淺析力拓隧道項目的尺寸控制方法

摘要 針對隧道項目的制作，探討該項目各環節的尺寸控制問題。

關鍵詞 隧道 尺寸控制 誤差 定位

1、前言

隨著公司鋼結構市場的不斷拓展，承接的新型項目越來越多。2012年5月澳大利亞力拓CarDumper隧道項目正式開工，對于我們來說，這是一個全新的結構樣式。因內部需安裝礦石傳送帶等設施，業主對其裝配精度有著很高的要求，遠遠超出了一般鋼結構項目。因此，采用何種制作工藝，以及如何控制產品尺寸就成為了我們亟待解決的問題。

2、隧道結構簡介

從結構上看，該隧道直徑5.45米，全長240米，左右共兩條。每條隧道均是由進口段、出口段和12個中間段構成，整條隧道成自下而上的彎曲造型，外設加強環，內有橫梁、傳送帶吊架及扶手欄桿。

本項目的實施難點在于：1、筒體成型及折彎處分段對接尺寸控制；2、內外部附屬件安裝定位的尺寸控制。

3、隧道制造過程中的尺寸控制

3.1、筒體成型及節段對接的尺寸控制：

本環節的施工步驟為：鋼板下料，卷圓，安裝外部加強環，節段對接。

隧道筒體是由鋼板經過卷制成形后焊接而成，因此對于尺寸需要從鋼板下料開始就需嚴格控制。完成劃線后，需要復測鋼板的寬度、長度、對角線長，確保鋼板形狀滿足需求，以防止卷圓后錯邊等問題。為規范筒體的卷制流程，卷圓之前還需在鋼板上做好0°、90°、180°、270°、最高點、最低點以及中心刻度線標記，并需標識清楚筒體內外側，方便卷圓時識別。

將下料結束的鋼板送卷圓車間卷制整圓，需要嚴格控制錯位以及錯邊，本項目的制作要求是錯位及錯邊均不得大于2mm。調整到位后點焊固定，復測圓度及錯邊量后才能完成焊接，焊接完畢，待筒體冷卻后再次送到卷圓車間復圓。最終筒體長度、直接、周長、圓度、錯邊等均檢驗合格后，才能進入下一道工序。

由于筒體的直徑長達4.7米，臥放時必將因自重而變形，也就無法正常安裝外部加強環。為解決這一問題，我們決定將筒體豎放，以消除自重導致的變形；并通過在筒體內部安裝12方向的可調支撐桿件，對筒體各向直徑進行調整，確保其在24個方向上的直徑符合要求，并在此狀態下安裝加強環，以防止焊接變形。因加強環上還需安裝外部底座，因此裝配是必須確保其位于筒體中心線上。

加強環安裝完畢后，筒體得到了充分的支撐，其剛度已經可以滿足臥放要求，并且小節段間的對接也必須在臥放狀態下完成。為盡可能的消除對接變形，需要將兩個相鄰單筒體安放到設定好的滾輪架上，并分別調整每個筒體的位置，直到其中心線及相鄰邊緣吻合。之后分24點測量錯邊量，每個點均符合要求才能點焊定位，如有錯邊超差處還需矯正到位才能繼續。完成點焊定位的兩個筒體，需在滾輪架上同步轉動以完成內外部的1+1焊接。

每個標準節段都是由6個單筒體組成，因此在完成1+1小節段對接后，還需要進行2+2，4+2節段對接，最終形成一個完整的發運段構件。根據項目需要，每個單筒體小節段的長度均需保證誤差范圍在±3mm，而整個發運段的長度誤差允許范圍需要確保在±6mm，同時每兩個相鄰的加強環之間的間距誤差也需要控制在±3mm，因此，在節段拼裝過程中，不但要反復測量其圓度、錯邊量、同心度等尺寸，節段及加強環間的長度方向也需要反復測量，務必保證每項指標均符合要求。

3.2、內外部附屬件安裝定位的尺寸控制：

本環節的施工步驟為：安裝筒體外側吊耳，安裝內部橫梁、加強板、欄桿支座，安裝橫梁上傳送帶吊架耳板，安裝節段底部支座。

節段吊耳為60mm厚3m長的高強度鋼板，分別安裝于左右兩個加強環之間，需要焊接到筒體和加強環上。

由于吊耳鋼板的厚度太大，長度也較長，若按原設計采用全熔透焊縫，勢必導致筒體及加強環的焊接收縮變形，因此我們經過強度計算后，向設計方提出采用局部熔透焊縫加外部角焊縫的形式施焊，這個提議也最終得到了設計方的認可。經實際焊接實驗后，發現其導致的焊接變形均在誤差允許范圍內。

內部橫梁、加強板、欄桿支座的安裝，就沒有這么輕松了。橫梁的位置直接影響傳送帶吊架耳板的定位，其位置的準確性尤為重要。而整個隧道的走勢又非水平，而是不斷變化向上的蜿蜒曲線，因此除了考慮到橫梁的水平及垂直位置外，其安裝角度也需要格外注意。為確保這些關鍵位置屬性，我們在此引入了全站儀來幫忙，經過多次測量后，橫梁的定位逐漸清晰。為抵抗傳送帶的震動，橫梁和筒體間的焊接采用了全熔透焊縫，并且上下加強板也均采用了全熔透焊接。而欄桿支座的安裝就簡單多了，只需保證水平和高度上的定位即可。

整個發運節段內的橫梁全部安裝完畢后，全站儀再一次出場，因為傳送帶吊架支座的定位需要更加準確，否則現場無法安裝吊架的時候就相當麻煩了。

節段底座的位置，也是非常重要的，因現場的混凝土基礎已經基本完工，這些支座的定位必須嚴格符合現場基礎的位置。在車間圖紙轉化時，我們就考慮過這個問題，但實際安裝底座時，還是需要借助全站儀等設備的精確性。最終，在反復比對現場反饋的基礎數據和各個發運節段底部實測數據后，完成了這些底座的安裝。

經過最終的尺寸檢驗合格后，一個完整的發運節段宣告組裝完畢。至今，該項目已經澳大利亞西部礦區完美竣工，并正式投產使用了。

4、結語

羅馬不是一天建成的，對于任何一個項目來說，也都是一步一步做出來的。只要掌握了正確的制作方法，從源頭開始，嚴格控制每一塊鋼板的尺寸，每一個裝配環節的尺寸，那么整個項目的制作精度，便也在可控狀態之下了。對于此類隧道項目來說，控制好制作精度的關鍵就在于，從一開始就嚴格控制好鋼板下料、筒體卷圓、節段裝配和附屬件安裝定位等關鍵環節，決不讓任何一個環節的超差風險滋生蔓延。

任何一個新項目，初看陌生復雜，無從下手，但一旦將其按制作步驟分解，它就變成了一個個熟悉的制作環節。即使有些環節精度要求很高，裝配過程復雜，只要方法得當，嚴格把關，尺寸控制問題還是能夠完美解決的。

參考文獻

1.《現代美國鋼結構設計手冊》（上、下冊）同濟大學出版社

2.《2006鋼結構焊接規范》上海振華港口機械（集團）股份有限公司譯叢