壓力鋼管洞內運輸專用臺車設計和運用分析

付智慧 陳超 中國葛洲壩集團機電建設有限公司

大型電站輸水壓力鋼管和鋼襯（以下簡稱鋼管）的結構等變化十分明顯，鋼管尺寸大，管壁鋼板強度等級高，為了適應這樣的形勢變化，鋼管制造安裝技術在傳統(tǒng)的技術基礎上得到了大的發(fā)展，自動焊接技術在壓力鋼管制造中得到了較為廣泛的運用，大型專用施工設備在壩內鋼管安裝中發(fā)揮了重要的作用，相對而言，由于施工空間的限制，大型鋼管在洞內埋管方面受到限制，通常的運輸?shù)跹b設備不能發(fā)揮作用，鋼管在工地運輸和安裝時存在較大困難，目前的施工方法還過多地依賴于傳統(tǒng)的土法運輸和手工焊接，這些問題將導致施工工期較長并可能在支洞開挖等方面多花費費用。因此，針對大規(guī)模開發(fā)建設的水電站大型洞內鋼管工程的共同特點，結合現(xiàn)代工程的先進技術，就壓力鋼管洞內運輸專用臺車的設計問題進行探究。

一、工業(yè)壓力管道的設計特點

第一，應用范圍廣泛，工業(yè)壓力管道被人們廣泛應用在石油、天然氣、石油化工、化工、市政、冶金、電力、機械、航空航天等領域，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現(xiàn)了從0.1MPa到42MPa的轉變，工業(yè)溫度的基本范圍為零下200攝氏度到1260攝氏度。第三，工作介質多樣。工業(yè)壓力鋼管適合應用在各個類型的工業(yè)生產(chǎn)加工中，適合應用的環(huán)節(jié)多樣，工業(yè)介質大多具備有毒有害、易燃易爆的特點。第四，行業(yè)管理部門較多。現(xiàn)階段工業(yè)企業(yè)仍然為企業(yè)負荷，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，在具體工作的時候存在各自為政的現(xiàn)象，對壓力鋼管的使用管理制度不夠規(guī)范。第五，工業(yè)管道設計需要多個行業(yè)共同配合完成。工業(yè)壓力管道的設計涵蓋生產(chǎn)工藝和安全生產(chǎn)多個內容，在具體會涉及生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設備、生產(chǎn)材料、生產(chǎn)設備等內容，在本質上是設備和管道安裝布置、管道應力計算、設計調整和參數(shù)優(yōu)化的過程，在具體實施的過程中會牽扯到比較多的內容。

二、鋼管臺車方案設計

（一）鋼管臺車的結構設計

水電站壓力鋼管頂升卸車臺車的方案由壓力鋼管卸車系統(tǒng)、鋼管運輸頂升系統(tǒng)、鋼管運輸控制系統(tǒng)共同組成，在這三個系統(tǒng)的協(xié)調配合下能夠實現(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)三個部分共同組成，在這幾個部分的作用下能夠富有效率的完成鋼管卸車的升降，其中，門架會用來負責支撐壓力鋼管的重量，液壓系統(tǒng)會為卸車系統(tǒng)提供動力支持。第二，鋼管運輸頂升系統(tǒng)。鋼管運輸頂升系統(tǒng)負責將壓力鋼管從卸車部位運輸?shù)桨惭b部位，同時，在零部件安裝的過程中還需要注重調整鋼管的搖擺，帶動壓力鋼管圍繞著鋼管的軸線轉動。第三，控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)分為壓力鋼管卸車系統(tǒng)工作和鋼管運輸系統(tǒng)動作，前者的控制方式為固定控制方式，一般會被設置在液壓站的旁邊，后者被設置在小車上，會隨著小車隨意移動。

（二）鋼管運輸臺車的基本結構特點

第一，大型壓力鋼管的總體重量大，臺車設計的總體承載負荷就越大。第二，運輸臺車采取了軌道自行移動運輸裝置，能夠實現(xiàn)自帶驅動，從而更加富有效率的完成一系列操作。第三，運輸臺車的前后設置了兩個頂升裝置，每個頂升裝置都會由兩邊的液壓油缸進行頂升操作，四個雙級液壓油缸可以單獨完成操作，也可以同步完成某一項操作。在雙級液壓油缸的共同作用下壓力鋼管的調整范圍也會擴大，根據(jù)壓力鋼管尺寸設計基本垂直移動方向距離及左右移動的擺動幅度。第四，運輸小車的四個驅動箱梁上部位都會設計專門的壓力鋼管支撐架，支撐架會承受鋼管臺車的運輸壓力。第五，運輸小車前后的驅動箱能夠實現(xiàn)分別驅動，在壓力鋼管位置確定之后后箱梁會發(fā)揮出自身的支撐作用，前箱梁能夠實現(xiàn)單獨退車，并為壓力鋼管的加固提供足夠的支持，避免出現(xiàn)各個工序互相干預的現(xiàn)象。

三、鋼管臺車的運載工序

（一）轉接壓力鋼管

在運輸臺車安裝完成之后在施工洞的內部完成運載作業(yè)，具體包含以下幾部分的內容：第一，轉接壓力鋼管。啟動液壓馬達，將運輸臺車運行到壓力鋼管做好一系列的準備。第二，啟動雙級液壓缸，液壓缸帶動弧形的托架向上運作，一直到 弧形的托架支撐面超過驅動箱梁上的固定支撐點，壓力鋼管由弧形托架承接。第三，啟動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）運載壓力鋼管

第一，啟動雙級液壓缸，液壓缸帶動弧形托架慢慢下降，一直到弧形支架支撐面低于驅動箱梁上固定支架的支撐面，壓力鋼管的所有重量會由固定支架承擔。第二，啟動液壓馬達。在啟動之后運輸臺車會運載壓力鋼管到規(guī)定好的安裝位置上。

（三）同軸心對接壓力鋼管

第一，啟動雙級液壓缸，弧形托架和壓力鋼管會整體上升，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液壓缸來調整參數(shù)。第三，通過一系列的調整確保被安裝鋼管和已經(jīng)安裝鋼管同時滿足軸心要求，并通過焊接完成對接。

（四）卸載退車

在安裝的壓力鋼管澆筑到混凝土內部且趨于穩(wěn)定狀態(tài)的時候可以進行退車的卸載。首先，啟動雙級液壓缸，讓弧形托架整體下降，一直到弧形托架支撐面低于驅動箱梁上固定支架支撐面，停止操作。這個時候，弧形托架和驅動箱梁上的固定支架會低于壓力鋼管的環(huán)筋。其次，向相反的方向啟動液壓馬達，運輸臺車退車，一直退貨到卸車門架底部停止操作，為后續(xù)的運載做好準備。

在使用壓力鋼管洞內運輸專用臺車的時候，臺車的固定支架會承接全部的鋼管重量，壓力鋼管在使用的時候也會承受到四個支點的反作用力，為了能夠增強壓力鋼管使用的穩(wěn)定，需要對固定支架和壓力鋼管的受力情況進行分析。壓力鋼管在提升的過程中，鋼管托架本身會承受壓力鋼管的所有重量，因此，在使用壓力鋼管的時候要對托架的所有力量做出校對，只有在臺車結構同時滿足鋼管結構強度 時候才能夠在施工中正式使用臺車。

四、結束語

綜上所述，文章以某水利工程建設為基本研究對象，提出了一種自身具備調整功能的壓力鋼管洞內運輸專用臺車，就整個臺車的安裝和運輸提出對應的方案，并對臺車的使用做出驗證，最終證明臺車的結構強度能夠滿足整個工程的施工要求，施工效率較高，且洞內運輸空間小，施工工期短。