压力钢管洞内运输专用台车设计和运用分析

付智慧 陈超 中国葛洲坝集团机电建设有限公司

大型电站输水压力钢管和钢衬（以下简称钢管）的结构等变化十分明显，钢管尺寸大，管壁钢板强度等级高，为了适应这样的形势变化，钢管制造安装技术在传统的技术基础上得到了大的发展，自动焊接技术在压力钢管制造中得到了较为广泛的运用，大型专用施工设备在坝内钢管安装中发挥了重要的作用，相对而言，由于施工空间的限制，大型钢管在洞内埋管方面受到限制，通常的运输吊装设备不能发挥作用，钢管在工地运输和安装时存在较大困难，目前的施工方法还过多地依赖于传统的土法运输和手工焊接，这些问题将导致施工工期较长并可能在支洞开挖等方面多花费费用。因此，针对大规模开发建设的水电站大型洞内钢管工程的共同特点，结合现代工程的先进技术，就压力钢管洞内运输专用台车的设计问题进行探究。

一、工业压力管道的设计特点

第一，应用范围广泛，工业压力管道被人们广泛应用在石油、天然气、石油化工、化工、市政、冶金、电力、机械、航空航天等领域，涵盖范围十分广泛。第二，操作参数范围广。工业压力管道的工作压力实现了从0.1MPa到42MPa的转变，工业温度的基本范围为零下200摄氏度到1260摄氏度。第三，工作介质多样。工业压力钢管适合应用在各个类型的工业生产加工中，适合应用的环节多样，工业介质大多具备有毒有害、易燃易爆的特点。第四，行业管理部门较多。现阶段工业企业仍然为企业负荷，行业管理所涉及的部门比较多，但是由于工业生产所涉及的行业比较多，在具体工作的时候存在各自为政的现象，对压力钢管的使用管理制度不够规范。第五，工业管道设计需要多个行业共同配合完成。工业压力管道的设计涵盖生产工艺和安全生产多个内容，在具体会涉及生产工艺、生产设备、生产材料、生产设备等内容，在本质上是设备和管道安装布置、管道应力计算、设计调整和参数优化的过程，在具体实施的过程中会牵扯到比较多的内容。

二、钢管台车方案设计

（一）钢管台车的结构设计

水电站压力钢管顶升卸车台车的方案由压力钢管卸车系统、钢管运输顶升系统、钢管运输控制系统共同组成，在这三个系统的协调配合下能够实现压力钢管的有效安装。第一，压力钢管卸车系统。压力钢管卸车系统由卸车门架、提升系统、液压系统三个部分共同组成，在这几个部分的作用下能够富有效率的完成钢管卸车的升降，其中，门架会用来负责支撑压力钢管的重量，液压系统会为卸车系统提供动力支持。第二，钢管运输顶升系统。钢管运输顶升系统负责将压力钢管从卸车部位运输到安装部位，同时，在零部件安装的过程中还需要注重调整钢管的摇摆，带动压力钢管围绕着钢管的轴线转动。第三，控制系统。控制系统分为压力钢管卸车系统工作和钢管运输系统动作，前者的控制方式为固定控制方式，一般会被设置在液压站的旁边，后者被设置在小车上，会随着小车随意移动。

（二）钢管运输台车的基本结构特点

第一，大型压力钢管的总体重量大，台车设计的总体承载负荷就越大。第二，运输台车采取了轨道自行移动运输装置，能够实现自带驱动，从而更加富有效率的完成一系列操作。第三，运输台车的前后设置了两个顶升装置，每个顶升装置都会由两边的液压油缸进行顶升操作，四个双级液压油缸可以单独完成操作，也可以同步完成某一项操作。在双级液压油缸的共同作用下压力钢管的调整范围也会扩大，根据压力钢管尺寸设计基本垂直移动方向距离及左右移动的摆动幅度。第四，运输小车的四个驱动箱梁上部位都会设计专门的压力钢管支撑架，支撑架会承受钢管台车的运输压力。第五，运输小车前后的驱动箱能够实现分别驱动，在压力钢管位置确定之后后箱梁会发挥出自身的支撑作用，前箱梁能够实现单独退车，并为压力钢管的加固提供足够的支持，避免出现各个工序互相干预的现象。

三、钢管台车的运载工序

（一）转接压力钢管

在运输台车安装完成之后在施工洞的内部完成运载作业，具体包含以下几部分的内容：第一，转接压力钢管。启动液压马达，将运输台车运行到压力钢管做好一系列的准备。第二，启动双级液压缸，液压缸带动弧形的托架向上运作，一直到 弧形的托架支撑面超过驱动箱梁上的固定支撑点，压力钢管由弧形托架承接。第三，启动卸车门架上的液压绞车，通过钢丝绳来将压力钢管降低到弧形托架上。

（二）运载压力钢管

第一，启动双级液压缸，液压缸带动弧形托架慢慢下降，一直到弧形支架支撑面低于驱动箱梁上固定支架的支撑面，压力钢管的所有重量会由固定支架承担。第二，启动液压马达。在启动之后运输台车会运载压力钢管到规定好的安装位置上。

（三）同轴心对接压力钢管

第一，启动双级液压缸，弧形托架和压力钢管会整体上升，一直到所安装的压力钢管和已经安装的压力钢管高度保持在一致的状态。第二，如果压力钢管在水平方向存在偏差，则是需要通过额外控制双级液压缸来调整参数。第三，通过一系列的调整确保被安装钢管和已经安装钢管同时满足轴心要求，并通过焊接完成对接。

（四）卸载退车

在安装的压力钢管浇筑到混凝土内部且趋于稳定状态的时候可以进行退车的卸载。首先，启动双级液压缸，让弧形托架整体下降，一直到弧形托架支撑面低于驱动箱梁上固定支架支撑面，停止操作。这个时候，弧形托架和驱动箱梁上的固定支架会低于压力钢管的环筋。其次，向相反的方向启动液压马达，运输台车退车，一直退货到卸车门架底部停止操作，为后续的运载做好准备。

在使用压力钢管洞内运输专用台车的时候，台车的固定支架会承接全部的钢管重量，压力钢管在使用的时候也会承受到四个支点的反作用力，为了能够增强压力钢管使用的稳定，需要对固定支架和压力钢管的受力情况进行分析。压力钢管在提升的过程中，钢管托架本身会承受压力钢管的所有重量，因此，在使用压力钢管的时候要对托架的所有力量做出校对，只有在台车结构同时满足钢管结构强度 时候才能够在施工中正式使用台车。

四、结束语

综上所述，文章以某水利工程建设为基本研究对象，提出了一种自身具备调整功能的压力钢管洞内运输专用台车，就整个台车的安装和运输提出对应的方案，并对台车的使用做出验证，最终证明台车的结构强度能够满足整个工程的施工要求，施工效率较高，且洞内运输空间小，施工工期短。