CN110094577B - 强风条件下超大直径倾斜式坝后明管安装装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种强风条件下超大直径倾斜式坝后明管安装装置及方法，装置包括门式钢管运输台车、砼支墩、滑轮组及钢丝绳系统、主卷扬机、导向卷扬机，砼支墩沿着倾斜式坝后明管中心浇筑，上部安装运输轨道，多台门式钢管运输台车用于固定压力钢管，沿运输轨道运行，主卷扬机通过滑轮组及钢丝绳系统对门式钢管运输台车进行拉拽移动，通过导向卷扬机对门式钢管运输台车进行导向移动。本发明适用于强风条件下水电站超大直径倾斜式坝后明管吊装、运输、卸车、安装焊接、防腐等施工作业。所述门式钢管运输台车内部可搭设爬梯，便于焊工进行环缝拼装、焊接、防腐作业；本方法实施容易、操作简便、压力钢管安装焊接效率高且可重复使用、安全高效。
Description
技术领域
本发明涉及一种强风条件下水电站超大直径倾斜式坝后明管吊装、运输、卸车、安装焊接、防腐等施工装置，尤其是涉及一种强风条件下超大直径倾斜式坝后明管安装装置及方法。
背景技术
水电站超大直径倾斜式坝后明管安装一般采用塔机直接进行吊装，但在强风条件下不能布置塔机的工况下，常规采用上平段布置卷扬机牵引钢台车进行超大直径压力钢管上平段、倾斜段、下平段运输，此种运输方式最大的问题是倾斜段运输时因钢台车轨距较窄，降低了台车和钢管运输时的稳定性有可能造成整体倾覆的安全风险；另外采用钢台车固定压力钢管，卷扬机连接吊点一般设置在压力钢管管体上，由于卷扬机下放速率的差异会造成运输过程使管体变形和失圆，给后续环缝压缝拼装、焊接造成巨大影响；最后超大直径压力钢管运至安装部位后，坝后明管无法布置天锚和不便设置其它辅助固定物来调整钢管的高程和精度给卸车带来较大困难；最后强风条件下，会给钢管环缝焊接带来较大困难，一般采用每节钢管管口压缝拼装完成后，单独搭设防雨防风棚后，由拼装人员和焊工当做才做平台再进行环缝压缝、焊接、防腐作业，由此会造成巨大的成本投入，降低施工进度。
为克服上述缺点，需要发明一种能有效解决超大直径压力钢管便于汽车卸车吊装、倾斜段运输、安装部位卸车、便于焊接、防风防雨的安装方法；即一种超大直径压力钢管斜井三吊点安装方法可以解决以上问题。
发明内容
本发明提供了强风条件下超大直径倾斜式坝后明管安装装置及方法，有效解决了超大直径压力钢管汽车卸车、安装部位不便卸车及强风条件下需搭设防雨防风棚作为操作平台的问题。
其技术方案如下所述：
一种强风条件下超大直径倾斜式坝后明管安装装置，包括门式钢管运输台车、砼支墩、滑轮组及钢丝绳系统、主卷扬机、导向卷扬机，砼支墩沿着倾斜式坝后明管中心浇筑，上部安装运输轨道，多台门式钢管运输台车用于固定压力钢管，沿运输轨道运行，主卷扬机通过滑轮组及钢丝绳系统对门式钢管运输台车进行拉拽移动，通过导向卷扬机对门式钢管运输台车进行导向移动。
压力钢管安装于门式钢管运输台车内部，通过手拉葫芦和绑扎钢丝绳牢固固定。
进水口上方在倾斜式坝后明管安装路径的前端设置有楔形支撑架，主卷扬机安装于楔形支撑架上。
门式钢管运输台车为矩形体结构，通过主梁、支腿、副主梁构成长、高、宽，支腿通过车轮架沿运输轨道运行；在矩形体结构的内侧，主梁和支腿的连接处设置有顶部吊耳板、支腿的下方设置有底部吊耳板；在矩形体结构的外侧，支腿的中部设置有主吊耳板，靠近运输轨道一侧设置有导向吊耳板；所述主梁和副主梁还设置有用于加强连接关系的支腿斜支撑。
门式钢管运输台车表面覆盖有侧向彩钢瓦。
门式钢管运输台车内部能够搭设爬梯，便于焊工进行环缝拼装、焊接、防腐作业。
根据所述强风条件下超大直径倾斜式坝后明管安装装置的施工方法，包括以下步骤：
(1)制作门式钢管运输台车，在进水口上方埋设预埋板后安装楔形支撑架，在楔形支撑架上安装主卷扬机，在运输轨道侧面安装导向卷扬机，对主卷扬机、导向卷扬机进行相应载荷的负载力试验；
(2)利用载重汽车将超大直径压力钢管运输至门式钢管运输台车内，将手拉葫芦挂入各吊点后，拉动手拉葫芦铰链提升压力钢管至适当位置后牢固将各吊点拉紧绑扎为整体；
(3)把滑轮组及钢丝绳系统和台车上布置的主吊耳板连接并连接导向卷扬机和导向吊耳板；
(4)开启导向吊耳板将自制门式钢管运输台车移动至上弯段后，移除导向卷扬机钢丝绳；
(5)门式钢管运输台车利用自重沿着砼支墩铺设的运输轨道向下游侧移动，同步启动主卷扬机；
(6)待钢管运输至安装部位后，利用手拉葫芦调整钢管安装高程后，利用槽钢或角钢将压力钢管加固进行环缝压缝拼装，拼装完成后将所有手拉葫芦移除，搭设操作人员平台或爬梯，完成环缝焊接和防腐作业；
(7)压力钢管环缝焊缝完成后，开启主卷扬机将门式钢管运输台车沿着砼支墩上布置的运输轨道拉拽至上平段再循环利用，完成下一管节的各项施工任务。
进一步的，主卷扬机设置有两台。
门式钢管运输台车内部设置有顶部吊耳板和底部吊耳板，作为吊点。
本发明适用于强风条件下水电站超大直径倾斜式坝后明管吊装、运输、卸车、安装焊接、防腐等施工作业，有效解决了超大直径压力钢管汽车卸车、安装部位不便卸车及强风条件下需搭设防雨防风棚作为操作平台的问题。本方法实施容易、操作简便、压力钢管安装焊接效率高且可重复使用、安全高效。
附图说明
下面结合附图和实例作进一步说明，
图1是本发明提供的门式钢管运输台车主视图；
图2是本发明提供的门式钢管运输台车主侧视图；
图3是本发明提供的门式钢管运输台车主俯视图；
图4是本发明提供的台车内压力钢管绑扎固定主视图；
图5是本发明提供的台车内压力钢管绑扎固定侧视图；
图6是本发明提供的台车内压力钢管绑扎固定俯视图；
图7是本发明提供的压力钢管坝后明管安装方法的原理图；
图中：1-主梁，2-支腿，3-顶部吊耳板，4-底部吊耳板，5-车轮架，6-运输轨道，7-副主梁，8-支腿斜支撑，9-侧向彩钢瓦，10-主吊耳板，11-导向吊耳板，12-压力钢管，13-手拉葫芦，14-绑扎钢丝绳，15-门式钢管运输台车，16-砼支墩，17-滑轮组及钢丝绳系统，18-楔形支撑架，19-主卷扬机，20-导向卷扬机。
具体实施方式
一种强风条件下超大直径倾斜式坝后明管安装装置，包括：手拉葫芦13，绑扎钢丝绳14，门式钢管运输台车15，砼支墩16，滑轮组及钢丝绳系统17，楔形支撑架18，主卷扬机19，导向卷扬机20。所述砼支墩16采用C30混凝土浇筑，上部安装运输轨道6，沿着倾斜式坝后明管中心浇筑；多台门式钢管运输台车15用于固定压力钢管12，沿运输轨道6运行，主卷扬机19通过滑轮组及钢丝绳系统对门式钢管运输台车进行拉拽移动，通过导向卷扬机20对门式钢管运输台车进行导向移动。
所述压力钢管12安装于门式钢管运输台车15内部，通过手拉葫芦13和绑扎钢丝绳14牢固固定于台车结构内部；所述手拉葫芦13市场上购买成品，本方法中采购7套(6套15t，1套50t安装于顶部)，用于拉紧固定钢管和台车，将其捆绑为整体；所述绑扎钢丝绳14市场购买成品，钢丝绳直径需按实际工况进行受力计算，用于绑扎钢管和手拉葫芦。
所述门式钢管运输台车15用于固定压力钢管12，安装于砼支墩16并在其上的轨道运行，通过其支腿上设计的主吊耳板10与滑轮组及钢丝绳系统17可靠连接；所述滑轮组及钢丝绳系统17为拉、拽动门式钢管运输台车15动力传递系统，(定)滑轮设置满足载荷需求，使用前需做相应检查验收；钢丝绳选用参照钢丝绳选用标准进行，一般选用10倍安全系数拉力范围，钢丝绳按动(定)滑轮组绕绳数目联接完成后需涂抹润滑油。
所述楔形支撑架18由型钢和钢板组合焊接而成，上部安装主卷扬机19，固定基础需埋设锚杆，满足工况拉力试验要求；所述卷扬机19市场购买成品，安装于楔形支撑架18，作为本发明的门式钢管运输台车15拉拽移动的动力输出，采购卷扬机电气符合相关规定要求；所述导向卷扬机20购买成品，门式钢管运输台车15上平段向下游侧移动时的牵引力输出。
其中关键核心技术和系统门式钢管运输台车15主要包括：主梁1，支腿2，顶部吊耳板3，底部吊耳板4，车轮架5，运输轨道6，副主梁7，支腿斜支撑8，侧向彩钢瓦9，主吊耳板10，导向吊耳板11。
门式钢管运输台车为矩形体结构，通过主梁1、支腿2、副主梁7构成长、高、宽。
所述门式钢管运输台车15的制作方法和结构部分包括：所述主梁1由工字钢下料拼装，下部安装吊耳；所述支腿2由双层工字钢组合拼装焊接而成；所述顶部吊耳板3由钢板下料组合拼装焊接而成，安装于主梁1和支腿2处，增加其稳定性，用于手拉葫芦13固定；所述底部吊耳板4由钢板下料组合拼装焊接而成，用于手拉葫芦13固定；所述车轮架5购买成品，由钢板、槽钢组合拼装焊接而成，在运输轨道6上运行，承载台车和钢管整体载荷，车轮选型应通过计算；所述运输轨道6购买成品38kg/m即可；所述副主梁7采用工字钢下料制作，安装于主梁1之间，增加主梁和台车上部稳定性；所述支腿斜支撑8采用角钢和钢板组合拼装焊接，用于增加支腿和台车整体稳定性；所述侧向彩钢瓦9购买成品，铺设与台车外部后具备防风防雨作用；所述主吊耳板10采用钢板下料，安装于支腿2，用于连接滑轮组及钢丝绳系统17；所述导向吊耳板11采用钢板下料，安装于车轮架两端，具备导向作用。
应用本装置的施工方法包括以下步骤：
利用自制门式钢管运输台车15移动至压力刚钢12管运输车辆上方，采用大吨位手拉葫芦13将钢管进行汽车卸车，然后将钢管各吊点进行拉紧、固定；使自制门式钢管运输台车15与钢管加固为整体，防止超大直径压力钢管15运输过程中发生变形；
通过进水口上平段楔形支撑架18上安装的两台主卷扬机19和滑轮组及钢丝绳系统17将自制门式钢管运输台车15上主吊耳板10连接后；启动导向卷扬机20将已挂装钢管的门式钢管运输台车15顺着砼支墩16铺设的运输轨道6向下游侧移动，同步启动两台主卷扬机；
待门式钢管运输台车15移动至下弯段时，利用门式钢管运输台车15自重向倾斜明管段下放运输，待钢管运输至安装部位后，利用手拉葫芦13调整钢管安装高程后拼装加固压力钢管12，移除钢管各固定点手拉葫芦进行环缝预热、焊接、防腐工序。
使用时，所述强风条件下超大直径倾斜式坝后明管安装方法如图1、图2、图3所示，制作门式钢管运输台车15，在进水口上方适当位置埋设预埋板后安装楔形支撑架18、主卷扬机19、导向卷扬机20并进行相应载荷的负载力试验；
然后利用载重汽车将超大直径压力钢管运输至门式钢管运输台车15内，将手拉葫芦挂入各吊点后，拉动手拉葫芦铰链提升压力钢管至适当位置后牢固将各吊点拉紧绑扎为整体，如图4、图5、与6所示；
把滑轮组及钢丝绳系统17和台车上布置的主吊耳板10连接并连接导向卷扬机20和导向吊耳板11；
开启导向吊耳板11将自制门式钢管运输台车15移动至上弯段后，移除导向卷扬机20钢丝绳；
门式钢管运输台车15利用自重沿着砼支墩16铺设的运输轨道6向下游侧移动，同步启动两台主卷扬机；
待钢管运输至安装部位后，利用手拉葫芦13调整钢管安装高程后，利用槽钢或角钢将压力钢管12加固进行环缝压缝拼装，拼装完成后将所有手拉葫芦13移除，搭设操作人员平台或爬梯，完成环缝焊接和防腐作业。
压力钢管12环缝焊缝完成后，开启主卷扬机19将门式钢管运输台车15沿着砼支墩16上布置的运输轨道6拉拽至上平段再循环利用，完成下一管节的各项施工任务，如图7所示。
本发明具有以下特点：
(1)门式钢管运输台车15具备压力钢管汽车卸车和安装部位卸车、调整精度的功能，同时具备压力钢管12的防风防雨的作用；
(2)本方法利用手拉葫芦均匀的将压力钢管12固定在门式钢管运输台车15结构内部，进行倾斜段明管运输时，门式台车受力，可有效解决压力钢管12在运输过程中发生变形，极大降低了环缝进行拼缝焊接时校缝、调缝工作量；
(3)本方法通过门式钢管运输台车15支腿上设置的主吊耳10受力进行倾斜段整体下放运输，增大了轨距和车轮架跨度，规避了超大直径压力钢管12倾覆的安全风险；
(4)本方法所述的门式钢管运输台车15内部可搭设爬梯，便于焊工进行环缝拼装、焊接、防腐作业。
通过此项发明技术的应用，一是有效解决了超大直径压力钢管汽车卸车、安装部位不便卸车及强风条件下需搭设防雨防风棚作为操作平台的问题；二是规避了压力钢管倾斜式明管段运输倾覆安全风险；三是通过本发明的运用，提高了压力钢管的拼装、焊接整体质量，为企业增加了荣誉；四是供同类水电工程超大直径倾斜式坝后明管安装时提供借鉴，具有良好的应用和推广前景。
Claims (8)
1.一种强风条件下超大直径倾斜式坝后明管安装装置，其特征在于：包括门式钢管运输台车、砼支墩、滑轮组及钢丝绳系统、主卷扬机、导向卷扬机，砼支墩沿着倾斜式坝后明管中心浇筑，上部安装运输轨道，多台门式钢管运输台车用于固定压力钢管，沿运输轨道运行，主卷扬机通过滑轮组及钢丝绳系统对门式钢管运输台车进行拉拽移动，通过导向卷扬机对门式钢管运输台车进行导向移动；压力钢管安装于门式钢管运输台车内部，通过手拉葫芦和绑扎钢丝绳牢固固定，手拉葫芦设置有7套，对应门式钢管运输台车的顶部吊耳板、底部吊耳板、主吊耳板和导向吊耳板。
2.根据权利要求1所述的强风条件下超大直径倾斜式坝后明管安装装置，其特征在于：进水口上方在倾斜式坝后明管安装路径的前端设置有楔形支撑架，主卷扬机安装于楔形支撑架上。
3.根据权利要求1所述的强风条件下超大直径倾斜式坝后明管安装装置，其特征在于：门式钢管运输台车为矩形体结构，通过主梁、支腿、副主梁构成长、高、宽，支腿通过车轮架沿运输轨道运行；在矩形体结构的内侧，主梁和支腿的连接处设置有顶部吊耳板、支腿的下方设置有底部吊耳板；在矩形体结构的外侧，支腿的中部设置有主吊耳板，靠近运输轨道一侧设置有导向吊耳板；所述主梁和副主梁还设置有用于加强连接关系的支腿斜支撑。
4.根据权利要求1所述的强风条件下超大直径倾斜式坝后明管安装装置，其特征在于：门式钢管运输台车表面覆盖有侧向彩钢瓦。
5.根据权利要求1所述的强风条件下超大直径倾斜式坝后明管安装装置，其特征在于：门式钢管运输台车内部能够搭设爬梯，便于焊工进行环缝拼装、焊接、防腐作业。
6.根据权利要求1所述的强风条件下超大直径倾斜式坝后明管安装装置的施工方法，包括以下步骤：
（1）制作门式钢管运输台车，在进水口上方埋设预埋板后安装楔形支撑架，在楔形支撑架上安装主卷扬机，在运输轨道侧面安装导向卷扬机，对主卷扬机、导向卷扬机进行相应载荷的负载力试验；
（2）利用载重汽车将超大直径压力钢管运输至门式钢管运输台车内，将手拉葫芦挂入各吊点后，拉动手拉葫芦铰链提升压力钢管至适当位置后牢固将各吊点拉紧绑扎为整体；
（3）把滑轮组及钢丝绳系统和台车上布置的主吊耳板连接并连接导向卷扬机和导向吊耳板；
（4）开启导向吊耳板将自制门式钢管运输台车移动至上弯段后，移除导向卷扬机钢丝绳；
（5）门式钢管运输台车利用自重沿着砼支墩铺设的运输轨道向下游侧移动，同步启动主卷扬机；
（6）待钢管运输至安装部位后，利用手拉葫芦调整钢管安装高程后，利用槽钢或角钢将压力钢管加固进行环缝压缝拼装，拼装完成后将所有手拉葫芦移除，搭设操作人员平台或爬梯，完成环缝焊接和防腐作业；
（7）压力钢管环缝焊缝完成后，开启主卷扬机将门式钢管运输台车沿着砼支墩上布置的运输轨道拉拽至上平段再循环利用，完成下一管节的各项施工任务。
7.根据权利要求6所述的强风条件下超大直径倾斜式坝后明管安装方法，其特征在于：主卷扬机设置有两台。
8.根据权利要求6所述的强风条件下超大直径倾斜式坝后明管安装方法，其特征在于：门式钢管运输台车内部设置有顶部吊耳板和底部吊耳板，作为吊点。
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