，主鋼纜上有一個(gè)可以沿鋼纜橫向滾動(dòng)的滑輪，稱之為懸掛滑輪，這個(gè)懸掛滑輪與其下方的一組滑輪組固定成為一體。將一個(gè)其上安裝有錨桿鉆機(jī)的鉆臺(tái)，通過其上部的滑輪組用鋼絲繩與懸掛滑輪架上的對應(yīng)滑輪組相連。這根鋼絲繩經(jīng)過鉆臺(tái)上的轉(zhuǎn)向滑輪由一個(gè)固定于地面上的提升卷揚(yáng)機(jī)拉動(dòng)，操縱提升卷揚(yáng)機(jī)，就可隨意上下移動(dòng)懸持在主鋼纜下的鉆臺(tái)。鉆臺(tái)的左右移動(dòng)，依靠4臺(tái)固定于地面上的橫移卷揚(yáng)機(jī)來完成：4臺(tái)橫移卷揚(yáng)機(jī)上的鋼絲繩分別繞過C,D,E,F這4個(gè)錨固點(diǎn)上的轉(zhuǎn)向滑輪和鉆臺(tái)上橫移滑輪，折回后再固定在4個(gè)錨固點(diǎn)上。如圖1所示，操縱這4臺(tái)橫移卷揚(yáng)機(jī)就可以左右移動(dòng)鉆臺(tái)。這樣，通過操縱5臺(tái)固定在地面上的卷揚(yáng)機(jī)，可使鉆臺(tái)在作業(yè)區(qū)內(nèi)上下左右任意移動(dòng)，到達(dá)預(yù)定鉆孔位置。圖2所示為鉆臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖，鉆臺(tái)貼靠陡坡的一側(cè)，上下左右共安裝4只可伸縮的轉(zhuǎn)向腳輪，以適應(yīng)凹凸不平的坡面。鉆臺(tái)橫向移動(dòng)時(shí)，為防止鉆臺(tái)被牽拉傾倒，可以將前進(jìn)方向上的上下伸縮腳輪伸長而將另一側(cè)的上下兩只伸縮腳輪適當(dāng)縮短來保持平衡。當(dāng)鉆臺(tái)到達(dá)指定的鉆孔位置后，同時(shí)收緊所有卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩，使鉆臺(tái)緊緊貼在陡坡上，然后同時(shí)撐起鉆臺(tái)上的4只伸縮腳輪使鉆臺(tái)更進(jìn)一步緊緊壓在陡坡上。這樣，利用4臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)與4只伸縮轉(zhuǎn)向腳輪的共同配合，得到了鉆孔時(shí)對鉆具必須施加的進(jìn)給壓力。這個(gè)壓力的大小，取決于8根橫移鋼絲繩的強(qiáng)度和4只伸縮腳輪油缸能達(dá)到的推力?？梢院苋菀椎赜?jì)算出如果選用破斷拉力不低于150kN的細(xì)鋼絲繩(直徑φ15mm左右)，就可以很安全地使鉆臺(tái)得到100kN以上的壓向陡坡的壓緊力。各種錨固鉆機(jī)的進(jìn)給壓力一般不超過30kN，上述方法完全可以滿足鉆孔施壓的要求。關(guān)于錨固點(diǎn)，施工時(shí)也可以根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，只選用4個(gè)，即將點(diǎn)A與C合二為一，點(diǎn)B與D合二為一。將合并后的高處的2點(diǎn)選在坡頂山梁上，低處的2點(diǎn)選在地面，從而使預(yù)設(shè)錨固點(diǎn)的難度和工作量大大減少。另外，這一段施工區(qū)的點(diǎn)B可作為下一段施工區(qū)的A點(diǎn)，使多臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)在各自的施工范圍內(nèi)工作。3設(shè)備的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)由圖1可知，上述施工方法所用的設(shè)備可分為下述幾部分。3.1錨固點(diǎn)的選擇和使用長度對這一條粗鋼絲繩的要求是其破斷拉力不得低于300kN。這樣的鋼絲繩并不算粗，直徑大約為20mm，每100m重量為150kg左右。使用長度根據(jù)施工現(xiàn)場的需要確定，每一段施工區(qū)長不過數(shù)十米，因此選好錨固點(diǎn)后，用人工很容易將此主鋼纜拉上去固定在錨固點(diǎn)上。懸掛滑輪穿在主鋼纜上，其下的滑輪組將提升卷揚(yáng)機(jī)的拉力放大8～10倍，人機(jī)總質(zhì)量不超過1000kg的鉆臺(tái)可安全地懸掛于主鋼纜上。3.2單繩拉力的影響圖1中所示的5臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)，全部置于地面。其中1臺(tái)用于鉆臺(tái)的升降，其余4臺(tái)用于鉆臺(tái)的橫移。它們?nèi)堪惭b有常閉式制動(dòng)裝置。在一般情況下可以選用單繩拉力15～30kN的小型卷揚(yáng)機(jī)。所用鋼絲繩直徑15mm左右，破斷拉力150kN以上。施工時(shí)因?yàn)檫€需要將錨桿錨索等送上鉆臺(tái)，所以應(yīng)該還有一臺(tái)送料卷揚(yáng)機(jī)通過鉆臺(tái)上滑輪向鉆臺(tái)送料。因本方法關(guān)鍵是在陡坡上移位和施壓，故送料卷揚(yáng)機(jī)等輔助設(shè)備均未在工作原理圖中畫出。將全部卷揚(yáng)機(jī)都安置于地面，鉆臺(tái)上僅保留操作控制按鈕，既安全牢靠，又大大減輕鉆臺(tái)重量。3.3次行程220圖2為鉆臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。以恒利工程技術(shù)研究所在中國巖土錨固工程協(xié)會(huì)指導(dǎo)下研制的GPM70型高坡錨固鉆臺(tái)為例介紹這種鉆臺(tái)的主要性能：鉆臺(tái)總體尺寸：2.5m×2.5m×2.0m(長×寬×高)；鉆臺(tái)總重：500kg；鉆孔直徑：90～140mm可套管跟進(jìn)成孔；一次行程：1500mm；扭矩：700N·m；轉(zhuǎn)速：0～100r/min；進(jìn)給壓力：15kN；耗氣量：9m3/min；鉆臺(tái)伸縮腳輪行程：1500mm；鉆臺(tái)腳輪推力：4×80kN。鉆臺(tái)用無縫鋼管或型鋼制成?？梢愿鶕?jù)不同工程的需要在鉆臺(tái)支架上換裝不同的錨桿鉆機(jī)。鉆臺(tái)支架在水平、垂直兩個(gè)方位可調(diào)，其水平調(diào)整范圍為±45°，垂直調(diào)整范圍為±60°。鉆臺(tái)外側(cè)即與伸縮腳輪相對的另一側(cè)，安裝有4支可伸縮的滑輪支架，其上安裝4只橫移轉(zhuǎn)向滑輪，如圖2所示。滑輪支架伸縮的作用在于施工作業(yè)面呈凹形時(shí)，可避免鉆臺(tái)無法壓緊。伸縮腳輪油缸的液壓站，可以置于鉆機(jī)支架下，也可放置地面(圖2中未專門標(biāo)示)。其他配套設(shè)備：如拔管機(jī)安裝在鉆臺(tái)上，空氣壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)等均放置在地面。4該方法與其他高梯度坍塌法的比較4.1大型儀器設(shè)備長臂臺(tái)車的作業(yè)高度有限，坡高超過20m時(shí)就無法使用。而且這種大型專用設(shè)備價(jià)格昂貴，至少超過本文所述設(shè)備10倍以上。采用本文所述辦法不僅完全不受坡高限制，而且為施工單位節(jié)省了可觀的設(shè)備投資。4.2垂直的臺(tái)階上施工本文所述的方法不必刷坡制造積渣臺(tái)階，而且可以在接近90°垂直的無法建造臺(tái)階的陡坡上施工。不必刷坡制造臺(tái)階，不僅減少土石方工程量、降低工程造價(jià)、縮短工期，而且不破壞原有的自然地貌，有利于保護(hù)環(huán)境，因此，具有深遠(yuǎn)的社會(huì)效益。4.3腳手架材料和人工費(fèi)本文所述方法與腳手架法相比其優(yōu)點(diǎn)不言而喻：第一，省工省料。以云南小灣水電站的腳手架為例，僅腳手架的材料費(fèi)已達(dá)200萬元。由此可見應(yīng)用本文所述方法節(jié)約的腳手架材料人工費(fèi)十分可觀。第二，縮短工期。搭拆腳手架需要時(shí)間。在腳手架上搬動(dòng)鉆機(jī)的速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與按電鈕移動(dòng)鉆臺(tái)的速度相比。第三，安全。在數(shù)十米甚至上百米高的陡坡上施工，最重要的是安全，最佳方案是人機(jī)均配備安全繩。在本文所述方法中，所有的鋼絲繩都可以作為鉆臺(tái)安全繩，這是放置于腳手架上的鉆機(jī)