洞室極限空間下的臺車安裝技術與應用

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臺車布置在尾水檢修閘門室巖錨梁上，起升機構配置一套液壓自動抓梁，用于啟閉檢修閘門。啟閉機軌道采用QU120軌道，軌距7.6m，啟閉機為雙卷筒雙吊點，吊點距離7.9m，沿軌道方向兩組行走機構平衡梁中心間距為9.24m，臺車軌頂高程為2025.32m，軌道全長84.02m。臺式啟閉機主要由起升機構、行走梁、大車限位裝置、行走機構、梯子、欄桿、司機室、臺車供電裝置、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。

洞室臺車安裝常規且簡潔的吊裝設備選用汽車吊安裝，但根據現場施工條件，在安裝空間高度1.755m情況下采用汽車吊無法滿足現場施工。故采用倒裝工序先進行機架、起升機構、電氣室等安裝，再用液壓千斤頂將臺車整體頂升至行走機構安裝高程，最后進行大車行走機構安裝工作。施工過程中布置一套卷揚機起升系統作為大件吊裝起吊工具。

2 吊裝分析

臺車主要吊裝大件為臺車架、起升機構及電氣室等，最大吊裝單元為起升機構單元中的機架重29.5t。現場吊裝過程中根據天錨[1]位置及吊裝單元中心關系，起升機構中卷筒和減速器及機架吊裝時布設兩個吊點，一個為主吊裝吊點用于懸掛滑輪組，一個為輔助就位吊點用于懸掛10t手拉葫蘆，天錨與吊裝單元及布置見如圖1所示。

圖1 天錨與吊裝單元關系

3 系統組成

提升系統主要有尾閘室拱頂預設天錨、10t卷揚機、4×4-32t滑輪組、10t導向滑輪、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。天錨使用前對單根錨桿分別進行拉拔試驗，根據現場吊裝單元分析，天錨A單根錨桿拉拔力設定為75kN，天錨B單根錨桿拉拔力設定為50kN，試驗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 卷揚機

為滿足現場吊裝施工，配置1臺10t卷揚機作為臺車大件吊裝起升系統。卷揚機型號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，提升起升系統布置一個4×4-32t滑輪組，滑輪組主要由動滑輪及定滑輪兩部分組成。

3.4 導向滑輪

為滿足鋼絲繩轉向需求，在尾閘室2025m高程通風洞上游墻側以及儲門槽右側軌道二期埋件部位分別布置兩個額定載荷為10t的導向滑輪。

3.5 鋼絲繩

提升系統鋼絲繩選用φ21.5mm-6×37+1油麻芯鋼絲繩，實際載荷為37.5kN，安全系數為6.48[2]。

4 設備布置

提升系統卷揚機布置在尾閘室2002m高程平臺2#檢修閘門左側軌道埋件處；導向地錨1布置在檢修閘門儲門槽右側門槽埋件二期處；導向地錨2布置2025m高程通風洞上游墻側。卷揚機利用錨桿[1]固定在底板上，導向地錨利用錨桿與尾閘側墻基巖基和尾閘室底板混凝土固定，提升系統布置圖如圖3所示。

圖3 提升系統設備布置剖面

5 臺車安裝

5.1 安裝流程

臺車架安裝→起升機構安裝(電氣室安裝→機架安裝→右側卷筒安裝→右側減速器安裝→左側邊卷筒安裝→左側減速器安裝→電機安裝)→整體頂升→行走機構安裝→司機室等附件安裝。

5.2 臺車架安裝

臺車架由端梁及行走梁組成，首先進行端梁吊裝工作，端梁吊裝完成后進行行走梁吊裝，端梁及行走梁就位完成后進行螺栓連接副把合工作。臺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臨時行走輪，用于大件吊裝時臺車架沿軌道方向往復拖拽。臺車架拖拽時利用固定在軌道上的夾軌器作為手拉葫蘆的固定點。

5.3 起升機構安裝

5.3.1 機架安裝

(1)起升機構機架分為左右兩部分，分別將機架1與機架2運輸至尾閘室閘門2002m平臺進行現場組裝，組裝完成尺寸檢查合格后，進行高強螺栓副連接工作。

(2)機架1重15.5t，機架2重14t，組裝完成后總重為29.5t，吊裝時按照30t考慮。吊裝時鋼絲繩為2對4股，鋼絲繩夾角α≤60°[3]。根據機架結構，吊裝吊耳布設在機架肋板對應位置，吊點距為2.14m，具體吊裝圖如圖4所示。操作卷揚機系統待機架起吊位置超過臺車架頂部后，采用倒鏈把臺車架向左側拉回至機架上方，操作卷揚機使機架緩慢平落在臺車架上對應安裝位置上，穿入臺車機與機架連接螺栓并把緊。

圖4 機架整體吊裝示意

(3)臺車架與機架連接完成后，采用兩臺手拉葫蘆拉至右側機架吊裝前位置。

5.3.2 卷筒和減速器安裝

(1)根據臺車設計圖分析，卷筒和減速器的吊裝順序為：右側卷筒吊裝→右側減速器吊裝→左側減速器吊裝→左側卷筒吊裝。

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

(3)吊裝及安裝方法與機架安裝方法相同。

5.4 行走機構安裝

臺車式啟閉機臺車架、起升機構組裝完成后，采用4臺50t液壓千斤頂整體頂升至行走機構安裝高程后，進行行走機構的安裝。具體安裝方法如下：

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

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

圖5 托架制作安裝

(3)根據50t千斤頂最低高度為452mm，起升高度為250mm，采用50t千斤頂起升臺車架時，不能一次頂到1500mm高度，需制作5組支墩，每組支墩4個，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高支墩進行臨時支墩穩固后拆除千斤頂；

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支墩進行臨時支墩穩固后拆除千斤頂；

③后續起升采用同樣的方法進行；

④臺車架起升時，準備一定數量不同厚度的鋼板，作為千斤頂底部墊板；

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、材質一樣。

5.5 司機室及其他附件安裝

(1)司機室、欄桿、爬梯、電氣室等吊裝采用55t汽車吊進行吊裝。

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

(3)行走梁及機架吊裝完成后，行走機構安裝前根據吊裝位置先進行部分欄桿安裝工作，安裝時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，應先進行螺孔校正，再安裝，保證安裝外觀美觀、可靠；剩余欄桿在行走機構行走梁安裝完成后安裝。

(4)臺車調試及試運轉前按設備采供合同規定安裝安全監測等裝置。監測裝置調試及試運行過程中需信號穩定，畫質清晰。

6 荷載試驗

(1)提升系統負荷試驗共分兩部分，吊耳板焊接前利用拉拔器對天錨進行荷載力試驗，試驗完成并經檢驗合格后進行吊耳板的焊接以及起升系統布置安裝。

(2)卷揚機、導向地錨、滑輪組、系統起吊鋼絲繩等布置安裝完成后進行起吊系統負荷試驗，采用鋼筋作為負荷試驗配重，按1.25倍額定荷載計算共需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)負荷試驗按照規范要求進行125%靜載試驗及110%動載試驗。根據規范要求從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，監視吊耳板和吊軸有無變形，錨桿是否存在松動，吊耳板與天錨對接焊縫是否出現裂紋等，檢查無問題后繼續加載直至125%額定荷載。靜載荷試驗合格后進行110%動載荷試驗，試驗完成后檢查起升系統各部位是否有異常等。

7 安全保證措施

(1)卷揚機操作人員必須經過專業培訓，考試合格，持證上崗，并專人專機。

(2)作業前對卷揚機進行聯合檢查驗收，重點檢查與地面固定情況、監護措施、電氣線路接地線、制動裝置和鋼絲繩、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臨時棧橋，棧橋兩邊做防護欄桿，高度不低于1.2m，并使用密目網封閉。

(4)當臺車端梁、行走梁吊裝就位并把合后，在“四梁”框格內搭設防墜平臺，防墜平臺由工字鋼、螺紋鋼筋、硬質跳板等組成，跳板綁扎牢固。

(5)施工前對所有施工管理人員、作業人員進行安全教育、技術交底，明確任務分工并指出各環節操作要領及注意事項。

(6)吊裝過程中時刻監護提升系統各個部分情況，如出現異常情況立即停止，找出相關原因后再次進行提升。

(7)施工過程中對天錨錨桿與鋼耳板間焊縫不定期進行著色探傷檢測。

(8)每日班前應派專人在臺車下方閘門安裝平臺監護，拉好警示帶、懸掛警示標示，禁止其他人員進入。

(9)進入施工現場的人員必須戴安全帽，系好安全帶，做好防護設施[4]。

(10)在臺車整體頂升過程中，四個對角應統一指令，頂升行程同步，防止傾覆。

(11)施工全過程，所有現場管理、作業人員必須遵守安全技術操作規程、施工現場臨時用電安全技術規范等基本要求[4]。

8 結語

通過楊房溝水電站尾水檢修閘門室2×2500kN-36m臺車安裝，系統闡述了洞室極限安裝空間下的臺車安裝工序及相關吊裝提升系統布置、施工流程與應用卷揚機提升系統的布置情況。經現場實踐證明，臺車采用先進行臺車架及起升系統安裝最后采用液壓千斤頂頂升方式進行大車行走機構的安裝工序，安全可靠、成本合理，保證了臺車快速、高效、安全的施工。在后續的水利水電洞室極限空間下臺車安裝施工中可廣泛應用，為工程創造價值。