付智慧 陳超 中國葛洲壩集團(tuán)機(jī)電建設(shè)有限公司

大型電站輸水壓力鋼管和鋼襯（以下簡(jiǎn)稱鋼管）的結(jié)構(gòu)等變化十分明顯，鋼管尺寸大，管壁鋼板強(qiáng)度等級(jí)高，為了適應(yīng)這樣的形勢(shì)變化，鋼管制造安裝技術(shù)在傳統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)上得到了大的發(fā)展，自動(dòng)焊接技術(shù)在壓力鋼管制造中得到了較為廣泛的運(yùn)用，大型專用施工設(shè)備在壩內(nèi)鋼管安裝中發(fā)揮了重要的作用，相對(duì)而言，由于施工空間的限制，大型鋼管在洞內(nèi)埋管方面受到限制，通常的運(yùn)輸?shù)跹b設(shè)備不能發(fā)揮作用，鋼管在工地運(yùn)輸和安裝時(shí)存在較大困難，目前的施工方法還過多地依賴于傳統(tǒng)的土法運(yùn)輸和手工焊接，這些問題將導(dǎo)致施工工期較長(zhǎng)并可能在支洞開挖等方面多花費(fèi)費(fèi)用。因此，針對(duì)大規(guī)模開發(fā)建設(shè)的水電站大型洞內(nèi)鋼管工程的共同特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)代工程的先進(jìn)技術(shù)，就壓力鋼管洞內(nèi)運(yùn)輸專用臺(tái)車的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行探究。

一、工業(yè)壓力管道的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

第一，應(yīng)用范圍廣泛，工業(yè)壓力管道被人們廣泛應(yīng)用在石油、天然氣、石油化工、化工、市政、冶金、電力、機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域，涵蓋范圍十分廣泛。第二，操作參數(shù)范圍廣。工業(yè)壓力管道的工作壓力實(shí)現(xiàn)了從0.1MPa到42MPa的轉(zhuǎn)變，工業(yè)溫度的基本范圍為零下200攝氏度到1260攝氏度。第三，工作介質(zhì)多樣。工業(yè)壓力鋼管適合應(yīng)用在各個(gè)類型的工業(yè)生產(chǎn)加工中，適合應(yīng)用的環(huán)節(jié)多樣，工業(yè)介質(zhì)大多具備有毒有害、易燃易爆的特點(diǎn)。第四，行業(yè)管理部門較多?，F(xiàn)階段工業(yè)企業(yè)仍然為企業(yè)負(fù)荷，行業(yè)管理所涉及的部門比較多，但是由于工業(yè)生產(chǎn)所涉及的行業(yè)比較多，在具體工作的時(shí)候存在各自為政的現(xiàn)象，對(duì)壓力鋼管的使用管理制度不夠規(guī)范。第五，工業(yè)管道設(shè)計(jì)需要多個(gè)行業(yè)共同配合完成。工業(yè)壓力管道的設(shè)計(jì)涵蓋生產(chǎn)工藝和安全生產(chǎn)多個(gè)內(nèi)容，在具體會(huì)涉及生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)材料、生產(chǎn)設(shè)備等內(nèi)容，在本質(zhì)上是設(shè)備和管道安裝布置、管道應(yīng)力計(jì)算、設(shè)計(jì)調(diào)整和參數(shù)優(yōu)化的過程，在具體實(shí)施的過程中會(huì)牽扯到比較多的內(nèi)容。

二、鋼管臺(tái)車方案設(shè)計(jì)

（一）鋼管臺(tái)車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

水電站壓力鋼管頂升卸車臺(tái)車的方案由壓力鋼管卸車系統(tǒng)、鋼管運(yùn)輸頂升系統(tǒng)、鋼管運(yùn)輸控制系統(tǒng)共同組成，在這三個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合下能夠?qū)崿F(xiàn)壓力鋼管的有效安裝。第一，壓力鋼管卸車系統(tǒng)。壓力鋼管卸車系統(tǒng)由卸車門架、提升系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)三個(gè)部分共同組成，在這幾個(gè)部分的作用下能夠富有效率的完成鋼管卸車的升降，其中，門架會(huì)用來負(fù)責(zé)支撐壓力鋼管的重量，液壓系統(tǒng)會(huì)為卸車系統(tǒng)提供動(dòng)力支持。第二，鋼管運(yùn)輸頂升系統(tǒng)。鋼管運(yùn)輸頂升系統(tǒng)負(fù)責(zé)將壓力鋼管從卸車部位運(yùn)輸?shù)桨惭b部位，同時(shí)，在零部件安裝的過程中還需要注重調(diào)整鋼管的搖擺，帶動(dòng)壓力鋼管圍繞著鋼管的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。第三，控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)分為壓力鋼管卸車系統(tǒng)工作和鋼管運(yùn)輸系統(tǒng)動(dòng)作，前者的控制方式為固定控制方式，一般會(huì)被設(shè)置在液壓站的旁邊，后者被設(shè)置在小車上，會(huì)隨著小車隨意移動(dòng)。

（二）鋼管運(yùn)輸臺(tái)車的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

第一，大型壓力鋼管的總體重量大，臺(tái)車設(shè)計(jì)的總體承載負(fù)荷就越大。第二，運(yùn)輸臺(tái)車采取了軌道自行移動(dòng)運(yùn)輸裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)自帶驅(qū)動(dòng)，從而更加富有效率的完成一系列操作。第三，運(yùn)輸臺(tái)車的前后設(shè)置了兩個(gè)頂升裝置，每個(gè)頂升裝置都會(huì)由兩邊的液壓油缸進(jìn)行頂升操作，四個(gè)雙級(jí)液壓油缸可以單獨(dú)完成操作，也可以同步完成某一項(xiàng)操作。在雙級(jí)液壓油缸的共同作用下壓力鋼管的調(diào)整范圍也會(huì)擴(kuò)大，根據(jù)壓力鋼管尺寸設(shè)計(jì)基本垂直移動(dòng)方向距離及左右移動(dòng)的擺動(dòng)幅度。第四，運(yùn)輸小車的四個(gè)驅(qū)動(dòng)箱梁上部位都會(huì)設(shè)計(jì)專門的壓力鋼管支撐架，支撐架會(huì)承受鋼管臺(tái)車的運(yùn)輸壓力。第五，運(yùn)輸小車前后的驅(qū)動(dòng)箱能夠?qū)崿F(xiàn)分別驅(qū)動(dòng)，在壓力鋼管位置確定之后后箱梁會(huì)發(fā)揮出自身的支撐作用，前箱梁能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)退車，并為壓力鋼管的加固提供足夠的支持，避免出現(xiàn)各個(gè)工序互相干預(yù)的現(xiàn)象。

三、鋼管臺(tái)車的運(yùn)載工序

（一）轉(zhuǎn)接壓力鋼管

在運(yùn)輸臺(tái)車安裝完成之后在施工洞的內(nèi)部完成運(yùn)載作業(yè)，具體包含以下幾部分的內(nèi)容：第一，轉(zhuǎn)接壓力鋼管。啟動(dòng)液壓馬達(dá)，將運(yùn)輸臺(tái)車運(yùn)行到壓力鋼管做好一系列的準(zhǔn)備。第二，啟動(dòng)雙級(jí)液壓缸，液壓缸帶動(dòng)弧形的托架向上運(yùn)作，一直到 弧形的托架支撐面超過驅(qū)動(dòng)箱梁上的固定支撐點(diǎn)，壓力鋼管由弧形托架承接。第三，啟動(dòng)卸車門架上的液壓絞車，通過鋼絲繩來將壓力鋼管降低到弧形托架上。

（二）運(yùn)載壓力鋼管

第一，啟動(dòng)雙級(jí)液壓缸，液壓缸帶動(dòng)弧形托架慢慢下降，一直到弧形支架支撐面低于驅(qū)動(dòng)箱梁上固定支架的支撐面，壓力鋼管的所有重量會(huì)由固定支架承擔(dān)。第二，啟動(dòng)液壓馬達(dá)。在啟動(dòng)之后運(yùn)輸臺(tái)車會(huì)運(yùn)載壓力鋼管到規(guī)定好的安裝位置上。

（三）同軸心對(duì)接壓力鋼管

第一，啟動(dòng)雙級(jí)液壓缸，弧形托架和壓力鋼管會(huì)整體上升，一直到所安裝的壓力鋼管和已經(jīng)安裝的壓力鋼管高度保持在一致的狀態(tài)。第二，如果壓力鋼管在水平方向存在偏差，則是需要通過額外控制雙級(jí)液壓缸來調(diào)整參數(shù)。第三，通過一系列的調(diào)整確保被安裝鋼管和已經(jīng)安裝鋼管同時(shí)滿足軸心要求，并通過焊接完成對(duì)接。

（四）卸載退車

在安裝的壓力鋼管澆筑到混凝土內(nèi)部且趨于穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)候可以進(jìn)行退車的卸載。首先，啟動(dòng)雙級(jí)液壓缸，讓弧形托架整體下降，一直到弧形托架支撐面低于驅(qū)動(dòng)箱梁上固定支架支撐面，停止操作。這個(gè)時(shí)候，弧形托架和驅(qū)動(dòng)箱梁上的固定支架會(huì)低于壓力鋼管的環(huán)筋。其次，向相反的方向啟動(dòng)液壓馬達(dá)，運(yùn)輸臺(tái)車退車，一直退貨到卸車門架底部停止操作，為后續(xù)的運(yùn)載做好準(zhǔn)備。

在使用壓力鋼管洞內(nèi)運(yùn)輸專用臺(tái)車的時(shí)候，臺(tái)車的固定支架會(huì)承接全部的鋼管重量，壓力鋼管在使用的時(shí)候也會(huì)承受到四個(gè)支點(diǎn)的反作用力，為了能夠增強(qiáng)壓力鋼管使用的穩(wěn)定，需要對(duì)固定支架和壓力鋼管的受力情況進(jìn)行分析。壓力鋼管在提升的過程中，鋼管托架本身會(huì)承受壓力鋼管的所有重量，因此，在使用壓力鋼管的時(shí)候要對(duì)托架的所有力量做出校對(duì)，只有在臺(tái)車結(jié)構(gòu)同時(shí)滿足鋼管結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 時(shí)候才能夠在施工中正式使用臺(tái)車。

四、結(jié)束語

綜上所述，文章以某水利工程建設(shè)為基本研究對(duì)象，提出了一種自身具備調(diào)整功能的壓力鋼管洞內(nèi)運(yùn)輸專用臺(tái)車，就整個(gè)臺(tái)車的安裝和運(yùn)輸提出對(duì)應(yīng)的方案，并對(duì)臺(tái)車的使用做出驗(yàn)證，最終證明臺(tái)車的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能夠滿足整個(gè)工程的施工要求，施工效率較高，且洞內(nèi)運(yùn)輸空間小，施工工期短。