蔣雷

（中國水利水電第十四工程局機電安裝分公司，云南昆明650032）

CCS水電站鋼岔管現(xiàn)場運輸及分析

蔣雷

（中國水利水電第十四工程局機電安裝分公司，云南昆明650032）

厄瓜多爾CCS電站引水隧洞壓力鋼岔管運輸中涉及到諸多運作流程，為順利將鋼岔管運達安裝工位就位，對場內(nèi)和洞內(nèi)的運輸環(huán)境和具備的條件進行了深入細致地考察、測量，并綜合考慮運輸時間、運輸成本及安全保障措施等問題，對運輸方案進行了認真的分析研究。就鋼岔管分塊和分瓣方式、運輸順序、運輸車輛選擇、裝車的方向與加固以及洞內(nèi)運輸方式確定等等形成一整套比較優(yōu)化的運輸措施，為其他電站鋼岔管的現(xiàn)場運輸和制作廠址的選定提供借鑒。

厄瓜多爾CCS電站；鋼岔管現(xiàn)場運輸；分析分瓣方式

1　前言

CCS水電站鋼岔管因外形尺寸巨大和重量較大，只能在現(xiàn)場進行制作，進行場內(nèi)運輸和洞內(nèi)運輸，加之受環(huán)境、道路和洞內(nèi)開挖、交叉施工的影響。因此鋼岔管運輸方案的審定就顯得更加重要。除了盡可能利用自身擁有的運輸設(shè)備外，還有可能涉及到道路障礙排除，橋梁涵洞承載能力校核，合理安排運輸時間等問題。本文結(jié)合鋼岔管運輸情況，對最寬、最高、最重件的場外運輸和洞內(nèi)運輸進行了綜合闡述。

2　引水壓力鋼管道概況及鋼岔管情況

厄瓜多爾科卡科多辛克雷（Coca codo Sinclair）水電站布置有兩條引水壓力鋼管道，為1洞4機布置，兩條洞共布置有8臺機組。壓力鋼管全程為地下埋管，外包混凝土襯圈及圍巖。鋼岔管采用的是600 MPa級別高強鋼，鋼岔管的板厚最厚達88 mm，肋板達170 mm，使得岔管的運輸單元重量較大。由于采用1洞4機結(jié)構(gòu)，每條洞鋼岔管段分為三級岔管，因鋼岔管體型巨大，受到場內(nèi)、洞內(nèi)運輸及吊裝能力的限制，各級岔管需在現(xiàn)場加工廠分段、分塊制造后再運輸?shù)蕉磧?nèi)安裝現(xiàn)場組裝焊接，其中第一級岔管分解為7個大段進行運輸，最大單體件尺寸為長6 450 mm、寬6 040 mm、高4 932 mm，重量：53.3 t；第二級岔管分解為5個大段進行運輸，最大單體件運輸尺寸為：長6 506 mm、寬5 112 mm、高5 600 mm，重：50.3 t；第三級岔管分解為3個大段進行運輸，最大單體件尺寸為長7705mm、寬5730mm、高4650mm，重：54.9 t。各級分段、分塊如圖1～3所示。

圖2　二級鋼岔5大段分解圖

圖3　三級鋼岔3大段分解圖

3　運輸順序

按照每條引水壓力鋼管道的安裝順序，三級非對稱卜型內(nèi)加強月牙肋型鋼岔管運輸順序為：三級鋼岔管→二級鋼岔管→一級鋼岔管；

三級鋼岔管分3個大段運輸順序為：管節(jié)2（1C-2）→管節(jié)3（1C-3）→管節(jié)1（1C-1）；

二級鋼岔管分5個大段運輸順序為：管節(jié)4（1B-4）→管節(jié)5（1B-5）→管節(jié)3（1B-3）→管節(jié)2（1B-2）→管節(jié)1（1B-1）；

一級鋼岔管分7個大段運輸順序為：管節(jié)6（1A-6）→管節(jié)7（1A-7）→管節(jié)5（1A-5）→管節(jié)4（1A-4）→管節(jié)3（1A-3）→管節(jié)2（1A-2）→管節(jié)1（1A-1）。

4　場內(nèi)運輸

4.1運輸路線基本情況

場內(nèi)運輸指從壓力鋼管制作廠到洞內(nèi)卸車點的運輸，運輸距離約2.3 km，需通過一個180°轉(zhuǎn)彎和兩座橋梁，洞內(nèi)運輸距離約500 m，洞內(nèi)道路寬度7.5 m，頂拱高度7.4 m，經(jīng)與橋梁設(shè)計、施工單位復(fù)核，橋梁設(shè)計承載能力為110 t。道路、橋梁、洞室運輸路線路凈空、沿途最小轉(zhuǎn)彎半徑、坡度、道路荷載強度等符合要求。沿途道路滿足最大件的運輸需要。

4.2運輸車輛選擇

通過對分節(jié)鋼岔管最重件和最長、寬、高件的重量、尺寸以及所經(jīng)過路線路面和坡度的分析與計算，確定采用現(xiàn)場已有的75 t半掛凹板車和東風(fēng)DFL4251A2牽引車進行運輸。

4.2.1最重段需要牽引力計算

計算參數(shù)：

最大岔管段重G1=54 900 kg

半掛凹板車總重G2=14 700 kg

最大坡度百分比P=0.176（經(jīng)實測得出）

道路滾動阻力值f=0.02（瀝青、混凝土路面為0.015～0.02，這里取0.02）平坦路面牽引力Fm=G×F=（G1+G2）×f=13641.6N最大坡度路面牽引力Fmi=G×P=（G1+G2）× P=120 046 N

因運輸速度較慢，不考慮風(fēng)阻因素需要牽引力Fz=（Fm+Fmi）=133 687.6 N

4.2.2牽引車驅(qū)動力計算

東風(fēng)DFL4251A2牽引車主要計算參數(shù)

牽引車輸出扭矩me=1 870 Nm

變速箱頭檔傳動比ig=14.03

后橋傳動比io=4.77

發(fā)動機效率itat=0.85

車輪滾動半徑rr=0.56

牽引車驅(qū)動力Ft=me×ig×ia×itat/rr=189 954 N

由此可得出牽引車驅(qū)動力＞最大坡度需要牽引力，可以正常牽引。

4.3運輸?shù)缆返那逭?/p>

道路的清障主要包括運輸?shù)缆费鼐€的凈空、凈寬障礙物以及轉(zhuǎn)彎半徑的道路需求。凈空主要受限于運輸線路上方的線纜、管廊以及橋洞等因素，凈寬主要受限于道路兩旁的樹木、燈桿、交通標志牌、建筑物等因素。當?shù)缆返淖钚∞D(zhuǎn)彎半徑不符合要求時，應(yīng)考慮進行拓寬。因前期已考慮過沿途受影響的運輸因素，沿途道路及洞內(nèi)所有障礙物都已清除，經(jīng)再次排查，所有道路隧洞能滿足最大尺寸件鋼岔管運輸?shù)囊蟆?/p>

4.4運輸氣候和時間的選擇

重大件設(shè)備運輸，根據(jù)運輸路線路況，應(yīng)考慮到視線和安全等因素，盡量選擇白天，晴好天氣運輸。

由于當?shù)貧夂蚶子晏鞖廨^多，加之土建施工繁忙，為減少運輸過程中道路封閉對工程進度帶來的影響，應(yīng)提前與土建相關(guān)部門進行溝通協(xié)商，盡量錯開道路占用的時間和縮短場內(nèi)運輸?shù)臅r間。

4.5裝車方法

采用現(xiàn)場壓力鋼管制作廠的兩臺35 t門機和專門制作的用于鋼管吊裝的平衡梁進行吊裝。吊裝前提前將鋼管支承座或墊木安放在運輸車板上。

4.5.1裝車方向的確定

每段鋼管裝車運輸前需要根據(jù)安裝方位及現(xiàn)場卸車的條件考慮鋼岔管裝車的方位，以便利于洞內(nèi)卸車和翻身。如1C-1為Y型管段，根據(jù)車輛洞內(nèi)行駛方向和便于卸車后的轉(zhuǎn)向條件，需將Y型鋼岔管段進水口朝車頭方向進行裝車。1A-4管節(jié)為C型分瓣管節(jié)運輸，由于受場內(nèi)運輸高度以及道路條件的限制，場內(nèi)運輸時將月牙肋板側(cè)朝下，開口與車板軸線成90°方向，牙頂靠車輛右側(cè)擺放進行裝車。

4.5.2裝車中心的確定

由于部分鋼岔管節(jié)段為非對稱結(jié)構(gòu)，重心難以準確確定，很可能因重心位置不在車板軸線上而造成運輸過程的傾覆事故。因此，在吊裝前需對管節(jié)段的重心進行初步確定，對準車板軸線進行落放，在落到車板上時，需要對車板兩側(cè)離地高度進行測量，并對落放位置進行調(diào)整，只有車板兩側(cè)的車輛高度一致時，才能確保重心在車板軸線上。需要注意的是，裝車位置路面必須平整，未最終確定重心位置前不能完全放松吊鉤。

4.6捆扎加固

設(shè)備裝車后的捆扎加固根據(jù)其外形有多種捆扎方式，其目的是防止在瞬間外力的作用下，設(shè)備與車體分離。失效的主要形式有：設(shè)備在水平縱向外力的作用下產(chǎn)生的向前（向后）滑動，嚴重的會產(chǎn)生向前（向后）翻轉(zhuǎn)；貨物在水平橫向外力的作用下產(chǎn)生側(cè)向滑動或翻轉(zhuǎn)；同時，設(shè)備支承也可能因外力作用產(chǎn)生翻倒。因此，Y型鋼岔管采用鋼管弧度一致的弧形支承結(jié)構(gòu)，并與車板焊接牢固，圓弧外部與車板之間再用枕木墊實。利用管段上的吊耳用鋼絲繩和4～6個5 t手拉葫蘆將岔管段與車板捆扎牢固。C型管節(jié)因裝車方式的不同在車板承重位置均勻鋪墊枕木，待管節(jié)最終落到車板上的枕木后，同樣利用管段上的吊耳用鋼絲繩和手拉葫蘆將管節(jié)與車板捆扎牢固。需要注意的是鋼絲繩或鏈條與岔管邊角接觸部位采用鋼管皮支墊進行隔離，捆扎位置左右前后盡量呈八字型方向?qū)ΨQ布置。

4.7運輸流程

根據(jù)沿途運輸路線的實際狀況，運輸過程中主要的難點在爬坡、急彎道、橋梁和隧洞等路段的行駛。因此需按照如下要求嚴格控制。

（1）運輸前對全體參運人員進行交底。強調(diào)運輸過程中的難點、要點、特殊路段的通過措施和注意的事項等，進一步明確各崗位人員的具體事項和責(zé)任。

（2）啟運前，再次全面檢查車輛，尤其保證制動系統(tǒng)和輪胎狀況良好，鋼岔管的捆扎加固狀況牢固，掛車及鋼岔管的四周要放置明顯的標志，超寬部分應(yīng)懸掛紅布及紅燈。

（3）運輸拖車組前后各安排一輛開道護衛(wèi)車，打開警示燈，提前進行清道。

（4）運輸車速限制，平坦道路20 km/h，上下坡10km/h，通過橋梁和隧洞時為5km/h，急彎道3km/h。開道護衛(wèi)車隨時監(jiān)測道路情況，監(jiān)護人員做好前后防護。

（5）通過橋梁時，要斷路通過，不準其他車輛同時在橋上行駛，車組在橋上要勻速慢行，不準停車，以減少對橋梁的沖擊載荷。

（6）通過坡道及彎道前，路面隨車人員必須隨車跟進，隨時做好掩車準備。安全人員必須做好道路封閉工作。

（7）通過隧洞時，道路實行全封閉。路面隨車人員必須認真觀察鋼岔管兩側(cè)和頂部與隧洞巖壁距離和錨桿等障礙物。

（8）運輸途中，停運較長時，掛車中間支腿要落地支撐，前后輪必須用枕木楔死。

（9）整個運輸過程，所有參運人員必須聽從現(xiàn)場調(diào)度指揮，直至到達指定的卸車位置。

5　洞內(nèi)運輸

5.1洞內(nèi)運輸方式的確定

洞內(nèi)運輸指的是洞內(nèi)卸車地點到安裝位置之間的運輸，卸車地點在施工支洞與鋼管安裝支洞交叉口處，洞內(nèi)運輸條件比較惡劣，為確保運輸?shù)陌踩蜏p少運輸?shù)碾y度，鋼岔管采用10 t卷揚機進行牽引，預(yù)設(shè)軌道和臺車裝置的方式進行運輸。

5.2運輸軌道及臺車布置

運輸路線鋪設(shè)38 kg級鋼軌道，軌距為2.3 m，軌道安裝驗收完成后進行基礎(chǔ)混凝土澆筑。運輸臺車由4個滾動車輪組、臺車架和鋼管支承座組成。車輪組軸承采用自潤滑軸套，鋼岔管支承座根據(jù)不同管節(jié)、段的位置形狀進行臨時布設(shè)，布置位置需符合捆扎要求。軌道和運輸臺車布置形式見圖4。

圖4　運輸軌道及臺車布置圖

5.3卷揚系統(tǒng)及卸車錨點布置

在施工支洞距端頭1.5 m位置兩側(cè)各布置1臺10 t卷揚機，1臺作為卸車使用，1臺作為牽引臺車使用；在施工支洞下游通道邊墻位置布置1臺5 t卷揚機作為退臺車使用，具體布置如圖5。

圖5　卷揚機及導(dǎo)向錨點布置圖

在施工支洞與壓力鋼管安裝隧洞交叉口中心頂拱位置設(shè)置一組承載80 t的起吊錨點，每個岔管分支位置布置4組承載30 t的起吊錨點，根據(jù)現(xiàn)場實際尺寸布置導(dǎo)向錨點。錨桿采用直徑為32 mm，長度為3.5 m的螺紋鋼，錨桿入巖深度為3 m，外露0.5 m，具體布置如圖6。

圖6　各岔管分支部位錨點布置圖

5.4運輸前準備

5.4.1洞室運輸測量

因土建在進行支洞洞室開挖時，可能未考慮到鋼岔管洞內(nèi)運輸?shù)某叽?，或存在欠挖情況，因此需要根據(jù)軌道設(shè)置高程以及臺車高度，以及岔管節(jié)、卸車翻身后整體的運輸高度進行計算，并利用測量儀器對整個運輸通道進行測量。確保運輸通道凈空、凈寬能夠滿足要求。

5.4.2洞室擴挖和清理

經(jīng)實際測量發(fā)現(xiàn)，在第一級鋼岔管安裝位置，因第一級鋼岔管體型較大，需向下擴挖1 m，頂部中心位置因管節(jié)段運輸高度超過頂拱原開挖高度，需要在頂拱中心位置向上擴挖一條寬0.5 m，長15 m的凹槽，經(jīng)與土建聯(lián)系溝通，完成了此部分擴挖工作。同時對沿途過長錨筋、電源線、管道及其他障礙物進行清理。

5.5運輸流程

從每條洞三級岔管及每級分節(jié)分段的情況來看，每一個管節(jié)段的重量、尺寸及整體形狀都不規(guī)則，這里著重闡述外形、尺寸、重量都具有代表性的最大件的1C-1、1A-4的運輸流程。

5.5.1 Y型結(jié)構(gòu)鋼岔管段運輸流程

1C-1為Y型整節(jié)管段運輸，場內(nèi)運輸?shù)绞┕ぶФ磁c鋼管安裝支洞交叉口卸車位置后，采用頂拱布置的卸車卷揚系統(tǒng)將1C-1管節(jié)吊起，離車板最高位置約20 cm后穩(wěn)定5 min進行觀察，經(jīng)對起吊系統(tǒng)檢查無異常后將拖車組向前方支洞（或備車洞）處開出，再將岔管順時針旋轉(zhuǎn)90°出口對準機組方向，此時將運輸臺車移動到鋼岔管下方，緩緩降落起吊系統(tǒng)使岔管落在運輸臺車上并進行中心調(diào)整，將預(yù)先焊接在岔管上的支撐與臺車焊接牢固，使之與臺車形成一個整體，進行再次檢查后利用臺車牽引系統(tǒng)將1C-1管節(jié)運輸就位，就位后利用布置的吊點錨桿用4個20 t手拉葫蘆，在割除支撐后進行卸車及安裝調(diào)整。

5.5.2 C型結(jié)構(gòu)鋼岔管段運輸流程

1A-4管節(jié)為C型分瓣管節(jié)運輸，由于受場內(nèi)運輸高度以及道路條件的限制，場內(nèi)運輸時將月牙肋板側(cè)朝下，卸車后還需進行90°翻身。運輸?shù)蕉磧?nèi)卸車地點時，首先利用施工支洞與鋼管安裝支洞交叉口頂拱的卸車卷揚系統(tǒng)和施工支洞與鋼管安裝支洞交叉口邊沿位置布設(shè)的2臺20 t的手拉葫蘆配合將1A-4管節(jié)吊起（管節(jié)上預(yù)先焊接有卸車翻身用吊耳），離車板最高位置約20 cm后穩(wěn)定5 min進行觀察，經(jīng)對起吊系統(tǒng)檢查無異常后將拖車向前方支洞處開出，待拖車離開管節(jié)后緩慢降落2臺20 t的手拉葫蘆，同時配合起升頂拱的卸車卷揚系統(tǒng)將1A-4管節(jié)翻身豎立起來，此時同樣將運輸臺車移動到管節(jié)下方，緩緩降落起吊系統(tǒng)使岔管落在運輸臺車上并進行重心調(diào)整，使重心位置在臺車中心軸線上，配割支撐與臺車焊接牢固，使之與臺車形成一個整體，進行再次檢查后利用臺車牽引系統(tǒng)將1A-4管節(jié)運輸就位，就位后利用布置的吊點錨桿用4個20 t手拉葫蘆，在割除支撐后進行卸車及安裝調(diào)整。

6　總結(jié)

水電站超大型鋼岔管由于體型巨大，通常是在加工廠進行分段、分節(jié)制作后，通過場內(nèi)運輸和洞內(nèi)運輸?shù)姆绞綄⒉砉苓\輸?shù)浆F(xiàn)場安裝位置進行組裝焊接。分段節(jié)后的鋼岔管都具有不對稱、超長、超寬、超高、超重的特征之一。CCS水電站鋼岔管的現(xiàn)場運輸通過對運輸線路、洞內(nèi)運輸通道進行認真勘察、測量和分析比較研究，形成一套比較優(yōu)化的運輸方式和方法，并綜合考慮運輸時間、運輸成本、運輸風(fēng)險等問題。順利完成了6個鋼岔管的段、節(jié)安全運輸就位工作，確保了鋼岔管的現(xiàn)場安裝工作。

U492.6

B

1672-5387（2016）09-0067-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.09.023

2016-04-15

蔣雷（1969-），男，工程師，從事水電站機電成套設(shè)備管理和運輸工作。