CN111496461A - 隧洞内钢管组对撑圆装置及其组对撑圆方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧洞内钢管组对撑圆装置及其组对撑圆方法。该组对撑圆装置包括纵移小车；两个管口支撑机构前后间隔设置，并可横向活动地安装在纵移小车上，每一所述管口支撑机构包括顶撑机构和八个顶撑油缸，八个所述顶撑油缸呈环状等距分布地安装在管口支撑机构的外周，用以支撑钢管管口。该隧洞内钢管组对撑圆装置可辅助运管台车在隧洞内对待敷设钢管和已敷设钢管进行组对作业，自动化程度高，可节省人力。管口支撑机构上设置八套顶撑油缸，可对管口八个方向的位置进行支撑，利于提高组对质量。

Description

隧洞内钢管组对撑圆装置及其组对撑圆方法

技术领域

本发明涉及风电装备施工技术领域，尤其涉及一种隧洞内钢管组对撑圆装置及其组对撑圆方法。

背景技术

一些水资源工程的施工需要在隧洞内对压力钢管进行组对安装，即利用运管台车(如图1)将钢管运至洞内，再将管与管之间进行组对安装。该运管台车设有横梁和安装在横梁上的顶升装置和两侧的水平撑圆装置，运输时，运管台车前侧穿过待敷设钢管，两个顶升装置顶起将钢管抬升，再将钢管运输至指定位置。

由于每节钢管均需要在隧洞内完成组对焊接，焊接时需要保证新旧两钢管的管口位置对齐，因为隧洞内空间有限，且无管外作业空间，需要从钢管内部进行撑圆校正两端钢管的位置。传统的组对方法主要利用楔块加千斤顶的方式辅助顶撑，该方案需要较多人力且组对效率低。

发明内容

本发明的首要目的在于既有运管台车基础上提供一种隧洞内钢管组对撑圆装置，以提高管口的组对效率。

本发明的第二个目的在于提供一种组对撑圆方法。

为了实现第一个发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种隧洞内钢管组对撑圆装置，其特征在于，包括纵移小车；两个管口支撑机构，前后间隔设置，并可横向活动地安装在纵移小车上，每一所述管口支撑机构包括顶撑机构和八个顶撑油缸，八个所述顶撑油缸呈环状等距分布地安装在管口支撑机构的外周，用以支撑钢管管口。

作为进一步的优选方案，所述纵移小车设有前后间隔的两个横移导向元件，横移导向元件可横向移动地安装在所述纵移小车上，并与对应管口支撑机构的顶撑机构固定。

作为进一步的优选方案，所述顶撑机构外侧为八边形，设有八个顶撑平面。

作为进一步的优选方案，所述顶撑油缸包括油缸座和设置在油缸座上的活塞杆，所述油缸座固定在对应顶撑平面的中间位置。

作为进一步的优选方案，所述活塞杆远离油缸座的一端设有一支撑块。

作为进一步的优选方案，所述顶撑机构为桁架结构，可减小顶撑机构的用钢量，节省成本。

作为进一步的优选方案，所述顶撑机构为框架结构，其中间设有横面矩形孔，横面矩形孔的顶侧设有配对横移导向元件的纵面矩形孔。

为了实现第二个发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种组对撑圆方法，基于上述的隧洞内钢管组对撑圆装置，包括以下步骤：

S1.将所述隧洞内钢管组对撑圆装置安装在运管台车上；

S2.运管台车将待敷设钢管运至到指定位置时，利用运管台车顶升装置初步调整待敷设钢管的上下左右位置，使得待敷设钢管和已敷设钢管的间距达到焊缝焊接要求；

S3.纵移小车调整位置，在纵移小车带动下，两个管口顶撑装置纵向移至两钢管间隙处两端；

S4.每套管口顶撑装置中0°、90°、180°、270°位置处的四个顶撑油缸升起并抵接管口内壁。

S5.升降运管台车的顶升装置，调整运管台车整车高度，使得管口支撑机构的横向中心线相对待敷设钢管的重心高度偏差＜±5cm；调整运管台车的水平撑圆装置，使管口支撑机构的竖直中心线相对待敷设钢管的竖直中心线偏差＜±5cm。

S6.两个管口顶撑装置分别对相应管口0°、90°、180°、270°四个点位置进行顶撑，消除管口错台后，再对两管口0°、90°、180°、270°四个点位置的间隙进行点焊，以固定四点位置；

S7.两个管口顶撑装置分别对相应管口45°、135°、225°、315°四个点位置进行顶撑，接着对两管口45°、135°、225°、315°四个点位置的间隙进行点焊。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

该隧洞内钢管组对撑圆装置可辅助运管台车在隧洞内对待敷设钢管和已敷设钢管进行组对作业，自动化程度高，可节省人力。管口支撑机构上设置八套顶撑油缸，可对管口内壁八个方向的位置进行支撑，利于提高组对质量。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有运管台车的结构示意图；

图2是现有运管台车支撑钢管的示意图；

图3是本发明中隧洞内大直径钢管组对装置的正视图；

图4是本发明中隧洞内大直径钢管组对装置的侧视图；

图5是本发明中纵移小车的侧视图；

图6是本发明中钢管组对撑圆装置安装在运管台车上的示意图；

图7是图5另一视角的示意图。

图中：纵移小车-1；横移导向元件-11；车轮-12；管口支撑机构-2；顶撑机构-21；横面矩形孔-211；顶撑油缸-22；活塞杆-221；运管台车-100；横梁-101；顶升装置-102、水平撑圆装置-103、钢管-200。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例

本实施例提供一种隧洞内钢管组对撑圆装置，可应用在现有隧洞内大直径钢管运输台车(如图1至2)上辅助钢管200管口组对。钢管对位时，先通过运输台车上的竖直支撑油缸、纵移油缸、横移油缸来调整钢管的姿态，再结合本套辅助对接装置进行管口撑圆细调，进一步精确已安装钢管与待安装钢管管口的同圆度与同轴度，从而保证环缝焊接的准确率。

请参阅图3-4，所述钢管组对撑圆装置包括两个管口支撑机构2、用于承载顶撑机构的纵移小车、液压管路和阀组。其中，两个管口支撑机构2前后间隔设置，分别对应已安装钢管与待安装钢管的位置；纵移小车1可连接现有运管台车的纵移机构，随纵移机构纵向移动。每一所述管口支撑机构2包括顶撑机构21和八个顶撑油缸22，顶撑机构21安放于纵移小车1上，纵移小车1顶部设有与相应顶撑机构对接的横向导向元件11，顶撑机构21与现有运管台车横移机构用连接臂相连，顶撑机构21并随横移机构在所述横向导向元件11上做横向移动，横向导向元件11可由安装在纵移小车1上的电机驱动。八个所述顶撑油缸呈环状等距分布地安装在管口支撑机构的外周，用以支撑管口内壁对应0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°的8个相位(以正上方位0°位置)。

如图3，所述顶撑机构为钢材焊接框架架构，纵面与横面都是矩形孔设计，方便纵向移动与横向有空间按既定导轨移动穿过。其中横面矩形孔211设置在顶撑机构21的中间且前后贯通，可供运管台车的横梁穿过和装配纵移小车。横面矩形孔211的顶侧设有配对横移导向元件的纵面矩形孔。所述顶撑机构的外周为正八边形，设有八个顶撑平面，其中底面和顶面均为水平设置。所述顶撑油缸包括油缸座和设置在油缸座上的活塞杆，所述油缸座固定在对应顶撑平面的中间位置。所述活塞杆远离油缸座的一端设有一支撑块，用以抵接钢管内壁。

如图5所示，所述纵移小车1上部与顶撑机构矩形孔的顶侧接触面为承载面，纵移小车具备一定承载能力，横向导向元件11安装在纵移小车1上，其中，纵面矩形孔212设置在横面矩形孔211的顶壁上，用于装配对应的横移导向元件。

综合上述，组对撑圆时，通过对顶撑机构纵向与横向的位置调整，对待敷设钢管的管口八个位置进行错台消除。此外，所述纵移小车1的底部前后侧各设有一对车轮12，所述车轮内侧设有轮缘，可避免小车脱离导轨。

请参阅图6-7，本实施例还提供了基于上述组对撑圆装置的撑圆组对方法，具体包括以下步骤：

S1.该隧洞内钢管组对撑圆装置安装在运管台车100上；

具体的，将钢管组对撑圆装置设置在对应顶升机构102的前侧，横梁101穿过组对撑圆装置中间的矩形孔，纵移小车安装横梁101的轨道上，顶撑机构与现有运管台车横移机构用连接臂104相连，纵移小车1与现有运管台车的纵移机构连接，随纵移机构在横梁101上纵向移动。

S2.运管台车将待敷设钢管运至到指定位置时(已敷设钢管的后方)，利用运管台车的顶升装置初步调整待敷设钢管的上下左右位置，使得待敷设钢管和已敷设钢管的间距达到焊缝焊接要求；

S3.纵移小车1调整其在横梁上的位置，在纵移小车1的带动下，两个管口顶撑装置纵向移至两钢管间隙处的前后两端，前后侧的管口顶撑装置分别对应已敷设钢管和待敷设钢管的管口；

S4.每套管口顶撑装置中位于0°、90°、180°、270°位置处的四个顶撑油缸升起并抵接相应管口内壁，运管台车前侧(靠近已组对钢管一侧)的顶升装置缩回。

S5.升降顶升装置调整运管台车整车高度，配合台车原有的机械指示器、水平仪、超声波测距传感器等仪器使得管口支撑机构的横向中心线相对待敷设钢管的重心高度偏差＜±5cm；调整运管台车的水平撑圆装置，使管口支撑机构的竖直中心线相对待敷设钢管的竖直中心线偏差＜±5cm。

S6.两个管口顶撑装置对相应管口0°、90°、180°、270°四个点位置进行顶撑，消除管口错台后，再对两管口0°、90°、180°、270°四个点位置的间隙进行点焊，以固定四点位置；

S7.管口顶撑装置对管口45°、135°、225°、315°四个位置的顶撑油缸升起并抵接管口内壁，对管口45°、135°、225°、315°位置进行顶撑，接着对这四个点位置的间隙进行点焊，以固定这四个位置。

本实施例提供的组对撑圆装置及其撑圆方法可解决了大直径钢管在狭小隧洞内，且无管外作业空间的工况下撑圆并准确组对的问题。首先，对管口8个相位进行顶撑，8个顶撑油缸均布在八边形的顶撑机构上，装置整体安装在运管台车上，相比于通过楔块加千斤顶的传统方式，本发明实现了机械化的顶撑组对工作，节省了大量的顶撑工序时间以及人力，组对效率提高。另外，利用该顶撑装置，使得待敷设管道和已敷设管道之间的间隙能精确控制在3-4mm之间，误差不超过1mm；错边量不超过1％，组对精度得到了很好的确保，提升组对质量。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种隧洞内钢管组对撑圆装置，其特征在于，包括纵移小车；两个管口支撑机构前后间隔设置，并可横向活动地安装在纵移小车上，每一所述管口支撑机构包括顶撑机构和八个顶撑油缸，八个所述顶撑油缸呈环状等距分布地安装在管口支撑机构的外周。

2.根据权利要求1所述的一种隧洞内钢管组对撑圆装置，其特征在于，所述纵移小车设有前后间隔的两个横移导向元件，所述横移导向元件可横向移动地安装在所述纵移小车上，并与对应的顶撑机构固定。

3.根据权利要求1所述的一种隧洞内钢管组对撑圆装置，其特征在于，所述顶撑机构呈正八边形，其外周设有八个顶撑平面。

4.根据权利要求3所述的一种隧洞内钢管组对撑圆装置，其特征在于，所述顶撑油缸包括油缸座和设置在油缸座上的活塞杆，所述油缸座固定在对应顶撑平面的中间位置。

5.根据权利要求4所述的一种隧洞内钢管组对撑圆装置，其特征在于，所述活塞杆远离油缸座的一端设有一支撑块。

6.根据权利要求3所述的一种隧洞内钢管组对撑圆装置，其特征在于，所述顶撑机构为桁架结构。

7.根据权利要求2所述的一种隧洞内钢管组对撑圆装置，其特征在于，所述顶撑机构的中间设有横面矩形孔，所述横面矩形孔的顶侧设有配对横移导向元件的纵面矩形孔。

8.一种组对撑圆方法，基于如权利要求1-7任一项所述的隧洞内钢管组对撑圆装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将所述隧洞内钢管组对撑圆装置安装在运管台车上；

S2.运管台车将待敷设钢管运至到指定位置时，利用运管台车的顶升装置初步调整待敷设钢管的上下左右位置，使得待敷设钢管和已敷设钢管的间距达到焊缝焊接要求；

S3.纵移小车调整位置，在纵移小车带动下，两个管口顶撑装置纵向移至两钢管间隙处两端；

S4.每套管口顶撑装置中0°、90°、180°、270°位置处的四个顶撑油缸升起并抵接管口内壁。

S5.升降顶升装置，调整运管台车整车高度，使得管口支撑机构的横向中心线相对待敷设钢管的重心高度偏差＜±5cm；调整水平撑圆装置，使管口支撑机构的竖直中心线相对待敷设钢管的竖直中心线偏差＜±5cm。

S6.两个管口顶撑装置分别对相应管口0°、90°、180°、270°四个点位置进行顶撑，消除管口错台后，再对两管口0°、90°、180°、270°四个点位置的间隙进行点焊，以固定四点位置；

S7.两个管口顶撑装置分别对相应管口45°、135°、225°、315°四个点位置进行顶撑，接着对两管口45°、135°、225°、315°四个点位置的间隙进行点焊。

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