付智慧 陳超

【摘要】隨著地下埋藏式大型壓力鋼管直徑越來越大，安裝也面臨眾多技術(shù)難題，其中，壓力鋼管洞內(nèi)運(yùn)輸安裝是首先考慮的問題。在巴基斯坦N-J水電工程穿河段壓力鋼管的運(yùn)輸與安裝過程中，成功地采用了一種壓力鋼管洞內(nèi)運(yùn)輸專用液壓臺車進(jìn)行施工。該液壓臺車結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，且除運(yùn)輸功能外，自身還具備調(diào)整功能，大大提高了施工效率，節(jié)約了項(xiàng)目成本，可為類似工程提供借鑒。本文對此種設(shè)備在壓力鋼管洞內(nèi)運(yùn)輸與安裝中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】液壓臺車；N-J水電工程；壓力鋼管；運(yùn)輸；安裝

巴基斯坦尼魯姆—杰魯姆（Neelum-Jhelum）水電工程（簡稱“N-J水電工程”）為長隧洞引水式水電站。該水電站在尼魯姆河上建立攔水壩和取水口，經(jīng)過軸線長達(dá)28. 6 km 的引水隧洞將河水引入地下電站廠房，利用其間河水的天然落差發(fā)電，尾水經(jīng)尾水洞匯入杰魯姆河。該工程的引水隧洞為單雙洞混合式，共設(shè)置 5 條施工支洞。其中部分雙洞采用TBM掘進(jìn)，掘進(jìn)長度為2×11. 5 km；另有部分雙洞，即穿河段，采用壓力鋼管襯砌，襯砌長度為2×732m（左、右洞各732 m）。襯砌用的壓力鋼管單節(jié)長度為 12 m，規(guī)格為6660×30 mm（外徑×壁厚，不含加勁環(huán)），單節(jié)總重量達(dá)73 t ，共122節(jié)。

1、壓力鋼管洞內(nèi)運(yùn)輸與安裝方案的研究

壓力鋼管洞內(nèi)運(yùn)輸常用的方法是采用平板拖車拖運(yùn)，但此種拖運(yùn)方式需要較大的空間，因此隧洞前期開挖量較大，工程成本較高；此外平板拖車自身不具備調(diào)整功能，壓力鋼管運(yùn)輸至搭接位置后需要門塔機(jī)或纜機(jī)配合調(diào)整才能完成搭接，不僅增加了工程成本，而且操作復(fù)雜。

另外，不同于普通襯砌用的鋼模臺車，此項(xiàng)目所需壓力鋼管運(yùn)輸設(shè)備要求能頻繁運(yùn)行。針對N-J水電工程穿河段壓力鋼管安裝項(xiàng)目實(shí)際情況，我公司委托三峽大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力學(xué)院廖湘輝教授設(shè)計(jì)、并依托公司內(nèi)部生產(chǎn)能力制造了一種壓力鋼管洞內(nèi)運(yùn)輸專用液壓臺車。此設(shè)備不僅能負(fù)責(zé)壓力鋼管由卸車部位運(yùn)輸?shù)桨惭b部位的運(yùn)輸行走工作，同時(shí)還可完成鋼管在安裝過程中上下左右前后六個(gè)調(diào)整動(dòng)作。

2、液壓臺車的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及動(dòng)作流程

2.1 主要結(jié)構(gòu)

本液壓臺車主要由行走支撐系統(tǒng)、頂升支撐系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、聯(lián)系結(jié)構(gòu)等四大部分組成。其中行走支撐系統(tǒng)包括支撐結(jié)構(gòu)、動(dòng)力機(jī)構(gòu)、輔助支撐（從動(dòng)輪等）；頂升支撐系統(tǒng)包括頂升支撐軸瓦、頂升支撐墊片；液壓系統(tǒng)包括鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)油缸、雙級頂升油缸、液壓馬達(dá)、液壓泵站、液壓管路等；聯(lián)系結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)聯(lián)系梁、縱向聯(lián)系梁和縱向伸縮梁等。

2.2 工作原理

運(yùn)輸、調(diào)整、頂升系統(tǒng)的行走通過設(shè)置在軌道上的四組由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的行走輪來完成。行走液壓馬達(dá)設(shè)置了制動(dòng)回路以及平衡調(diào)速回路，保證鋼管運(yùn)輸過程中的平穩(wěn)運(yùn)行。行走液壓馬達(dá)還設(shè)置了角度位移傳感器以檢測馬達(dá)的運(yùn)行狀態(tài)，可以在鋼管安裝時(shí)對鋼管的前后距離進(jìn)行微調(diào)。

在安裝時(shí)調(diào)整鋼管上下和左右的距離是通過臺車上的頂升油缸來完成的。頂升油缸的升降可以調(diào)整鋼管的上下距離，軌道兩側(cè)的兩組油缸的形成差可以調(diào)整鋼管中心線的左右偏移。頂升油缸還設(shè)置了行程位置檢測傳感器，方便調(diào)整時(shí)的精確控制。

臺車的液壓控制系統(tǒng)設(shè)置在小車上，隨著小車移動(dòng)。考慮到設(shè)備運(yùn)行距離較遠(yuǎn)，若采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)需要鋪設(shè)較長的纜線，故其動(dòng)力部分是通過柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵的方式為液壓系統(tǒng)提供壓力油。液壓系統(tǒng)的控制閥組分別設(shè)置了帶電磁閥控制的自動(dòng)控制閥組和帶多路換向控制閥操作的手動(dòng)控制回路，兩套回路可以相互切換，互為備用。

液壓系統(tǒng)中的液壓絞車及行走液壓馬達(dá)均設(shè)置了碟簧復(fù)位的液壓剎車以及液壓控制的平衡閥鎖定回路，兩種裝置形成雙保險(xiǎn)，保證絞車和行走液壓馬達(dá)的制動(dòng)。液壓系統(tǒng)中還設(shè)置了各級壓力的安全保護(hù)溢流閥，可在絞車卡死、行走液壓馬達(dá)過載、油缸工作壓力過大等不正常工況下有效保護(hù)系統(tǒng)。

2.3 動(dòng)作流程

液壓臺車的動(dòng)作流程如下：100噸液壓平板車運(yùn)輸壓力鋼管到卸車位→卸車門架起吊系統(tǒng)連接→壓力鋼管提升→100噸液壓平板車離開→液壓臺車到鋼管下就位→壓力鋼管下降→液壓臺車承載壓力鋼管→運(yùn)輸?shù)桨惭b部位→壓力鋼管調(diào)整→液壓臺車回位→下一個(gè)工作過程。

2.4液壓臺車運(yùn)輸、調(diào)整具體步驟

⑴臺車就位：將臺車沿軌道開到壓力鋼管下方，前后移動(dòng)液壓臺車使鋼管臺車頂升油缸與鋼管托架停在鋼管重心對稱位置上。

⑵臺車承載鋼管：下降卸車門架液壓卷揚(yáng)機(jī)，將壓力鋼管放置在液壓臺車上，解除壓力鋼管起吊繩索。

⑶壓力鋼管運(yùn)輸：壓力鋼管放置完成后，啟動(dòng)臺車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，將壓力鋼管運(yùn)輸?shù)綁毫︿摴馨惭b部位。

⑷壓力鋼管調(diào)整：根據(jù)對液壓臺車控制臺的具體操作，實(shí)現(xiàn)四個(gè)頂升油缸整體升降和單個(gè)頂升油缸的獨(dú)立升降。通過頂升油缸動(dòng)作的組合完成鋼管上下左右四個(gè)方位對接的精細(xì)調(diào)整。壓力鋼管的前后調(diào)整由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作來完成。

⑸臺車回位：壓力鋼管調(diào)整完成，并進(jìn)行壓力鋼管加固后，頂升油缸收回到下限，鋼管托架與鋼管分離，且低于壓力鋼管的加勁環(huán)，這樣液壓臺車即可從壓力鋼管下方沿軌道回到卸車位，為下一個(gè)工作循環(huán)做準(zhǔn)備。

3、施工情況簡介

N-J水電工程采用壓力鋼管襯砌的穿河段隧洞分為左右兩洞。其中，左洞地質(zhì)狀況較好，壓力鋼管安裝順序?yàn)閺纳嫌沃料掠雾槾伟惭b。右洞由于有28米斷層帶，是事故多發(fā)地段，為縮短廊道支護(hù)與混凝土澆筑之間的時(shí)間，監(jiān)理工程師要求調(diào)整右洞安裝順序：先安裝斷層帶位置的3節(jié)鋼襯（第23/24/25節(jié)），安裝完后立即進(jìn)行混凝土襯砌，解決安全隱患后，再安裝其余鋼襯。

考慮到先安裝斷層帶鋼襯后將形成三個(gè)作業(yè)面，且斷層帶位置鋼襯將影響焊接煙霧和液壓臺車上柴油機(jī)煙霧的及時(shí)排除，在這種情況下，為加快施工進(jìn)度，并改善施工環(huán)境，同時(shí)也鑒于前兩臺液壓臺車在施工中極為得力，公司在原柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓臺車的基礎(chǔ)上又制造了一臺電驅(qū)液壓臺車投入此項(xiàng)目，主要用于右洞上游第1至22節(jié)鋼襯的運(yùn)輸及調(diào)整（在此施工段內(nèi)，液壓臺車運(yùn)行距離較短，僅需200米配套電纜即可）。三臺液壓臺車在在整個(gè)施工過程中運(yùn)行良好，發(fā)揮了重要作用，為保證項(xiàng)目施工進(jìn)度奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

結(jié)語：

綜上所述，這種集運(yùn)輸與調(diào)整功能于一體的液壓臺車，在巴基斯坦N-J水電工程穿河段壓力鋼管運(yùn)輸與安裝中的應(yīng)用取得了成功，為后期類似的大直徑管道運(yùn)輸與安裝工程的施工積累了經(jīng)驗(yàn)，提供了參考。同時(shí)，作為一種對環(huán)境適應(yīng)性非常強(qiáng)的設(shè)備，液壓臺車不僅可以用于水利水電建設(shè)工程中壓力鋼管的安裝與運(yùn)輸，還可以通過適當(dāng)改造，在多種管道安裝領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]N-J水電工程監(jiān)理工程師.N-J水電工程穿河段壓力鋼管技術(shù)規(guī)范，2013.

[2]廖湘輝，三峽大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力學(xué)院教授.液壓臺車設(shè)計(jì)方案說明，2014.

[3]N-J水電工程監(jiān)理工程師.N-J水電工程穿河段壓力鋼管右洞安裝變更方案，2015.

[4]N-J項(xiàng)目部壓力鋼管廠.N-J水電工程穿河段壓力鋼管安裝方案，2015.