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的技術基礎上得到了大的發展，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，通常的運輸吊裝設備不能發揮作用，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，針對大規模開發建設的水電站大型洞內鋼管工程的共同特點，結合現代工程的先進技術，就壓力鋼管洞內運輸專用臺車的設計問題進行探究。

一、工業壓力管道的設計特點

第一，應用范圍廣泛，工業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，操作參數范圍廣。工業壓力管道的工作壓力實現了從0.1MPa到42MPa的轉變，工業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。工業壓力鋼管適合應用在各個類型的工業生產加工中，適合應用的環節多樣，工業介質大多具備有毒有害、易燃易爆的特點。第四，行業管理部門較多。現階段工業企業仍然為企業負荷，行業管理所涉及的部門比較多，但是由于工業生產所涉及的行業比較多，在具體工作的時候存在各自為政的現象，對壓力鋼管的使用管理制度不夠規范。第五，工業管道設計需要多個行業共同配合完成。工業壓力管道的設計涵蓋生產工藝和安全生產多個內容，在具體會涉及生產工藝、生產設備、生產材料、生產設備等內容，在本質上是設備和管道安裝布置、管道應力計算、設計調整和參數優化的過程，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、鋼管運輸頂升系統、鋼管運輸控制系統共同組成，在這三個系統的協調配合下能夠實現壓力鋼管的有效安裝。第一，壓力鋼管卸車系統。壓力鋼管卸車系統由卸車門架、提升系統、液壓系統三個部分共同組成，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，液壓系統會為卸車系統提供動力支持。第二，鋼管運輸頂升系統。鋼管運輸頂升系統負責將壓力鋼管從卸車部位運輸到安裝部位，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。控制系統分為壓力鋼管卸車系統工作和鋼管運輸系統動作，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分別驅動，在壓力鋼管位置確定之后后箱梁會發揮出自身的支撐作用，前箱梁能夠實現單獨退車，并為壓力鋼管的加固提供足夠的支持，避免出現各個工序互相干預的現象。

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，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安裝的壓力鋼管高度保持在一致的狀態。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。第三，通過一系列的調整確保被安裝鋼管和已經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定狀態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。