洞室極限空間下的臺(tái)車安裝技術(shù)與應(yīng)用

阿羅大娃，林冬

(中國水利水電第七工程局有限公司，成都，610213)

1 概述

尾水洞檢修門2×2500kN-36m臺(tái)車布置在尾水檢修閘門室?guī)r錨梁上，起升機(jī)構(gòu)配置一套液壓自動(dòng)抓梁，用于啟閉檢修閘門。啟閉機(jī)軌道采用QU120軌道，軌距7.6m，啟閉機(jī)為雙卷筒雙吊點(diǎn)，吊點(diǎn)距離7.9m，沿軌道方向兩組行走機(jī)構(gòu)平衡梁中心間距為9.24m，臺(tái)車軌頂高程為2025.32m，軌道全長84.02m。臺(tái)式啟閉機(jī)主要由起升機(jī)構(gòu)、行走梁、大車限位裝置、行走機(jī)構(gòu)、梯子、欄桿、司機(jī)室、臺(tái)車供電裝置、抓梁電纜卷筒、電氣室、檢修吊籃、尾水檢修門液壓抓梁、軌道裝置等組成，總重236.4t。

洞室臺(tái)車安裝常規(guī)且簡潔的吊裝設(shè)備選用汽車吊安裝，但根據(jù)現(xiàn)場施工條件，在安裝空間高度1.755m情況下采用汽車吊無法滿足現(xiàn)場施工。故采用倒裝工序先進(jìn)行機(jī)架、起升機(jī)構(gòu)、電氣室等安裝，再用液壓千斤頂將臺(tái)車整體頂升至行走機(jī)構(gòu)安裝高程，最后進(jìn)行大車行走機(jī)構(gòu)安裝工作。施工過程中布置一套卷揚(yáng)機(jī)起升系統(tǒng)作為大件吊裝起吊工具。

2 吊裝分析

臺(tái)車主要吊裝大件為臺(tái)車架、起升機(jī)構(gòu)及電氣室等，最大吊裝單元為起升機(jī)構(gòu)單元中的機(jī)架重29.5t?，F(xiàn)場吊裝過程中根據(jù)天錨[1]位置及吊裝單元中心關(guān)系，起升機(jī)構(gòu)中卷筒和減速器及機(jī)架吊裝時(shí)布設(shè)兩個(gè)吊點(diǎn)，一個(gè)為主吊裝吊點(diǎn)用于懸掛滑輪組，一個(gè)為輔助就位吊點(diǎn)用于懸掛10t手拉葫蘆，天錨與吊裝單元及布置見如圖1所示。

圖1 天錨與吊裝單元關(guān)系

3 系統(tǒng)組成

提升系統(tǒng)主要有尾閘室拱頂預(yù)設(shè)天錨、10t卷揚(yáng)機(jī)、4×4-32t滑輪組、10t導(dǎo)向滑輪、鋼絲繩等組成。

3.1 天錨

尾閘室拱頂共布置A與B兩種規(guī)格天錨，其中天錨A承載能力不小于30t，天錨B承載能力不小于10t。天錨A由4根φ32-6m普通砂漿錨桿組成，間排距0.4m，入巖5m；天錨B由2根φ28-6m普通砂漿錨桿組成，間排距0.3m，入巖5m。天錨使用前對(duì)單根錨桿分別進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)場吊裝單元分析，天錨A單根錨桿拉拔力設(shè)定為75kN，天錨B單根錨桿拉拔力設(shè)定為50kN，試驗(yàn)滿足要求后方可投入使用。天錨具體布置位置如圖2所示。

圖2 天錨布置

3.2 卷揚(yáng)機(jī)

為滿足現(xiàn)場吊裝施工，配置1臺(tái)10t卷揚(yáng)機(jī)作為臺(tái)車大件吊裝起升系統(tǒng)。卷揚(yáng)機(jī)型號(hào)JM10t，額定拉力100kN，最大額定速度9m/min。

3.3 滑輪組

為省力及改變用力方向，提升起升系統(tǒng)布置一個(gè)4×4-32t滑輪組，滑輪組主要由動(dòng)滑輪及定滑輪兩部分組成。

3.4 導(dǎo)向滑輪

為滿足鋼絲繩轉(zhuǎn)向需求，在尾閘室2025m高程通風(fēng)洞上游墻側(cè)以及儲(chǔ)門槽右側(cè)軌道二期埋件部位分別布置兩個(gè)額定載荷為10t的導(dǎo)向滑輪。

3.5 鋼絲繩

提升系統(tǒng)鋼絲繩選用φ21.5mm-6×37+1油麻芯鋼絲繩，實(shí)際載荷為37.5kN，安全系數(shù)為6.48[2]。

4 設(shè)備布置

提升系統(tǒng)卷揚(yáng)機(jī)布置在尾閘室2002m高程平臺(tái)2#檢修閘門左側(cè)軌道埋件處；導(dǎo)向地錨1布置在檢修閘門儲(chǔ)門槽右側(cè)門槽埋件二期處；導(dǎo)向地錨2布置2025m高程通風(fēng)洞上游墻側(cè)。卷揚(yáng)機(jī)利用錨桿[1]固定在底板上，導(dǎo)向地錨利用錨桿與尾閘側(cè)墻基巖基和尾閘室底板混凝土固定，提升系統(tǒng)布置圖如圖3所示。

圖3 提升系統(tǒng)設(shè)備布置剖面

5 臺(tái)車安裝

5.1 安裝流程

臺(tái)車架安裝→起升機(jī)構(gòu)安裝(電氣室安裝→機(jī)架安裝→右側(cè)卷筒安裝→右側(cè)減速器安裝→左側(cè)邊卷筒安裝→左側(cè)減速器安裝→電機(jī)安裝)→整體頂升→行走機(jī)構(gòu)安裝→司機(jī)室等附件安裝。

5.2 臺(tái)車架安裝

臺(tái)車架由端梁及行走梁組成，首先進(jìn)行端梁吊裝工作，端梁吊裝完成后進(jìn)行行走梁吊裝，端梁及行走梁就位完成后進(jìn)行螺栓連接副把合工作。臺(tái)車架連接成整體后在行走梁腹板沿軌道中心方向焊接四個(gè)臨時(shí)行走輪，用于大件吊裝時(shí)臺(tái)車架沿軌道方向往復(fù)拖拽。臺(tái)車架拖拽時(shí)利用固定在軌道上的夾軌器作為手拉葫蘆的固定點(diǎn)。

5.3 起升機(jī)構(gòu)安裝

5.3.1 機(jī)架安裝

(1)起升機(jī)構(gòu)機(jī)架分為左右兩部分，分別將機(jī)架1與機(jī)架2運(yùn)輸至尾閘室閘門2002m平臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)場組裝，組裝完成尺寸檢查合格后，進(jìn)行高強(qiáng)螺栓副連接工作。

(2)機(jī)架1重15.5t，機(jī)架2重14t，組裝完成后總重為29.5t，吊裝時(shí)按照30t考慮。吊裝時(shí)鋼絲繩為2對(duì)4股，鋼絲繩夾角α≤60°[3]。根據(jù)機(jī)架結(jié)構(gòu)，吊裝吊耳布設(shè)在機(jī)架肋板對(duì)應(yīng)位置，吊點(diǎn)距為2.14m，具體吊裝圖如圖4所示。操作卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)待機(jī)架起吊位置超過臺(tái)車架頂部后，采用倒鏈把臺(tái)車架向左側(cè)拉回至機(jī)架上方，操作卷揚(yáng)機(jī)使機(jī)架緩慢平落在臺(tái)車架上對(duì)應(yīng)安裝位置上，穿入臺(tái)車機(jī)與機(jī)架連接螺栓并把緊。

圖4 機(jī)架整體吊裝示意

(3)臺(tái)車架與機(jī)架連接完成后，采用兩臺(tái)手拉葫蘆拉至右側(cè)機(jī)架吊裝前位置。

5.3.2 卷筒和減速器安裝

(1)根據(jù)臺(tái)車設(shè)計(jì)圖分析，卷筒和減速器的吊裝順序?yàn)椋河覀?cè)卷筒吊裝→右側(cè)減速器吊裝→左側(cè)減速器吊裝→左側(cè)卷筒吊裝。

(2)左右側(cè)卷筒重為12.5t，減速器重為15.5t(已裝滿齒輪油)，吊裝時(shí)鋼絲繩為雙股捆吊方式。

(3)吊裝及安裝方法與機(jī)架安裝方法相同。

5.4 行走機(jī)構(gòu)安裝

臺(tái)車式啟閉機(jī)臺(tái)車架、起升機(jī)構(gòu)組裝完成后，采用4臺(tái)50t液壓千斤頂整體頂升至行走機(jī)構(gòu)安裝高程后，進(jìn)行行走機(jī)構(gòu)的安裝。具體安裝方法如下：

(1)臺(tái)車架組裝完成后，整體重量為111.748t，按照120t考慮，4臺(tái)50t千斤頂每臺(tái)承受30t重量，滿足承載要求。

(2)根據(jù)臺(tái)車式啟閉機(jī)形式及組裝要求，端梁腹板、翼板板厚較薄，千斤頂頂在端梁下部易對(duì)端梁下翼板造成變形。臺(tái)車架起升時(shí)，考慮采用自制4個(gè)承重托架[1]與端梁的端部焊接(焊接時(shí)，割除端梁端頭的加筋板，行走機(jī)構(gòu)與臺(tái)車架安裝完成后再進(jìn)行焊接)，待行走機(jī)構(gòu)與臺(tái)車架安裝完成再進(jìn)行托架割除、打磨、防腐。材料選用Q235材質(zhì)，具體制作安裝要求見圖5所示。

圖5 托架制作安裝

(3)根據(jù)50t千斤頂最低高度為452mm，起升高度為250mm，采用50t千斤頂起升臺(tái)車架時(shí)，不能一次頂?shù)?500mm高度，需制作5組支墩，每組支墩4個(gè)，支墩高度分別為250mm，500mm，750mm,1000mm,1250mm。具體操作方法如下：

①第一步，采用50t千斤頂頂起250mm，采用自制的250mm高支墩進(jìn)行臨時(shí)支墩穩(wěn)固后拆除千斤頂；

②第二步，千斤頂下方支500mm高的支墩，用同樣的方法采用千斤頂頂起250mm，拆除250mm高支墩，并用500mm支墩進(jìn)行臨時(shí)支墩穩(wěn)固后拆除千斤頂；

③后續(xù)起升采用同樣的方法進(jìn)行；

④臺(tái)車架起升時(shí)，準(zhǔn)備一定數(shù)量不同厚度的鋼板，作為千斤頂?shù)撞繅|板；

⑤材料選用Q235鋼材，制作要求見圖6所示。

圖6 支墩制作

圖注：圖6為500mm高支墩制作圖，其余高度支墩制作圖選用材料、材質(zhì)一樣。

5.5 司機(jī)室及其他附件安裝

(1)司機(jī)室、欄桿、爬梯、電氣室等吊裝采用55t汽車吊進(jìn)行吊裝。

(2)司機(jī)室布置在左側(cè)端梁靠上游側(cè)，司機(jī)室吊裝前，將司機(jī)室的連接槽鋼與端梁相焊接，角焊縫大小為8mm。行走機(jī)構(gòu)與臺(tái)車架安裝完成后，進(jìn)行司機(jī)室的吊裝工作，吊裝就位后把緊連接螺栓。

(3)行走梁及機(jī)架吊裝完成后，行走機(jī)構(gòu)安裝前根據(jù)吊裝位置先進(jìn)行部分欄桿安裝工作，安裝時(shí)需保證欄桿頂部高度一致；爬梯安裝過程中，如遇爬梯螺孔偏差，應(yīng)先進(jìn)行螺孔校正，再安裝，保證安裝外觀美觀、可靠；剩余欄桿在行走機(jī)構(gòu)行走梁安裝完成后安裝。

(4)臺(tái)車調(diào)試及試運(yùn)轉(zhuǎn)前按設(shè)備采供合同規(guī)定安裝安全監(jiān)測等裝置。監(jiān)測裝置調(diào)試及試運(yùn)行過程中需信號(hào)穩(wěn)定，畫質(zhì)清晰。

6 荷載試驗(yàn)

(1)提升系統(tǒng)負(fù)荷試驗(yàn)共分兩部分，吊耳板焊接前利用拉拔器對(duì)天錨進(jìn)行荷載力試驗(yàn)，試驗(yàn)完成并經(jīng)檢驗(yàn)合格后進(jìn)行吊耳板的焊接以及起升系統(tǒng)布置安裝。

(2)卷揚(yáng)機(jī)、導(dǎo)向地錨、滑輪組、系統(tǒng)起吊鋼絲繩等布置安裝完成后進(jìn)行起吊系統(tǒng)負(fù)荷試驗(yàn)，采用鋼筋作為負(fù)荷試驗(yàn)配重，按1.25倍額定荷載計(jì)算共需7捆鋼筋(鋼拍重5t，滑輪組及鋼絲繩重約0.5t，單捆鋼筋重2.65t)。

(3)負(fù)荷試驗(yàn)按照規(guī)范要求進(jìn)行125%靜載試驗(yàn)及110%動(dòng)載試驗(yàn)。根據(jù)規(guī)范要求從75%分兩次加配重至125%額定靜載荷，每次加額定25%約2捆鋼筋。依次起吊重物離地面約200mm，停留10min，監(jiān)視吊耳板和吊軸有無變形，錨桿是否存在松動(dòng)，吊耳板與天錨對(duì)接焊縫是否出現(xiàn)裂紋等，檢查無問題后繼續(xù)加載直至125%額定荷載。靜載荷試驗(yàn)合格后進(jìn)行110%動(dòng)載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后檢查起升系統(tǒng)各部位是否有異常等。

7 安全保證措施

(1)卷揚(yáng)機(jī)操作人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，考試合格，持證上崗，并專人專機(jī)。

(2)作業(yè)前對(duì)卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行聯(lián)合檢查驗(yàn)收，重點(diǎn)檢查與地面固定情況、監(jiān)護(hù)措施、電氣線路接地線、制動(dòng)裝置和鋼絲繩、滑輪組等，全部合格后方可使用[3]。

(3)施工前，在兩排軌道之間搭設(shè)臨時(shí)棧橋，棧橋兩邊做防護(hù)欄桿，高度不低于1.2m，并使用密目網(wǎng)封閉。

(4)當(dāng)臺(tái)車端梁、行走梁吊裝就位并把合后，在“四梁”框格內(nèi)搭設(shè)防墜平臺(tái)，防墜平臺(tái)由工字鋼、螺紋鋼筋、硬質(zhì)跳板等組成，跳板綁扎牢固。

(5)施工前對(duì)所有施工管理人員、作業(yè)人員進(jìn)行安全教育、技術(shù)交底，明確任務(wù)分工并指出各環(huán)節(jié)操作要領(lǐng)及注意事項(xiàng)。

(6)吊裝過程中時(shí)刻監(jiān)護(hù)提升系統(tǒng)各個(gè)部分情況，如出現(xiàn)異常情況立即停止，找出相關(guān)原因后再次進(jìn)行提升。

(7)施工過程中對(duì)天錨錨桿與鋼耳板間焊縫不定期進(jìn)行著色探傷檢測。

(8)每日班前應(yīng)派專人在臺(tái)車下方閘門安裝平臺(tái)監(jiān)護(hù)，拉好警示帶、懸掛警示標(biāo)示，禁止其他人員進(jìn)入。

(9)進(jìn)入施工現(xiàn)場的人員必須戴安全帽，系好安全帶，做好防護(hù)設(shè)施[4]。

(10)在臺(tái)車整體頂升過程中，四個(gè)對(duì)角應(yīng)統(tǒng)一指令，頂升行程同步，防止傾覆。

(11)施工全過程，所有現(xiàn)場管理、作業(yè)人員必須遵守安全技術(shù)操作規(guī)程、施工現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范等基本要求[4]。

8 結(jié)語

通過楊房溝水電站尾水檢修閘門室2×2500kN-36m臺(tái)車安裝，系統(tǒng)闡述了洞室極限安裝空間下的臺(tái)車安裝工序及相關(guān)吊裝提升系統(tǒng)布置、施工流程與應(yīng)用卷揚(yáng)機(jī)提升系統(tǒng)的布置情況。經(jīng)現(xiàn)場實(shí)踐證明，臺(tái)車采用先進(jìn)行臺(tái)車架及起升系統(tǒng)安裝最后采用液壓千斤頂頂升方式進(jìn)行大車行走機(jī)構(gòu)的安裝工序，安全可靠、成本合理，保證了臺(tái)車快速、高效、安全的施工。在后續(xù)的水利水電洞室極限空間下臺(tái)車安裝施工中可廣泛應(yīng)用，為工程創(chuàng)造價(jià)值。