水电站大型桥式起重机轨道运输方法对比分析

2018-10-08张自敏

水电站机电技术 2018年9期

关键词：龙门架预埋示意图

张自敏

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部，云南昆明650032）

1 大型水电站轨道梁的一般形式

用于安装轨道的轨道梁常用的有两种：一种是钢结构梁，一种是混凝土预制梁。

大型水电站地下厂房及地面明厂房行车轨道安装的轨道梁属于混凝土梁。混凝土梁均预留有预埋孔，以备安装时穿螺栓，或者在混凝土梁中预埋螺栓。常规的轨道梁形式如图1所示。

图1 轨道梁剖面示意图

2 大型水电站桥机轨道运输的传统方法

本文所指轨道运输是指轨道在轨道梁上的运输，轨道安装前的运输通常采用两种方式：

（1）提前摆放的方式

1）厂房为地下式的，在现场整体运输条件允许，轨道已采购到位的情况下，可以在开挖阶段将轨道提前摆放至岩锚梁位置。具体为在主厂房开挖至岩锚梁平面并进行一期混凝土浇筑后，提前按安装顺序将单节轨道摆放在岩锚梁上，主厂房开挖结束后，经人力调整即可进行安装。

2）厂房为明厂房的，在屋顶封顶之前，用吊车将每节轨道直接吊放在安装位置。

（2）后期运输的方式

后期运输时地下厂房机组段已开挖完成，明厂房屋顶已封顶，两种类型厂房的桥机轨道运输面临相同的问题，即所有的桥机轨道只能先用吊车将轨道吊放在安装间段的轨道梁上，再用各种方法将轨道运输至各安装位置。

1）安装间段的运输：由于安装间与交通洞相连，且安装间地面距离轨道安装工作面高程差较小，所以安装间段的轨道可通过合适的吊车吊至岩锚梁上。

2）机组段的运输：通常在轨道安装时，主机间段轨道梁与机坑高程差较大，且不方便将轨道运至机坑，故主机间轨道无法像安装间段那样直接吊装到位。但可以采用先在安装间段将轨道吊至岩锚梁上，之后再将轨道通过多种方法运至安装位置进行安装。

3 大型水电站桥机轨道运输的难题

3.1 轨道梁运输轨道面临的难题

（1）轨道梁（岩锚梁）宽度较窄，相对于一般长度为12 m的轨道，操作空间狭小。

（2）轨道安装阶段，轨道梁的工作面大多不平整，部分存在预埋螺栓、锚杆露出轨道梁（岩锚梁），错综复杂，施工非常不便。

（3）轨道安装阶段，岩锚梁安装平面与厂房主机间地面、安装间地面高程差大，属超高空作业。

（4）综合以上的分析，运输轨道时安全风险巨大，施工效率低，人员投入较多。

3.2 在轨道梁上传统的轨道运输方法

大型电站一般厂房主机间地面与轨道梁安装平面高程差大，且部分电站受运输条件限制，轨道也无法运至主机间。故不能直接用吊车将轨道吊运至安装位置；若之前又没有提前将轨道运送到位，一般采用以下方法进行运输：

（1）先将轨道通过交通洞运至主安装间。

（2）再由吊车将轨道吊至紧挨主安装间侧的轨道梁上。

（3）最后采用如图2、图3所示的方式通过在方木上铺设钢管的方式将轨道从轨道梁一侧滚运至安装位置。

图2 轨道梁上铺设方木垫平运输面示意图

4 创新后的几种轨道运输方案

运用传统方案运输轨道时，虽然可以实现将轨道运输至安装位置的任务，但受轨道梁施工条件限制，方木放置非常不易，两根方木放置在同一平面的可能性很低，钢管放置也就很难保证，钢管易从轨道梁滑落至地面，容易发生安全事故。同时，这种方法要耗费大量的时间。

在上述情况下，若能设计出合理的轨道在轨道梁上的运输方案及相应的运输装备就显得非常重要。在不使用大型辅助设备的前提下，保证安装质量，同时提高生产效率、降低劳动成本且消除安全隐患。

在轨道梁上运输轨道的设备或装置必须具备以下条件：

（1）尺寸小，尽量少占空间。

（2）重量较轻，易于人工操作与移动。

故结合现场实际施工条件，根据本公司实际实施的几个大型电站所采用的方案，本文提出3种方案及对应的轨道运输设备或装置。

4.1 方案1：简易运输平台运输方案

4.1.1 安装准备工作

（1）轨道梁清扫。

（2）制作安装安全护栏并挂安全网。

（3）测量放点、放线。

根据监理人提供的测量基准点、基准线和水准点及书面资料、设计图纸，测放施工控制点、线，并将施工控制网书面资料报监理人审批。

（4）轨道检查下料

检查轨道正面、侧面不平度小于1/1 500，全长小于2 mm；轨道两端面平直，其倾斜值小于1 mm。若检查轨道的尺寸超过上述要求范围，用机械压力方法矫正，不允许用火焰矫正。用电动锯根据图纸进行长度下料和标识。

（5）运输所需工装设计、制作、验收。4.1.2 轨道运输

（1）在安装间侧用吊车将单根轨道吊上轨道梁。

（2）将轨道的一侧通过吊车、人力或龙门架吊起一定高度，将简易运输平台推至轨道下方，固定后将轨道另一侧抬起，将另一台简易运输平台推至轨道下方并固定轨道。通过人力推动简易运输平台，分别运用简易运输平台将轨道运输到安装位置，见图5所示，放置在靠近边墙的位置。同时如有需要，在轨道表面用沙袋进行遮盖，防止厂房开挖放炮后，有石块落在轨道梁上，损坏轨道。

图4 在安装间侧桥机轨道吊装示意图（地下厂房）

图5 轨道运输平台示意图

4.2 方案2：运用既有轨道通过运输小车等装置运输方案

4.2.1 安装准备工作

同4.1.1内容。

4.2.2 轨道运输

（1）将轨道运输至主安装间。

（2）用吊车将单根轨道吊上岩锚梁，并将第1节轨道安装完毕。

（3）岩锚梁上的轨道运输：

1）小车单独运输阶段：将3辆轨道运输小车放置在已安装完毕的第1节轨道上，用吊车将轨道吊至轨道小车上，用小车上的螺栓对轨道进行固定，小车放置位置如图6所示。

2）小车与辊筒架配合运输阶段：将辊筒架摆放在距离已安装轨道端面5 m左右的位置（轨道总长12.5 m），用人力推动小车，当小车1脱离已安装的轨道后，将螺栓松动，小车1将自动落放在安装面上，继续推动小车直至超过辊筒架，然后回收小车1。如图7所示。

图6 小车单独运输轨道示意图

图7 小车、滚筒配合运输轨道示意图

3）小车、辊筒架、龙门架共同配合运输阶段：将龙门架1摆放在距离已安装轨道端面12 m左右的位置，继续推动小车，松动固定螺栓后小车2随即落放在地面并回收；当正在运输轨道前端面距辊筒架的距离超过单根轨道长度一半（即6.25 m）时，由一人通过杠杆原理控制轨道使其保持基本水平，另外一人控制龙门架下悬挂的轨道钳（通过3 m×2 t手拉葫芦悬挂，轨道钳的悬挂高度可调解）并使轨道穿过轨道钳0.5～1 m，如图8所示。此时，所运输的轨道已基本运至安装部位，小车3已脱离已安装的轨道，松动紧固螺栓，小车3落放于地面，回收小车3。

图8 小车、辊筒架、龙门架共同配合运输轨道示意图

4）辊筒架、龙门架配合运输阶段：将龙门架2搬至距离已安装轨道端面0.5～1 m处（龙门架2也可以在上一步骤操作时摆放到位），通过调解龙门架1上轨道钳1的高度使轨道穿入轨道钳2，如图9所示。可以用手拉葫芦调整轨道钳1、2的高度来控制轨道高度，随后撤除辊筒架，将轨道吊至安装位置，并进行精确调整。

经过以上4个阶段的施工，可以精确的将轨道运送至安装位置进行安装。

（4）在安装完第 2节轨道后，重复步骤（3），直至轨道安装结束。

图9 辊筒架、龙门架共同配合运输轨道示意图

4.3 方案3：运用滚筒式运输小车运输方案

4.3.1 安装准备工作

同4.1.1内容。

4.3.2 轨道运输

（1）按照轨道长度，均布安装运输工具：如12 m长的轨道，则间隔可选择4 m左右，在预埋螺栓上各安装一颗螺母，用于支撑轨道运输工具。将4件轨道运输工具套入安装有螺母的预埋螺栓上。

（2）将轨道吊装在3件轨道运输工具上（其中最前面的一件做好迎接准备）。

（3）直接人工推动轨道，当后一件轨道运输工具离开轨道后，立刻取下轨道运输工具，再安装于轨道的前面，往复循环，最终将轨道运输就位，如图10所示。

图10 利用预埋螺栓布置滚筒式运输小车运输轨道示意图

5 轨道运输方案对比

5.1 适用条件

以上3种轨道运输方案所适用的条件有所不同，具体如下：

方案1：该方案主要适用于轨道梁相对较宽、轨道梁预埋件埋设后工作面较为平整的情形，如图11所示的轨道梁预埋形式。

方案2：该方案的主要思路是通过安装好的轨道来运输准备安装的轨道，即采用“轨道运送轨道”的思路。故该方案主要适用于预埋螺栓、锚杆露出轨道梁较多，工作面不平整，施工环境较为复杂，也无法用方案1、方案3中运输装置的情况。

图11 轨道梁一期预埋后工作面较为平整情形示意图

方案3：该方案的特点是通过运用已存在的预埋螺栓及相应工具运输轨道。故主要适用于预埋基础螺栓埋设整齐、露出部分长度基本一致、预埋质量高的情形，如图12所示。

图12 适用于方案3的轨道梁基础螺预埋情形示意图

5.2 用到的轨道运输设备

在特殊的施工条件下，只能依据周边的施工环境决定施工方案，为了实现以上轨道运输方案，只有设计出与之相匹配的工装设备才能更好的完成生产任务。根据以上适用条件，每种方案用到的运输设备或装置举例如下：

方案1：因轨道梁工作面较为平整，可以设计制造相应尺寸的简易运行平台（小车），基本结构如图13所示。也可以购买小型叉车或简易运输小车，只需2套即可。

方案2：因该方案轨道梁施工环境复杂，采用了“轨道运送轨道”，故该轨道运输小车应包括以下部分：分上下两部分，上半部分用于承载轨道，下半部分用于在已安装的轨道上行走。按功能可区分为行走部分、导向部分及固定部分；小车下半部分主轴上的轴承用于行走，侧面轴承用于导向；小车上半部分螺栓用于固定所运输的轨道，下半部分螺栓用于防止小车在运输时侧翻（图14）。轴承选取依据单节轨道重量。需制造3套以上用于轨道运输。

方案3：该种轨道运输工具需根据轨道预埋基础螺栓直径的大小、间距制造。需制造4件轨道运输工具，其中一件用于轮换。