水電站大型橋式起重機軌道運輸方法對比分析

張自敏

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業(yè)部，云南 昆明650032）

1 大型水電站軌道梁的一般形式

用于安裝軌道的軌道梁常用的有兩種：一種是鋼結(jié)構(gòu)梁，一種是混凝土預(yù)制梁。

大型水電站地下廠房及地面明廠房行車軌道安裝的軌道梁屬于混凝土梁?；炷亮壕A(yù)留有預(yù)埋孔，以備安裝時穿螺栓，或者在混凝土梁中預(yù)埋螺栓。常規(guī)的軌道梁形式如圖1所示。

圖1 軌道梁剖面示意圖

2 大型水電站橋機軌道運輸?shù)膫鹘y(tǒng)方法

本文所指軌道運輸是指軌道在軌道梁上的運輸，軌道安裝前的運輸通常采用兩種方式：

（1）提前擺放的方式

1）廠房為地下式的，在現(xiàn)場整體運輸條件允許，軌道已采購到位的情況下，可以在開挖階段將軌道提前擺放至巖錨梁位置。具體為在主廠房開挖至巖錨梁平面并進行一期混凝土澆筑后，提前按安裝順序?qū)喂?jié)軌道擺放在巖錨梁上，主廠房開挖結(jié)束后，經(jīng)人力調(diào)整即可進行安裝。

2）廠房為明廠房的，在屋頂封頂之前，用吊車將每節(jié)軌道直接吊放在安裝位置。

（2）后期運輸?shù)姆绞?/p>

后期運輸時地下廠房機組段已開挖完成，明廠房屋頂已封頂，兩種類型廠房的橋機軌道運輸面臨相同的問題，即所有的橋機軌道只能先用吊車將軌道吊放在安裝間段的軌道梁上，再用各種方法將軌道運輸至各安裝位置。

1）安裝間段的運輸：由于安裝間與交通洞相連，且安裝間地面距離軌道安裝工作面高程差較小，所以安裝間段的軌道可通過合適的吊車吊至巖錨梁上。

2）機組段的運輸：通常在軌道安裝時，主機間段軌道梁與機坑高程差較大，且不方便將軌道運至機坑，故主機間軌道無法像安裝間段那樣直接吊裝到位。但可以采用先在安裝間段將軌道吊至巖錨梁上，之后再將軌道通過多種方法運至安裝位置進行安裝。

3 大型水電站橋機軌道運輸?shù)碾y題

3.1 軌道梁運輸軌道面臨的難題

（1）軌道梁（巖錨梁）寬度較窄，相對于一般長度為12 m的軌道，操作空間狹小。

（2）軌道安裝階段，軌道梁的工作面大多不平整，部分存在預(yù)埋螺栓、錨桿露出軌道梁（巖錨梁），錯綜復(fù)雜，施工非常不便。

（3）軌道安裝階段，巖錨梁安裝平面與廠房主機間地面、安裝間地面高程差大，屬超高空作業(yè)。

（4）綜合以上的分析，運輸軌道時安全風險巨大，施工效率低，人員投入較多。

3.2 在軌道梁上傳統(tǒng)的軌道運輸方法

大型電站一般廠房主機間地面與軌道梁安裝平面高程差大，且部分電站受運輸條件限制，軌道也無法運至主機間。故不能直接用吊車將軌道吊運至安裝位置；若之前又沒有提前將軌道運送到位，一般采用以下方法進行運輸：

（1）先將軌道通過交通洞運至主安裝間。

（2）再由吊車將軌道吊至緊挨主安裝間側(cè)的軌道梁上。

（3）最后采用如圖2、圖3所示的方式通過在方木上鋪設(shè)鋼管的方式將軌道從軌道梁一側(cè)滾運至安裝位置。

圖2 軌道梁上鋪設(shè)方木墊平運輸面示意圖

4 創(chuàng)新后的幾種軌道運輸方案

運用傳統(tǒng)方案運輸軌道時，雖然可以實現(xiàn)將軌道運輸至安裝位置的任務(wù)，但受軌道梁施工條件限制，方木放置非常不易，兩根方木放置在同一平面的可能性很低，鋼管放置也就很難保證，鋼管易從軌道梁滑落至地面，容易發(fā)生安全事故。同時，這種方法要耗費大量的時間。

在上述情況下，若能設(shè)計出合理的軌道在軌道梁上的運輸方案及相應(yīng)的運輸裝備就顯得非常重要。在不使用大型輔助設(shè)備的前提下，保證安裝質(zhì)量，同時提高生產(chǎn)效率、降低勞動成本且消除安全隱患。

在軌道梁上運輸軌道的設(shè)備或裝置必須具備以下條件：

（1）尺寸小，盡量少占空間。

（2）重量較輕，易于人工操作與移動。

故結(jié)合現(xiàn)場實際施工條件，根據(jù)本公司實際實施的幾個大型電站所采用的方案，本文提出3種方案及對應(yīng)的軌道運輸設(shè)備或裝置。

4.1 方案1：簡易運輸平臺運輸方案

4.1.1 安裝準備工作

（1）軌道梁清掃。

（2）制作安裝安全護欄并掛安全網(wǎng)。

（3）測量放點、放線。

根據(jù)監(jiān)理人提供的測量基準點、基準線和水準點及書面資料、設(shè)計圖紙，測放施工控制點、線，并將施工控制網(wǎng)書面資料報監(jiān)理人審批。

（4）軌道檢查下料

檢查軌道正面、側(cè)面不平度小于1/1 500，全長小于2 mm；軌道兩端面平直，其傾斜值小于1 mm。若檢查軌道的尺寸超過上述要求范圍，用機械壓力方法矯正，不允許用火焰矯正。用電動鋸根據(jù)圖紙進行長度下料和標識。

（5）運輸所需工裝設(shè)計、制作、驗收。4.1.2 軌道運輸

（1）在安裝間側(cè)用吊車將單根軌道吊上軌道梁。

（2）將軌道的一側(cè)通過吊車、人力或龍門架吊起一定高度，將簡易運輸平臺推至軌道下方，固定后將軌道另一側(cè)抬起，將另一臺簡易運輸平臺推至軌道下方并固定軌道。通過人力推動簡易運輸平臺，分別運用簡易運輸平臺將軌道運輸?shù)桨惭b位置，見圖5所示，放置在靠近邊墻的位置。同時如有需要，在軌道表面用沙袋進行遮蓋，防止廠房開挖放炮后，有石塊落在軌道梁上，損壞軌道。

圖4 在安裝間側(cè)橋機軌道吊裝示意圖（地下廠房）

圖5 軌道運輸平臺示意圖

4.2 方案2：運用既有軌道通過運輸小車等裝置運輸方案

4.2.1 安裝準備工作

同4.1.1內(nèi)容。

4.2.2 軌道運輸

（1）將軌道運輸至主安裝間。

（2）用吊車將單根軌道吊上巖錨梁，并將第1節(jié)軌道安裝完畢。

（3）巖錨梁上的軌道運輸：

1）小車單獨運輸階段：將3輛軌道運輸小車放置在已安裝完畢的第1節(jié)軌道上，用吊車將軌道吊至軌道小車上，用小車上的螺栓對軌道進行固定，小車放置位置如圖6所示。

2）小車與輥筒架配合運輸階段：將輥筒架擺放在距離已安裝軌道端面5 m左右的位置（軌道總長12.5 m），用人力推動小車，當小車1脫離已安裝的軌道后，將螺栓松動，小車1將自動落放在安裝面上，繼續(xù)推動小車直至超過輥筒架，然后回收小車1。如圖7所示。

圖6 小車單獨運輸軌道示意圖

圖7 小車、滾筒配合運輸軌道示意圖

3）小車、輥筒架、龍門架共同配合運輸階段：將龍門架1擺放在距離已安裝軌道端面12 m左右的位置，繼續(xù)推動小車，松動固定螺栓后小車2隨即落放在地面并回收；當正在運輸軌道前端面距輥筒架的距離超過單根軌道長度一半（即6.25 m）時，由一人通過杠桿原理控制軌道使其保持基本水平，另外一人控制龍門架下懸掛的軌道鉗（通過3 m×2 t手拉葫蘆懸掛，軌道鉗的懸掛高度可調(diào)解）并使軌道穿過軌道鉗0.5～1 m，如圖8所示。此時，所運輸?shù)能壍酪鸦具\至安裝部位，小車3已脫離已安裝的軌道，松動緊固螺栓，小車3落放于地面，回收小車3。

圖8 小車、輥筒架、龍門架共同配合運輸軌道示意圖

4）輥筒架、龍門架配合運輸階段：將龍門架2搬至距離已安裝軌道端面0.5～1 m處（龍門架2也可以在上一步驟操作時擺放到位），通過調(diào)解龍門架1上軌道鉗1的高度使軌道穿入軌道鉗2，如圖9所示。可以用手拉葫蘆調(diào)整軌道鉗1、2的高度來控制軌道高度，隨后撤除輥筒架，將軌道吊至安裝位置，并進行精確調(diào)整。

經(jīng)過以上4個階段的施工，可以精確的將軌道運送至安裝位置進行安裝。

（4）在安裝完第 2節(jié)軌道后，重復(fù)步驟（3），直至軌道安裝結(jié)束。

圖9 輥筒架、龍門架共同配合運輸軌道示意圖

4.3 方案3：運用滾筒式運輸小車運輸方案

4.3.1 安裝準備工作

同4.1.1內(nèi)容。

4.3.2 軌道運輸

（1）按照軌道長度，均布安裝運輸工具：如12 m長的軌道，則間隔可選擇4 m左右，在預(yù)埋螺栓上各安裝一顆螺母，用于支撐軌道運輸工具。將4件軌道運輸工具套入安裝有螺母的預(yù)埋螺栓上。

（2）將軌道吊裝在3件軌道運輸工具上（其中最前面的一件做好迎接準備）。

（3）直接人工推動軌道，當后一件軌道運輸工具離開軌道后，立刻取下軌道運輸工具，再安裝于軌道的前面，往復(fù)循環(huán)，最終將軌道運輸就位，如圖10所示。

圖10 利用預(yù)埋螺栓布置滾筒式運輸小車運輸軌道示意圖

5 軌道運輸方案對比

5.1 適用條件

以上3種軌道運輸方案所適用的條件有所不同，具體如下：

方案1：該方案主要適用于軌道梁相對較寬、軌道梁預(yù)埋件埋設(shè)后工作面較為平整的情形，如圖11所示的軌道梁預(yù)埋形式。

方案2：該方案的主要思路是通過安裝好的軌道來運輸準備安裝的軌道，即采用“軌道運送軌道”的思路。故該方案主要適用于預(yù)埋螺栓、錨桿露出軌道梁較多，工作面不平整，施工環(huán)境較為復(fù)雜，也無法用方案1、方案3中運輸裝置的情況。

圖11 軌道梁一期預(yù)埋后工作面較為平整情形示意圖

方案3：該方案的特點是通過運用已存在的預(yù)埋螺栓及相應(yīng)工具運輸軌道。故主要適用于預(yù)埋基礎(chǔ)螺栓埋設(shè)整齊、露出部分長度基本一致、預(yù)埋質(zhì)量高的情形，如圖12所示。

圖12 適用于方案3的軌道梁基礎(chǔ)螺預(yù)埋情形示意圖

5.2 用到的軌道運輸設(shè)備

在特殊的施工條件下，只能依據(jù)周邊的施工環(huán)境決定施工方案，為了實現(xiàn)以上軌道運輸方案，只有設(shè)計出與之相匹配的工裝設(shè)備才能更好的完成生產(chǎn)任務(wù)。根據(jù)以上適用條件，每種方案用到的運輸設(shè)備或裝置舉例如下：

方案1：因軌道梁工作面較為平整，可以設(shè)計制造相應(yīng)尺寸的簡易運行平臺（小車），基本結(jié)構(gòu)如圖13所示。也可以購買小型叉車或簡易運輸小車，只需2套即可。

方案2：因該方案軌道梁施工環(huán)境復(fù)雜，采用了“軌道運送軌道”，故該軌道運輸小車應(yīng)包括以下部分：分上下兩部分，上半部分用于承載軌道，下半部分用于在已安裝的軌道上行走。按功能可區(qū)分為行走部分、導向部分及固定部分；小車下半部分主軸上的軸承用于行走，側(cè)面軸承用于導向；小車上半部分螺栓用于固定所運輸?shù)能壍溃掳氩糠致菟ㄓ糜诜乐剐≤囋谶\輸時側(cè)翻（圖14）。軸承選取依據(jù)單節(jié)軌道重量。需制造3套以上用于軌道運輸。

方案3：該種軌道運輸工具需根據(jù)軌道預(yù)埋基礎(chǔ)螺栓直徑的大小、間距制造。需制造4件軌道運輸工具，其中一件用于輪換。

圖13 簡易運行平臺（小車）結(jié)構(gòu)示意圖

圖14 方案2所用軌道運輸小車結(jié)構(gòu)示意圖

以上方案2、方案3中所用運輸軌道小車或工具已成功申請為國家實用新型專利，方案2對應(yīng)為《一種用于地下廠房行車軌道運輸?shù)难b置》（專利號：ZL2016-2-0880013.7），方案3對應(yīng)為《一種橋機軌道運輸工具》（專利號：ZL2016-2-1222644.6）。

圖15 滾筒式軌道運輸工具結(jié)構(gòu)示意圖

以上3種方案中所用輔助設(shè)備主要包括：龍門架、滾筒架、吊耳、軌道鉗、手拉葫蘆，本文不做詳細說明。

6 結(jié)論

本文在熟知大型電站廠房行車軌道安裝的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場實際，對軌道的運輸提出了幾種運輸方案，可以為類似現(xiàn)場施工環(huán)境下軌道運輸提供參考依據(jù)，非常實用、便捷。采用較為實際且先進的軌道安裝方案及相應(yīng)的裝備，對企業(yè)在縮短生產(chǎn)工期、降低生產(chǎn)成本、保證安裝質(zhì)量等方面，都具有重要的意義。