CN111648797B - 水工隧道管道安装台车、安装系统及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水工隧道管道安装台车、安装系统及安装方法，包括主梁、行走机构和驮管小车，主梁的上方设有轨道；所述的行走机构包括从左至右依次设置于主梁下方的第一行走支撑、第一支撑、第二行走支撑、第二支撑、第三行走支撑、第三支撑、第四行走支撑和第四支撑，第一行走支撑、第一支撑、第二行走支撑、第二支撑、第三行走支撑、第三支撑、第四行走支撑和第四支撑均配有顶升机构；所述的驮管小车安装于轨道上，用于支撑和平移管道，驮管小车的顶部设有旋转单元，用于调整管道的角度。采用本发明涉及的设备进行隧道内管道安装时，在管道管节运入隧道后，可以方便的调整管节的位置和角度，有利于相邻管道管节的对接，提高管节间焊接的质量。

Description

水工隧道管道安装台车、安装系统及安装方法

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，尤其涉及一种水工隧道管道安装台车、安装系统及安装方法。

背景技术

隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道和矿山隧道；隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分。主体建筑物由洞身和洞门组成，附属设备包括避车洞、消防设施、应急通讯和防排水设施，长大隧道还有专门的通风和照明设备。其中水工隧道在加工应用中，通常需要放置大型钢管，实现如通水用途；大型压力钢管的安装作为此类隧道工程的关键项目，合理的运输方法将直接影响工程的进度，好的安装调整手段不仅可以加快进度，还可以提高压力钢管安装过程中的安全度，同时也大大地节约了工程成本。

目前隧道内大型压力钢管的焊接装置如专利号为CN 209190149U公开的长距离隧道内压力钢管焊接装置，其包括基坑和隧道，所述基坑与隧道相连通；所述基坑朝向隧道的一端设有焊管机、基坑远离隧道的一端设有推压机构，所述推压机构包括基座、液压缸和推板，所述基座设在基坑的内壁，所述液压缸连接在基座和推板之间；所述导板位于一对撑板之间，所述导板具有立板，所述立板的顶部设有向外倾斜的斜板、底部外侧设有朝向撑板的横板，所述横板和水平段通过螺栓连接；所述导向机构的正下方设有托架，所述托架用于支撑短节钢管。该实用新型方便可靠，节约了劳力。

然而隧道洞身空间有限，采用上述装置对大型压力钢管进行对接焊接时，一旦钢管运入隧道，便很难调整钢管的高度、角度和位置，对运输钢管的准确度要求很高，施工中容易出现管节间对接失败的问题。另外，由于管道是由钢板卷曲成型的，对于隧道输水管这样的大型管道而言，在钢板卷曲的过程中前后端无法完全对齐，需要在后期对无法对齐的部分进行切割，因此管道的前后端会形成一个斜面，为使相邻管道完全对接，需要在管道两侧的管口处标注标识点或在接口处设置对应的接口槽，对接相邻管道时，需要轴向旋转管道使相邻管道的标识点或接口槽对齐，然后完成焊接，这样可以使两端管道完全对齐，然而，传统的大型压力钢管对接焊接时，管道因为体积大，隧道内操作空间有限，旋转难度大。

发明内容

本发明针对传统隧道内内大型压力钢管的对接施工中存在的问题，提出一种施工方便，在安装过程中便于调节管节高度、位置和角度的水工隧道管道安装台车、安装系统及安装方法。

为了达到目的，本发明提供的技术方案为：

本发明涉及一种水工隧道管道安装台车，包括主梁、行走机构和驮管小车，主梁的上方设有轨道；所述的行走机构包括从左至右依次设置于主梁下方的第一行走支撑、第一支撑、第二行走支撑、第二支撑、第三行走支撑、第三支撑、第四行走支撑和第四支撑，第一行走支撑、第一支撑、第二行走支撑、第二支撑、第三行走支撑、第三支撑、第四行走支撑和第四支撑均配有顶升机构；所述的驮管小车安装于轨道上，用于支撑和平移管道，驮管小车的顶部设有旋转单元，用于旋转管道并将相邻管道的端口对齐。

优选地，所述的主梁的周向设有若干按照圆周布置的胀紧液压缸，主梁配有液压驱动系统，液压驱动系统同时驱动所有胀紧液压缸，使所有胀紧液压缸最外端到主梁轴心的距离相等，有助于相邻两节管节完全对接。

优选地，所述的驮管小车至少设置两组，驮管小车通过行走驱动电机驱动或通过液压缸驱动。

优选地，所述的旋转单元包括旋转驱动电机和旋转滚轮，旋转驱动电机通过皮带与旋转滚轮传动连接。

本发明涉及一种水工隧道管道安装系统，包括管道安装台车、运输小车和牵引机构；所述的水工隧道管道安装台车包括主梁、行走机构和驮管小车，主梁的上方设有轨道，所述的行走机构包括从左至右依次设置于主梁下方的第一行走支撑、第一支撑、第二行走支撑、第二支撑、第三行走支撑、第三支撑、第四行走支撑和第四支撑，第一行走支撑、第一支撑、第二行走支撑、第二支撑、第三行走支撑、第三支撑、第四行走支撑和第四支撑均配有顶升机构，所述的驮管小车安装于轨道上，用于支撑和平移管道，驮管小车的顶部设有旋转单元，用于旋转管道并将相邻管道的端口对齐；

所述的管道安装台车放置在运输小车的上方，并用手拉葫芦与运输小车固定，牵引机构连接运输小车，牵引机构拉动运输小车并运输管道安装台车。

优选地，所述的运输小车设置两个，所述的牵引机构与其中一个运输小车连接。

优选地，所述的牵引机构采用盾构用的电瓶车。

本发明涉及基于安装台车的水工隧道管道安装方法，包括以下步骤：

1)组装安装台车，并利用运输小车及牵引机构运输管道安装台车；

2)采用平板车以及电瓶车水平运输管道，用临时管托支撑首节管道管节；

3)采用牵引机构牵引运输小车的方式运输管道安装台车，使管道安装台车运行至首节管节内，并且使第一行走支撑和第一支撑从管道的左侧穿出，第四行走支撑和第四支撑位于管道右端外侧，第二行走支撑、第二支撑、第三行走支撑和第三支撑位于管道内，第一支撑和第四支撑的顶升机构顶升，使驮管小车与管道接触，继续顶升使第二行走支撑、第二支撑、第三行走支撑和第三支撑悬空；

4)通过驮管小车左右调节管道的位置，通过顶升第一支撑和第四支撑的方式调节管道的高度；

5)调整下一节安装管节中心与已安装管节中心线在同一垂直平面内，采用步骤2)的方式运输下一节安装管节，顶升第二行走支撑和第三行走支撑，收起第一行走支撑和第四行走支撑，利用第二行走支撑和第三行走支撑将管道安装台车移动到下一节管节内直至第一行走支撑和第四行走支撑位于待安装管节的两端外侧，按照步骤4)的方式调整待安装管节的位置，并通过旋转单元旋转管道，使相邻管道的端面对齐后用胀紧液压缸完成前后两节管道的对口，固定该管节；

6)重复步骤5)逐一安装所有管节。

优选地，所述的步骤3)中，采用牵引机构牵引运输小车的方式运输管道安装台车的具体步骤包括：

3.1)将管道安装台车吊装至运输小车上，第二行走支撑和第二支撑放置在前运输小车上，第四行走支撑和第四支撑放置在后运输小车上，用手拉葫芦固定；

3.2)用牵引机构牵引运输小车运输安装台车，至第一行走支撑和第一支撑进入管道内，将前运输小车手拉葫芦松开，顶升第一行走支撑上的顶升机构使第一行走支撑落在管道内；

3.3)通过牵引机构牵引后运输小车，配合第一行走支撑继续运输安装台车，至第二行走机构和第二支撑进入管道内，顶升第二行走支撑的顶升机构同时利用顶升机构回收第一行走支撑，使第二行走支撑落地；

3.4)通过牵引机构牵引后运输小车，配合第二行走支撑继续运输安装台车，至第三行走机构和第三支撑进入管道内，松开后运输小车上的手拉葫芦，此时，第一行走支撑和第一支撑从管道的左侧穿出，第四行走支撑和第四支撑位于管道右端外侧，连接前后运输小车，并用牵引机构回收前后运输小车。

优选地，所述步骤2)中的平板车的顶部设有转动轴和千斤顶，平板车上方设有马鞍座，马鞍座的底部中心位置与转动轴连接，马鞍座的顶面为弧形面，弧度与管道外径配合。

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明涉及的水工隧道管道安装台车在管道管节运入隧道内后，可通过顶升第一支撑和第四支撑的方式对管节的高度进行调整，通过驮管小车的左右移动对管节的水平位置进行调整，通过驮管小车的旋转单元对管节的角度进行调整，即在管道管节运入隧道后，还可以方便的调整管节的位置和角度，有利于相邻管道管节的对接，提高管节间焊接的质量。

2、采用本发明涉及的水工隧道管道安装台车进行施工时，水工隧道管道安装台车在首节管道管节定位时运输至隧道内，后续的管节对接焊接时，水工隧道管道安装台车通过第二行走支撑和第三行走支撑在相邻管节内移动，整个施工过程中，水工隧道管道安装台车无需进进出出，简化了施工过程，节约了施工时间。

附图说明

图1是水工隧道管道安装台车的结构示意图；

图2是附图1所示的水工隧道管道安装台车的A-A剖面图；

图3是附图1所示的水工隧道管道安装台车的B-B剖面图；

图4是水工隧道管道安装台车第一行走支撑进入管节内的示意图；

图5是水工隧道管道安装台车第一、二行走支撑进入管节内的示意图；

图6是水工隧道管道安装台车第二、三行走支撑进入管节内的示意图；

图7是除首个管节以外其余管节安装示意图；

图8是平板车的结构示意图；

图9是附图8所示平板车的C-C剖面图。

标注说明：1-主梁，11-轨道，12-胀紧液压缸，21-第一行走支撑，22-第一支撑，23-第二行走支撑，24-第二支撑，25-第三行走支撑，26-第三支撑，27-第四行走支撑，28-第四支撑，3-驮管小车，31-旋转驱动电机，32-旋转滚轮，4-运输小车，5-牵引机构，6-平板车，61-马鞍座，62-转动轴，63-千斤顶，7-管道。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

结合附图1所示，本发明涉及的一种水工隧道管道安装台车包括主梁1、行走机构和驮管小车3，主梁1的上方设有轨道11；所述的行走机构包括从左至右依次设置于主梁下方的第一行走支撑21、第一支撑22、第二行走支撑23、第二支撑24、第三行走支撑25、第三支撑26、第四行走支撑27和第四支撑28，第一行走支撑21、第一支撑22、第二行走支撑23、第二支撑24、第三行走支撑 25、第三支撑26、第四行走支撑27和第四支撑28均配有顶升机构。

结合附图1和2所示，所述的驮管小车3安装于轨道11上，驮管小车3至少设置两组，通过行走驱动电机驱动或通过液压缸驱动，驮管小车3用于支撑和平移管道7，驮管小车3的顶部设有旋转单元，旋转单元包括旋转驱动电机31 和旋转滚轮32，旋转驱动电机31通过皮带与旋转滚轮32传动连接，旋转单元3 用于旋转管道7并将相邻管道7的端口对齐。

结合附图1和3所示，所述的主梁1的周向设有若干按照圆周布置的胀紧液压缸12，主梁1配有液压驱动系统，液压驱动系统同时驱动所有胀紧液压缸12，使所有胀紧液压缸最外端到主梁轴心的距离相等，用于对相邻管道7进行对口。

实施例二

结合附图4所示，本实施例涉及的一种水工隧道管道安装系统包括安装台车、运输小车和牵引机构。

安装台车包括主梁1、行走机构和驮管小车3，主梁1的上方设有轨道11；所述的行走机构包括从左至右依次设置于主梁下方的第一行走支撑21、第一支撑22、第二行走支撑23、第二支撑24、第三行走支撑25、第三支撑26、第四行走支撑27和第四支撑28，第一行走支撑21、第一支撑22、第二行走支撑23、第二支撑24、第三行走支撑25、第三支撑26、第四行走支撑27和第四支撑28 均配有顶升机构。

所述的驮管小车3安装于轨道11上，驮管小车3至少设置两组，通过行走驱动电机驱动或通过液压缸驱动，驮管小车3用于支撑和平移管道管节7，驮管小车3的顶部设有旋转单元，旋转单元包括旋转驱动电机31和旋转滚轮32，旋转驱动电机31通过皮带与旋转滚轮32传动连接，旋转单元3用于旋转管道7 并将相邻管道7的端口对齐。

主梁1的周向设有若干按照圆周布置的胀紧液压缸12，主梁1配有液压驱动系统，液压驱动系统同时驱动所有胀紧液压缸12，使所有胀紧液压缸最外端到主梁轴心的距离相等，用于对相邻管道7进行对口。

所述的管道安装台车放置在运输小车4的上方，运输小车设置两个，管道安装台车用手拉葫芦与运输小车4固定，牵引机构5连接其中一个运输小车4，牵引机构拉动运输小车4并运输管道安装台车。牵引机构5采用盾构用的电瓶车。

本实施例还公开了一种基于上述安装台车的水工隧道管道安装方法，其包括以下步骤：

1)组装安装台车，将安装台车吊装至运输小车4上，其中第二行走支撑23 和第二支撑24放置在前运输小车4上，并用手拉葫芦固定第二行走支撑23和第二支撑24，第四行走支撑27和第四支撑28放置在后运输小车4上，并用手拉葫芦固定第四行走支撑27和第四支撑28，然后利用运输小车4及牵引机构5运输管道安装台车至隧道内；

2)采用平板车6以及电瓶车水平运输管道7，所用的平板车6的结构如图8 和图9所示，平板车6的顶部设有转动轴62和千斤顶63，平板车上方设有马鞍座61，马鞍座61的底部中心位置与转动轴62连接，马鞍座61的顶面为弧形面，弧度与管道外径配合，在运输管道管节7时，可通过千斤顶63调整管道7的高度，通过转动轴62调整管道7的方向，管道7运输至指定位置时，用临时管托支撑首节管道7，上述管道7的两端呈楔形面，为方便相邻管道端面对齐，管道 7出厂后，在管道7的端面标志若干标识点，也可以在端面开设对应的凹凸槽；

3)采用牵引机构5牵引运输小车4的方式运输管道安装台车，使管道安装台车运行至首节管道7内，其运输的过程如下：

3.1)将管道安装台车吊装至运输小车上，其中第二行走支撑23和第二支撑 24放置在前运输小车4上，并用手拉葫芦固定第二行走支撑23和第二支撑24，第四行走支撑27和第四支撑28放置在后运输小车4上，并用手拉葫芦固定第四行走支撑27和第四支撑28；

3.2)用牵引机构5牵引运输小车运输安装台车，至第一行走支撑21和第一支撑22进入管道内，将前运输小车4手拉葫芦松开，顶升第一行走支撑21上的顶升机构使第一行走支撑21落在管道7内，如图4所示；

3.3)通过牵引机构5牵引后运输小车，配合第一行走支撑21继续运输安装台车，至第二行走机构23和第二支撑24进入管道内，顶升第二行走支撑23的顶升机构同时利用顶升机构回收第一行走支撑21，使第二行走支撑23落地，如图5所示；

3.4)通过牵引机构5牵引后运输小车4，配合第二行走支撑23继续运输安装台车，至第三行走机构25和第三支撑26进入管道7内，松开后运输小车4 上的手拉葫芦，此时，第一行走支撑21和第一支撑22从管道的左侧穿出，第四行走支撑27和第四支撑28位于管道7右端外侧，如图6所示，连接前后运输小车4，并用牵引机构5回收前后运输小车4；此时，第二行走支撑23、第二支撑 24、第三行走支撑25和第三支撑26位于管道7内，第一支撑22和第四支撑28 的顶升机构顶升，使主梁1向上移动，并使驮管小车3与管道7接触，继续顶升使第二行走支撑23、第二支撑24、第三行走支撑25和第三支撑26悬空；

4)通过驮管小车3左右调节管道7的位置，通过顶升第一支撑22和第四支撑27的方式调节管道7的高度，完成首节管道的定位和安装；

5)调整下一节安装管节中心与已安装管节中心线在同一垂直平面内，采用步骤2)的方式运输下一节安装管节，顶升第二行走支撑23和第三行走支撑25，收起第一行走支撑21和第四行走支撑27，利用第二行走支撑23和第三行走支撑25将管道安装台车移动到下一节管节内直至第一行走支撑21和第四行走支撑 28位于待安装管节的两端外侧，管道安装台车移动过程中，可用电机驱动第二行走支撑23和第三行走支撑25，第二支撑24和第三支撑26底部设有可转动方向的滚轮，用于辅助管道安装台车移动，调整管道安装台车移动的移动方向，然后按照步骤4)的方式调整待安装管节的位置，位置确认后，通过旋转单元旋转管道，使相邻管道的端面对齐，即相邻管道7端面的标识点对准或凹凸槽对应，然后用胀紧液压缸12完成前后两节管道的对口，固定该管节，将管道7相对的一端焊接牢固，完成两节管道7的对接；

6)重复步骤5)逐一安装所有管节。

以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种基于安装台车的水工隧道管道安装方法，其特征在于：其包括以下步骤：

1）组装安装台车，并利用运输小车及牵引机构运输管道安装台车；

2）采用平板车以及电瓶车水平运输管道，用临时管托支撑首节管道管节；

3）采用牵引机构牵引运输小车的方式运输管道安装台车，使管道安装台车运行至首节管节内，并且使第一行走支撑和第一支撑从管道的左侧穿出，第四行走支撑和第四支撑位于管道右端外侧，第二行走支撑、第二支撑、第三行走支撑和第三支撑位于管道内，第一支撑和第四支撑的顶升机构顶升，使驮管小车与管道接触，继续顶升使第二行走支撑、第二支撑、第三行走支撑和第三支撑悬空；

采用牵引机构牵引运输小车的方式运输管道安装台车的具体步骤包括：

3.1）将管道安装台车吊装至运输小车上，第二行走支撑和第二支撑放置在前运输小车上，第四行走支撑和第四支撑放置在后运输小车上，用手拉葫芦固定；

3.2）用牵引机构牵引运输小车运输安装台车，至第一行走支撑和第一支撑进入管道内，将前运输小车手拉葫芦松开，顶升第一行走支撑上的顶升机构使第一行走支撑落在管道内；

3.3）通过牵引机构牵引后运输小车，配合第一行走支撑继续运输安装台车，至第二行走机构和第二支撑进入管道内，顶升第二行走支撑的顶升机构同时利用顶升机构回收第一行走支撑，使第二行走支撑落地；

3.4）通过牵引机构牵引后运输小车，配合第二行走支撑继续运输安装台车，至第三行走机构和第三支撑进入管道内，松开后运输小车上的手拉葫芦，此时，第一行走支撑和第一支撑从管道的左侧穿出，第四行走支撑和第四支撑位于管道右端外侧，连接前后运输小车，并用牵引机构回收前后运输小车；

4）通过驮管小车左右调节管道的位置，通过顶升第一支撑和第四支撑的方式调节管道的高度；

5）调整下一节安装管节中心与已安装管节中心线在同一垂直平面内，采用步骤2）的方式运输下一节安装管节，顶升第二行走支撑和第三行走支撑，收起第一行走支撑和第四行走支撑，利用第二行走支撑和第三行走支撑将管道安装台车移动到下一节管节内直至第一行走支撑和第四行走支撑位于待安装管节的两端外侧，按照步骤4）的方式调整待安装管节的位置，并通过旋转单元旋转管道，使相邻管道的端面对齐后用胀紧液压缸完成前后两节管道的对口，固定该管节；

6）重复步骤5）逐一安装所有管节。

2.根据权利要求1所述的基于安装台车的水工隧道管道安装方法，其特征在于：所述的安装台车包括主梁、行走机构和驮管小车，主梁的上方设有轨道；所述的行走机构包括从左至右依次设置于主梁下方的第一行走支撑、第一支撑、第二行走支撑、第二支撑、第三行走支撑、第三支撑、第四行走支撑和第四支撑，第一行走支撑、第一支撑、第二行走支撑、第二支撑、第三行走支撑、第三支撑、第四行走支撑和第四支撑均配有顶升机构；所述的驮管小车安装于轨道上，用于支撑和平移管道，驮管小车的顶部设有旋转单元，用于旋转管道并将相邻管道的端口对齐。

3.根据权利要求2所述的基于安装台车的水工隧道管道安装方法，其特征在于：所述的主梁的周向设有若干按照圆周布置的胀紧液压缸，主梁配有液压驱动系统，液压驱动系统同时驱动所有胀紧液压缸，使所有胀紧液压缸最外端到主梁轴心的距离相等。

4.根据权利要求2所述的基于安装台车的水工隧道管道安装方法，其特征在于：所述的驮管小车至少设置两组，驮管小车通过行走驱动电机驱动或通过液压缸驱动。

5.根据权利要求2所述的基于安装台车的水工隧道管道安装方法，其特征在于：所述的旋转单元包括旋转驱动电机和旋转滚轮，旋转驱动电机通过皮带与旋转滚轮传动连接。

6.根据权利要求1所述的基于安装台车的水工隧道管道安装方法，其特征在于：所述的管道安装台车放置在运输小车的上方，并用手拉葫芦与运输小车固定，牵引机构连接运输小车，牵引机构拉动运输小车并运输管道安装台车。

7.根据权利要求6所述的基于安装台车的水工隧道管道安装方法，其特征在于：所述的运输小车设置两个，所述的牵引机构与其中一个运输小车连接。

8.根据权利要求5或6所述的基于安装台车的水工隧道管道安装方法，其特征在于：所述的牵引机构采用盾构用的电瓶车。

9.根据权利要求1所述的基于安装台车的水工隧道管道安装方法，其特征在于：所述步骤2）中的平板车的顶部设有转动轴和千斤顶，平板车上方设有马鞍座，马鞍座的底部中心位置与转动轴连接，马鞍座的顶面为弧形面，弧度与管道外径配合。

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