CCS水電站鋼岔管現(xiàn)場運(yùn)輸及分析

蔣雷

（中國水利水電第十四工程局機(jī)電安裝分公司，云南昆明650032）

CCS水電站鋼岔管現(xiàn)場運(yùn)輸及分析

蔣雷

（中國水利水電第十四工程局機(jī)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(yùn)輸中涉及到諸多運(yùn)作流程，為順利將鋼岔管運(yùn)達(dá)安裝工位就位，對(duì)場內(nèi)和洞內(nèi)的運(yùn)輸環(huán)境和具備的條件進(jìn)行了深入細(xì)致地考察、測量，并綜合考慮運(yùn)輸時(shí)間、運(yùn)輸成本及安全保障措施等問題，對(duì)運(yùn)輸方案進(jìn)行了認(rèn)真的分析研究。就鋼岔管分塊和分瓣方式、運(yùn)輸順序、運(yùn)輸車輛選擇、裝車的方向與加固以及洞內(nèi)運(yùn)輸方式確定等等形成一整套比較優(yōu)化的運(yùn)輸措施，為其他電站鋼岔管的現(xiàn)場運(yùn)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(yùn)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(jìn)行制作，進(jìn)行場內(nèi)運(yùn)輸和洞內(nèi)運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)輸時(shí)間等問題。本文結(jié)合鋼岔管運(yùn)輸情況，對(duì)最寬、最高、最重件的場外運(yùn)輸和洞內(nèi)運(yùn)輸進(jìn)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(jī)布置，兩條洞共布置有8臺(tái)機(jī)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(jí)別高強(qiáng)鋼，鋼岔管的板厚最厚達(dá)88 mm，肋板達(dá)170 mm，使得岔管的運(yùn)輸單元重量較大。由于采用1洞4機(jī)結(jié)構(gòu)，每條洞鋼岔管段分為三級(jí)岔管，因鋼岔管體型巨大，受到場內(nèi)、洞內(nèi)運(yùn)輸及吊裝能力的限制，各級(jí)岔管需在現(xiàn)場加工廠分段、分塊制造后再運(yùn)輸?shù)蕉磧?nèi)安裝現(xiàn)場組裝焊接，其中第一級(jí)岔管分解為7個(gè)大段進(jìn)行運(yùn)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(jí)岔管分解為5個(gè)大段進(jìn)行運(yùn)輸，最大單體件運(yùn)輸尺寸為：長6 506 mm、寬5 112 mm、高5 600 mm，重：50.3 t；第三級(jí)岔管分解為3個(gè)大段進(jìn)行運(yùn)輸，最大單體件尺寸為長7705mm、寬5730mm、高4650mm，重：54.9 t。各級(jí)分段、分塊如圖1～3所示。

圖2　二級(jí)鋼岔5大段分解圖

圖3　三級(jí)鋼岔3大段分解圖

3　運(yùn)輸順序

按照每條引水壓力鋼管道的安裝順序，三級(jí)非對(duì)稱卜型內(nèi)加強(qiáng)月牙肋型鋼岔管運(yùn)輸順序?yàn)椋喝?jí)鋼岔管→二級(jí)鋼岔管→一級(jí)鋼岔管；

三級(jí)鋼岔管分3個(gè)大段運(yùn)輸順序?yàn)椋汗芄?jié)2（1C-2）→管節(jié)3（1C-3）→管節(jié)1（1C-1）；

二級(jí)鋼岔管分5個(gè)大段運(yùn)輸順序?yàn)椋汗芄?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(jí)鋼岔管分7個(gè)大段運(yùn)輸順序?yàn)椋汗芄?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(yùn)輸

4.1運(yùn)輸路線基本情況

場內(nèi)運(yùn)輸指從壓力鋼管制作廠到洞內(nèi)卸車點(diǎn)的運(yùn)輸，運(yùn)輸距離約2.3 km，需通過一個(gè)180°轉(zhuǎn)彎和兩座橋梁，洞內(nèi)運(yùn)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(jì)、施工單位復(fù)核，橋梁設(shè)計(jì)承載能力為110 t。道路、橋梁、洞室運(yùn)輸路線路凈空、沿途最小轉(zhuǎn)彎半徑、坡度、道路荷載強(qiáng)度等符合要求。沿途道路滿足最大件的運(yùn)輸需要。

4.2運(yùn)輸車輛選擇

通過對(duì)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(jì)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(jìn)行運(yùn)輸。

4.2.1最重段需要牽引力計(jì)算

計(jì)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(shí)測得出）

道路滾動(dòng)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(yùn)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(dòng)力計(jì)算

東風(fēng)DFL4251A2牽引車主要計(jì)算參數(shù)

牽引車輸出扭矩me=1 870 Nm

變速箱頭檔傳動(dòng)比ig=14.03

后橋傳動(dòng)比io=4.77

發(fā)動(dòng)機(jī)效率itat=0.85

車輪滾動(dòng)半徑rr=0.56

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

由此可得出牽引車驅(qū)動(dòng)力＞最大坡度需要牽引力，可以正常牽引。

4.3運(yùn)輸?shù)缆返那逭?/p>

道路的清障主要包括運(yùn)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(yùn)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(biāo)志牌、建筑物等因素。當(dāng)?shù)缆返淖钚∞D(zhuǎn)彎半徑不符合要求時(shí)，應(yīng)考慮進(jìn)行拓寬。因前期已考慮過沿途受影響的運(yùn)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(yùn)輸?shù)囊蟆?/p>

4.4運(yùn)輸氣候和時(shí)間的選擇

重大件設(shè)備運(yùn)輸，根據(jù)運(yùn)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(yùn)輸。

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

4.5裝車方法

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

4.5.1裝車方向的確定

每段鋼管裝車運(yùn)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(jìn)水口朝車頭方向進(jìn)行裝車。1A-4管節(jié)為C型分瓣管節(jié)運(yùn)輸，由于受場內(nèi)運(yùn)輸高度以及道路條件的限制，場內(nèi)運(yùn)輸時(shí)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(jìn)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(duì)稱結(jié)構(gòu)，重心難以準(zhǔn)確確定，很可能因重心位置不在車板軸線上而造成運(yùn)輸過程的傾覆事故。因此，在吊裝前需對(duì)管節(jié)段的重心進(jìn)行初步確定，對(duì)準(zhǔn)車板軸線進(jìn)行落放，在落到車板上時(shí)，需要對(duì)車板兩側(cè)離地高度進(jìn)行測量，并對(duì)落放位置進(jìn)行調(diào)整，只有車板兩側(cè)的車輛高度一致時(shí)，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(dòng)，嚴(yán)重的會(huì)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(dòng)或翻轉(zhuǎn)；同時(shí)，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(shí)。利用管段上的吊耳用鋼絲繩和4～6個(gè)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(jìn)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(yùn)輸流程

根據(jù)沿途運(yùn)輸路線的實(shí)際狀況，運(yùn)輸過程中主要的難點(diǎn)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(yán)格控制。

（1）運(yùn)輸前對(duì)全體參運(yùn)人員進(jìn)行交底。強(qiáng)調(diào)運(yùn)輸過程中的難點(diǎn)、要點(diǎn)、特殊路段的通過措施和注意的事項(xiàng)等，進(jìn)一步明確各崗位人員的具體事項(xiàng)和責(zé)任。

（2）啟運(yùn)前，再次全面檢查車輛，尤其保證制動(dòng)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(biāo)志，超寬部分應(yīng)懸掛紅布及紅燈。

（3）運(yùn)輸拖車組前后各安排一輛開道護(hù)衛(wèi)車，打開警示燈，提前進(jìn)行清道。

（4）運(yùn)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(shí)為5km/h，急彎道3km/h。開道護(hù)衛(wèi)車隨時(shí)監(jiān)測道路情況，監(jiān)護(hù)人員做好前后防護(hù)。

（5）通過橋梁時(shí)，要斷路通過，不準(zhǔn)其他車輛同時(shí)在橋上行駛，車組在橋上要?jiǎng)蛩俾?，不?zhǔn)停車，以減少對(duì)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(jìn)，隨時(shí)做好掩車準(zhǔn)備。安全人員必須做好道路封閉工作。

（7）通過隧洞時(shí)，道路實(shí)行全封閉。路面隨車人員必須認(rèn)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(yùn)輸途中，停運(yùn)較長時(shí)，掛車中間支腿要落地支撐，前后輪必須用枕木楔死。

（9）整個(gè)運(yùn)輸過程，所有參運(yùn)人員必須聽從現(xiàn)場調(diào)度指揮，直至到達(dá)指定的卸車位置。

5　洞內(nèi)運(yùn)輸

5.1洞內(nèi)運(yùn)輸方式的確定

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

5.2運(yùn)輸軌道及臺(tái)車布置

運(yùn)輸路線鋪設(shè)38 kg級(jí)鋼軌道，軌距為2.3 m，軌道安裝驗(yàn)收完成后進(jìn)行基礎(chǔ)混凝土澆筑。運(yùn)輸臺(tái)車由4個(gè)滾動(dòng)車輪組、臺(tái)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(jìn)行臨時(shí)布設(shè)，布置位置需符合捆扎要求。軌道和運(yùn)輸臺(tái)車布置形式見圖4。

圖4　運(yùn)輸軌道及臺(tái)車布置圖

5.3卷揚(yáng)系統(tǒng)及卸車錨點(diǎn)布置

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

圖5　卷揚(yáng)機(jī)及導(dǎo)向錨點(diǎn)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(diǎn)，每個(gè)岔管分支位置布置4組承載30 t的起吊錨點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際尺寸布置導(dǎo)向錨點(diǎn)。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(diǎn)布置圖

5.4運(yùn)輸前準(zhǔn)備

5.4.1洞室運(yùn)輸測量

因土建在進(jìn)行支洞洞室開挖時(shí)，可能未考慮到鋼岔管洞內(nèi)運(yùn)輸?shù)某叽纾虼嬖谇吠谇闆r，因此需要根據(jù)軌道設(shè)置高程以及臺(tái)車高度，以及岔管節(jié)、卸車翻身后整體的運(yùn)輸高度進(jìn)行計(jì)算，并利用測量儀器對(duì)整個(gè)運(yùn)輸通道進(jìn)行測量。確保運(yùn)輸通道凈空、凈寬能夠滿足要求。

5.4.2洞室擴(kuò)挖和清理

經(jīng)實(shí)際測量發(fā)現(xiàn)，在第一級(jí)鋼岔管安裝位置，因第一級(jí)鋼岔管體型較大，需向下擴(kuò)挖1 m，頂部中心位置因管節(jié)段運(yùn)輸高度超過頂拱原開挖高度，需要在頂拱中心位置向上擴(kuò)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?jǐn)U挖工作。同時(shí)對(duì)沿途過長錨筋、電源線、管道及其他障礙物進(jìn)行清理。

5.5運(yùn)輸流程

從每條洞三級(jí)岔管及每級(jí)分節(jié)分段的情況來看，每一個(gè)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(yùn)輸流程。

5.5.1 Y型結(jié)構(gòu)鋼岔管段運(yùn)輸流程

1C-1為Y型整節(jié)管段運(yùn)輸，場內(nèi)運(yùn)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(yáng)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(jìn)行觀察，經(jīng)對(duì)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(shí)針旋轉(zhuǎn)90°出口對(duì)準(zhǔn)機(jī)組方向，此時(shí)將運(yùn)輸臺(tái)車移動(dòng)到鋼岔管下方，緩緩降落起吊系統(tǒng)使岔管落在運(yùn)輸臺(tái)車上并進(jìn)行中心調(diào)整，將預(yù)先焊接在岔管上的支撐與臺(tái)車焊接牢固，使之與臺(tái)車形成一個(gè)整體，進(jìn)行再次檢查后利用臺(tái)車牽引系統(tǒng)將1C-1管節(jié)運(yùn)輸就位，就位后利用布置的吊點(diǎn)錨桿用4個(gè)20 t手拉葫蘆，在割除支撐后進(jìn)行卸車及安裝調(diào)整。

5.5.2 C型結(jié)構(gòu)鋼岔管段運(yùn)輸流程

1A-4管節(jié)為C型分瓣管節(jié)運(yùn)輸，由于受場內(nèi)運(yùn)輸高度以及道路條件的限制，場內(nèi)運(yùn)輸時(shí)將月牙肋板側(cè)朝下，卸車后還需進(jìn)行90°翻身。運(yùn)輸?shù)蕉磧?nèi)卸車地點(diǎn)時(shí)，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(yáng)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(tái)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(jìn)行觀察，經(jīng)對(duì)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(tái)20 t的手拉葫蘆，同時(shí)配合起升頂拱的卸車卷揚(yáng)系統(tǒng)將1A-4管節(jié)翻身豎立起來，此時(shí)同樣將運(yùn)輸臺(tái)車移動(dòng)到管節(jié)下方，緩緩降落起吊系統(tǒng)使岔管落在運(yùn)輸臺(tái)車上并進(jìn)行重心調(diào)整，使重心位置在臺(tái)車中心軸線上，配割支撐與臺(tái)車焊接牢固，使之與臺(tái)車形成一個(gè)整體，進(jìn)行再次檢查后利用臺(tái)車牽引系統(tǒng)將1A-4管節(jié)運(yùn)輸就位，就位后利用布置的吊點(diǎn)錨桿用4個(gè)20 t手拉葫蘆，在割除支撐后進(jìn)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(jìn)行分段、分節(jié)制作后，通過場內(nèi)運(yùn)輸和洞內(nèi)運(yùn)輸?shù)姆绞綄⒉砉苓\(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場安裝位置進(jìn)行組裝焊接。分段節(jié)后的鋼岔管都具有不對(duì)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(yùn)輸通過對(duì)運(yùn)輸線路、洞內(nèi)運(yùn)輸通道進(jìn)行認(rèn)真勘察、測量和分析比較研究，形成一套比較優(yōu)化的運(yùn)輸方式和方法，并綜合考慮運(yùn)輸時(shí)間、運(yùn)輸成本、運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)等問題。順利完成了6個(gè)鋼岔管的段、節(jié)安全運(yùn)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(jī)電成套設(shè)備管理和運(yùn)輸工作。