洞室极限空间下的台车安装技术与应用

阿罗大娃，林冬

(中国水利水电第七工程局有限公司，成都，610213)

1 概述

尾水洞检修门2×2500kN-36m台车布置在尾水检修闸门室岩锚梁上，起升机构配置一套液压自动抓梁，用于启闭检修闸门。启闭机轨道采用QU120轨道，轨距7.6m，启闭机为双卷筒双吊点，吊点距离7.9m，沿轨道方向两组行走机构平衡梁中心间距为9.24m，台车轨顶高程为2025.32m，轨道全长84.02m。台式启闭机主要由起升机构、行走梁、大车限位装置、行走机构、梯子、栏杆、司机室、台车供电装置、抓梁电缆卷筒、电气室、检修吊篮、尾水检修门液压抓梁、轨道装置等组成，总重236.4t。

洞室台车安装常规且简洁的吊装设备选用汽车吊安装，但根据现场施工条件，在安装空间高度1.755m情况下采用汽车吊无法满足现场施工。故采用倒装工序先进行机架、起升机构、电气室等安装，再用液压千斤顶将台车整体顶升至行走机构安装高程，最后进行大车行走机构安装工作。施工过程中布置一套卷扬机起升系统作为大件吊装起吊工具。

2 吊装分析

台车主要吊装大件为台车架、起升机构及电气室等，最大吊装单元为起升机构单元中的机架重29.5t。现场吊装过程中根据天锚[1]位置及吊装单元中心关系，起升机构中卷筒和减速器及机架吊装时布设两个吊点，一个为主吊装吊点用于悬挂滑轮组，一个为辅助就位吊点用于悬挂10t手拉葫芦，天锚与吊装单元及布置见如图1所示。

图1 天锚与吊装单元关系

3 系统组成

提升系统主要有尾闸室拱顶预设天锚、10t卷扬机、4×4-32t滑轮组、10t导向滑轮、钢丝绳等组成。

3.1 天锚

尾闸室拱顶共布置A与B两种规格天锚，其中天锚A承载能力不小于30t，天锚B承载能力不小于10t。天锚A由4根φ32-6m普通砂浆锚杆组成，间排距0.4m，入岩5m；天锚B由2根φ28-6m普通砂浆锚杆组成，间排距0.3m，入岩5m。天锚使用前对单根锚杆分别进行拉拔试验，根据现场吊装单元分析，天锚A单根锚杆拉拔力设定为75kN，天锚B单根锚杆拉拔力设定为50kN，试验满足要求后方可投入使用。天锚具体布置位置如图2所示。

图2 天锚布置

3.2 卷扬机

为满足现场吊装施工，配置1台10t卷扬机作为台车大件吊装起升系统。卷扬机型号JM10t，额定拉力100kN，最大额定速度9m/min。

3.3 滑轮组

为省力及改变用力方向，提升起升系统布置一个4×4-32t滑轮组，滑轮组主要由动滑轮及定滑轮两部分组成。

3.4 导向滑轮

为满足钢丝绳转向需求，在尾闸室2025m高程通风洞上游墙侧以及储门槽右侧轨道二期埋件部位分别布置两个额定载荷为10t的导向滑轮。

3.5 钢丝绳

提升系统钢丝绳选用φ21.5mm-6×37+1油麻芯钢丝绳，实际载荷为37.5kN，安全系数为6.48[2]。

4 设备布置

提升系统卷扬机布置在尾闸室2002m高程平台2#检修闸门左侧轨道埋件处；导向地锚1布置在检修闸门储门槽右侧门槽埋件二期处；导向地锚2布置2025m高程通风洞上游墙侧。卷扬机利用锚杆[1]固定在底板上，导向地锚利用锚杆与尾闸侧墙基岩基和尾闸室底板混凝土固定，提升系统布置图如图3所示。

图3 提升系统设备布置剖面

5 台车安装

5.1 安装流程

台车架安装→起升机构安装(电气室安装→机架安装→右侧卷筒安装→右侧减速器安装→左侧边卷筒安装→左侧减速器安装→电机安装)→整体顶升→行走机构安装→司机室等附件安装。

5.2 台车架安装

台车架由端梁及行走梁组成，首先进行端梁吊装工作，端梁吊装完成后进行行走梁吊装，端梁及行走梁就位完成后进行螺栓连接副把合工作。台车架连接成整体后在行走梁腹板沿轨道中心方向焊接四个临时行走轮，用于大件吊装时台车架沿轨道方向往复拖拽。台车架拖拽时利用固定在轨道上的夹轨器作为手拉葫芦的固定点。

5.3 起升机构安装

5.3.1 机架安装

(1)起升机构机架分为左右两部分，分别将机架1与机架2运输至尾闸室闸门2002m平台进行现场组装，组装完成尺寸检查合格后，进行高强螺栓副连接工作。

(2)机架1重15.5t，机架2重14t，组装完成后总重为29.5t，吊装时按照30t考虑。吊装时钢丝绳为2对4股，钢丝绳夹角α≤60°[3]。根据机架结构，吊装吊耳布设在机架肋板对应位置，吊点距为2.14m，具体吊装图如图4所示。操作卷扬机系统待机架起吊位置超过台车架顶部后，采用倒链把台车架向左侧拉回至机架上方，操作卷扬机使机架缓慢平落在台车架上对应安装位置上，穿入台车机与机架连接螺栓并把紧。

图4 机架整体吊装示意

(3)台车架与机架连接完成后，采用两台手拉葫芦拉至右侧机架吊装前位置。

5.3.2 卷筒和减速器安装

(1)根据台车设计图分析，卷筒和减速器的吊装顺序为：右侧卷筒吊装→右侧减速器吊装→左侧减速器吊装→左侧卷筒吊装。

(2)左右侧卷筒重为12.5t，减速器重为15.5t(已装满齿轮油)，吊装时钢丝绳为双股捆吊方式。

(3)吊装及安装方法与机架安装方法相同。

5.4 行走机构安装

台车式启闭机台车架、起升机构组装完成后，采用4台50t液压千斤顶整体顶升至行走机构安装高程后，进行行走机构的安装。具体安装方法如下：

(1)台车架组装完成后，整体重量为111.748t，按照120t考虑，4台50t千斤顶每台承受30t重量，满足承载要求。

(2)根据台车式启闭机形式及组装要求，端梁腹板、翼板板厚较薄，千斤顶顶在端梁下部易对端梁下翼板造成变形。台车架起升时，考虑采用自制4个承重托架[1]与端梁的端部焊接(焊接时，割除端梁端头的加筋板，行走机构与台车架安装完成后再进行焊接)，待行走机构与台车架安装完成再进行托架割除、打磨、防腐。材料选用Q235材质，具体制作安装要求见图5所示。

图5 托架制作安装

(3)根据50t千斤顶最低高度为452mm，起升高度为250mm，采用50t千斤顶起升台车架时，不能一次顶到1500mm高度，需制作5组支墩，每组支墩4个，支墩高度分别为250mm，500mm，750mm,1000mm,1250mm。具体操作方法如下：

①第一步，采用50t千斤顶顶起250mm，采用自制的250mm高支墩进行临时支墩稳固后拆除千斤顶；

②第二步，千斤顶下方支500mm高的支墩，用同样的方法采用千斤顶顶起250mm，拆除250mm高支墩，并用500mm支墩进行临时支墩稳固后拆除千斤顶；

③后续起升采用同样的方法进行；

④台车架起升时，准备一定数量不同厚度的钢板，作为千斤顶底部垫板；

⑤材料选用Q235钢材，制作要求见图6所示。

图6 支墩制作

图注：图6为500mm高支墩制作图，其余高度支墩制作图选用材料、材质一样。

5.5 司机室及其他附件安装

(1)司机室、栏杆、爬梯、电气室等吊装采用55t汽车吊进行吊装。

(2)司机室布置在左侧端梁靠上游侧，司机室吊装前，将司机室的连接槽钢与端梁相焊接，角焊缝大小为8mm。行走机构与台车架安装完成后，进行司机室的吊装工作，吊装就位后把紧连接螺栓。

(3)行走梁及机架吊装完成后，行走机构安装前根据吊装位置先进行部分栏杆安装工作，安装时需保证栏杆顶部高度一致；爬梯安装过程中，如遇爬梯螺孔偏差，应先进行螺孔校正，再安装，保证安装外观美观、可靠；剩余栏杆在行走机构行走梁安装完成后安装。

(4)台车调试及试运转前按设备采供合同规定安装安全监测等装置。监测装置调试及试运行过程中需信号稳定，画质清晰。

6 荷载试验

(1)提升系统负荷试验共分两部分，吊耳板焊接前利用拉拔器对天锚进行荷载力试验，试验完成并经检验合格后进行吊耳板的焊接以及起升系统布置安装。

(2)卷扬机、导向地锚、滑轮组、系统起吊钢丝绳等布置安装完成后进行起吊系统负荷试验，采用钢筋作为负荷试验配重，按1.25倍额定荷载计算共需7捆钢筋(钢拍重5t，滑轮组及钢丝绳重约0.5t，单捆钢筋重2.65t)。

(3)负荷试验按照规范要求进行125%静载试验及110%动载试验。根据规范要求从75%分两次加配重至125%额定静载荷，每次加额定25%约2捆钢筋。依次起吊重物离地面约200mm，停留10min，监视吊耳板和吊轴有无变形，锚杆是否存在松动，吊耳板与天锚对接焊缝是否出现裂纹等，检查无问题后继续加载直至125%额定荷载。静载荷试验合格后进行110%动载荷试验，试验完成后检查起升系统各部位是否有异常等。

7 安全保证措施

(1)卷扬机操作人员必须经过专业培训，考试合格，持证上岗，并专人专机。

(2)作业前对卷扬机进行联合检查验收，重点检查与地面固定情况、监护措施、电气线路接地线、制动装置和钢丝绳、滑轮组等，全部合格后方可使用[3]。

(3)施工前，在两排轨道之间搭设临时栈桥，栈桥两边做防护栏杆，高度不低于1.2m，并使用密目网封闭。

(4)当台车端梁、行走梁吊装就位并把合后，在“四梁”框格内搭设防坠平台，防坠平台由工字钢、螺纹钢筋、硬质跳板等组成，跳板绑扎牢固。

(5)施工前对所有施工管理人员、作业人员进行安全教育、技术交底，明确任务分工并指出各环节操作要领及注意事项。

(6)吊装过程中时刻监护提升系统各个部分情况，如出现异常情况立即停止，找出相关原因后再次进行提升。

(7)施工过程中对天锚锚杆与钢耳板间焊缝不定期进行着色探伤检测。

(8)每日班前应派专人在台车下方闸门安装平台监护，拉好警示带、悬挂警示标示，禁止其他人员进入。

(9)进入施工现场的人员必须戴安全帽，系好安全带，做好防护设施[4]。

(10)在台车整体顶升过程中，四个对角应统一指令，顶升行程同步，防止倾覆。

(11)施工全过程，所有现场管理、作业人员必须遵守安全技术操作规程、施工现场临时用电安全技术规范等基本要求[4]。

8 结语

通过杨房沟水电站尾水检修闸门室2×2500kN-36m台车安装，系统阐述了洞室极限安装空间下的台车安装工序及相关吊装提升系统布置、施工流程与应用卷扬机提升系统的布置情况。经现场实践证明，台车采用先进行台车架及起升系统安装最后采用液压千斤顶顶升方式进行大车行走机构的安装工序，安全可靠、成本合理，保证了台车快速、高效、安全的施工。在后续的水利水电洞室极限空间下台车安装施工中可广泛应用，为工程创造价值。