水利工程論文-隧洞管道運(yùn)輸安裝車技術(shù)研究.doc

水利工程論文-隧洞管道運(yùn)輸安裝車技術(shù)研究摘要：大型輸水工程中，為了保證了輸水的水質(zhì)和很高的供水保證率，目前世界上采用在隧洞內(nèi)敷設(shè)大直徑預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）的先進(jìn)輸水技術(shù)。隧洞管道運(yùn)輸安裝車技術(shù)主要對在隧洞內(nèi)運(yùn)輸、三維調(diào)整對中、安裝大直徑PCCP技術(shù)進(jìn)行了分析介紹.隧洞管道運(yùn)輸安裝車技術(shù)有效解決了隧洞內(nèi)狹小空間中運(yùn)輸和安裝大直徑PCCP施工問題。在引黃工程聯(lián)接段成功應(yīng)用了該技術(shù)并取得了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)，為大型輸水工程提供了具有世界先進(jìn)水平的施工技術(shù)。關(guān)鍵詞：隧洞管道安裝車技術(shù)研究Abstract:Inlarge-scalewatertranspostengineering,theadvancedtechniqyeoflayingprestressedconcretecylinderpipe(pccp)intunnelisadoptedinworldnowinordertoinsurewaterqualityandhighwatersupplyingrate.Techniqueoftunnelmobileforpipeisintroducedinthepapertogetherwiththetransportingintunnel,three-dimensionaladjustingcentralizationandinstallinglargediameterPCCP.EffectivelysolvedtheproblemsoftransportingandinstallingPCCPintunnelnarrowspace,thetechniquesuccessfullyusedintheconnectingsegmentoftheYellowRiverpilotengineeringandgainedvaluableconstructingexperiences.KeyWords:tunnel；prestressedconcretecylinderpipe；PCCP；mobile；install1背景山西省萬家寨引黃工程是緩解山西水資源日益缺乏，改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高速、可持續(xù)發(fā)展的重要保證。近年來，山西中部和北部地區(qū)，已經(jīng)受到了缺水問題的嚴(yán)重困擾，明顯制約了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。山西要解決水的問題，唯一的辦法是進(jìn)行引黃工程。引黃工程是一項(xiàng)跨流域的大型引水工程，位于山西省北部，從萬家寨水利樞紐取水，分別向太原、大同、朔州供水，整個(gè)工程分為萬家寨水利樞紐、總干線、北干線、南干線和聯(lián)接段五部分，線路總452.5km，其中總干線長44.4km，南干線長101.8km，北干線長166.8km，聯(lián)接段長139.5km。整個(gè)工程分兩期實(shí)施，一期完成總干線、南干線和聯(lián)接段全部輸水工程。引黃一期工程中的最后一段是施工難度相當(dāng)大的聯(lián)接段。聯(lián)接段中從汾河水庫到掃石的43.2km要穿過婁煩和古交地下的自來水管、煤氣管、污水管、太鋼精粉管、地下光纜等復(fù)雜地形，并且要11次穿越汾河河道。由于聯(lián)接段工程為全年不間斷供水，供水保證率要求很高，因此，為了保證引水的水質(zhì)，聯(lián)接段中的這43.2km采用具有卓越可靠性的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PrestressedConcreteCylinderPipe簡稱PCCP）進(jìn)行輸水。在聯(lián)接段有六條開挖直徑為4.2m（經(jīng)一次混凝土噴錨支護(hù)后，洞內(nèi)壁理論直徑為3.85m4.0m）、總長為8km的隧洞（圖1），在隧洞內(nèi)敷設(shè)外徑為3.4m3.5m、公稱內(nèi)徑3.0m、長度為5.0m、每節(jié)重量為30t、承插口直徑為3.143m，承插口最大間隙為1.8mm的PCCP,見圖2。在國內(nèi)，隧洞內(nèi)敷設(shè)大直徑管道是第一次。因隧洞內(nèi)施工空間狹小，無法使用通用起重運(yùn)輸設(shè)備施工。所以，在隧洞內(nèi)敷設(shè)PCCP的技術(shù)難度，在國內(nèi)同類項(xiàng)目中首屈一指。因此，8km隧洞敷設(shè)大直徑PCCP成為聯(lián)接段唯一的關(guān)鍵性控制工期工程。根據(jù)引黃工程技術(shù)要求，進(jìn)行了廣泛的調(diào)研和科技查新，未發(fā)現(xiàn)在隧洞內(nèi)使用，同時(shí)具有起重、運(yùn)輸、調(diào)整、對中及安裝大直徑PCCP的設(shè)備及文獻(xiàn)報(bào)道。在充分了解工程技術(shù)要求后，對隧洞管道運(yùn)輸安裝車（簡稱隧洞車）技術(shù)進(jìn)行了可行性分析，并對隧洞內(nèi)管道運(yùn)輸安裝大直徑PCCP技術(shù)進(jìn)行了深入研究。結(jié)果表明：采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的軌道車輛、隧洞車在PCCP內(nèi)部運(yùn)行和穿過技術(shù)、緊湊的液壓三維調(diào)整對中安裝技術(shù)、能滿足隧洞內(nèi)運(yùn)輸安裝大直徑PCCP技術(shù)要求。2車輪運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型在研究隧洞車技術(shù)時(shí)，首先對車輪運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型，以適應(yīng)隧洞運(yùn)輸、安裝大直徑PCCP施工要求。2.1車輪選型2.1.1輪胎式車輪輪胎式車輪車輛具有機(jī)動(dòng)靈活、可在隧洞內(nèi)外場地行駛。但在開挖內(nèi)壁不規(guī)則的隧洞內(nèi)行駛，運(yùn)輸和安裝大直徑PCCP時(shí)，需具有可靠的測向定位功能，技術(shù)要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工現(xiàn)場使用和維護(hù)困難。2.1.2軌道式車輪軌道式車輪車輛可在隧洞內(nèi)外鋪設(shè)的軌道上行駛。雖然鋪設(shè)軌道增加施工費(fèi)用，但軌道式車輪車輛結(jié)構(gòu)相對簡單，可靠。軌道可作為安裝基準(zhǔn)，簡化了在開挖不規(guī)則的隧洞內(nèi)測向定位工作，運(yùn)輸和安裝大直徑PCCP非常方便。施工結(jié)束后，可以拆除軌道，節(jié)省施工費(fèi)用。2.2驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)選型2.2.1內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)方案內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)方案是采用一種新型環(huán)保蝸輪增壓柴油機(jī)作動(dòng)力，柴油機(jī)的排放達(dá)到歐洲或號(hào)標(biāo)準(zhǔn)（或目前國家標(biāo)準(zhǔn)），并要求隧洞良好通風(fēng)，空氣新鮮。由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵液壓馬達(dá)靜壓傳動(dòng)系統(tǒng)，液壓馬達(dá)經(jīng)減速器驅(qū)動(dòng)主動(dòng)車輪，實(shí)現(xiàn)恒扭矩?zé)o級(jí)調(diào)速，平滑正反轉(zhuǎn)，起動(dòng)快。適用于沒有供電的施工現(xiàn)場。2.2.1電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案是采用三相四線制低壓電纜卷筒供電，直聯(lián)式制動(dòng)電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器驅(qū)動(dòng)主動(dòng)車輪。可用串電阻有檔調(diào)速和變頻調(diào)速等方法控制行駛速度及方向。但電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的隧洞車運(yùn)行最大距離受電纜長度和電壓降限制。綜合上述四種方案，輪胎式車輪的車輛結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在隧洞內(nèi)測向定位困難。內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，柴油機(jī)排放污染隧洞內(nèi)的施工環(huán)境，尤其在冬天施工，若通風(fēng)量很大，隧洞內(nèi)溫度過低，無法施工。根據(jù)開挖內(nèi)壁不規(guī)則的隧洞定位和施工的環(huán)保要求，并結(jié)合引黃工程隧洞長度實(shí)際情況，選用了電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軌道運(yùn)輸方案。3隧洞車關(guān)鍵技術(shù)研究為了在隧洞內(nèi)狹小空間中，運(yùn)輸、安裝大直徑PCCP，要求隧洞車必須具有起重、三維調(diào)整對中、支撐、運(yùn)輸、安裝等多功能(圖3)。根據(jù)多功能技術(shù)要求，研制了隧洞車在PCCP內(nèi)部運(yùn)行和穿過技術(shù)、隧洞車在PCCP內(nèi)部三維調(diào)整對中安裝技術(shù)。3.1隧洞車在PCCP內(nèi)部運(yùn)行和穿過技術(shù)因隧洞內(nèi)空間狹小，隧洞車必須進(jìn)入PCCP內(nèi)部，完成在PCCP內(nèi)部運(yùn)行和穿過。隧洞車的馱管梁一端安裝二組升降車輪組和一組升降輪胎組，見圖4。升降車輪組在軌道上運(yùn)行，升降輪胎組在管道內(nèi)壁的混凝土上安全運(yùn)行。升降車輪組和升降輪胎組交替升降工作，使隧洞車的馱管梁一端可穿過PCCP，這樣，形成一組固定車輪組和一組升降車輪組作二個(gè)支點(diǎn)，隧洞車的馱管梁中部在PCCP內(nèi)部的狀態(tài)，為在PCCP內(nèi)部三維調(diào)整對中安裝作好準(zhǔn)備工作。3.2隧洞車在PCCP內(nèi)部三維調(diào)整對中安裝技術(shù)隧洞車的馱管梁上安裝緊湊的三維調(diào)整對中機(jī)構(gòu)，見圖5。首先用遞進(jìn)式比例微調(diào)技術(shù)，見圖6，可在管道內(nèi)部對PCCP進(jìn)行馱起（起重），然后對PCCP進(jìn)行上下、左右、前后粗略調(diào)整，用三維調(diào)整對中機(jī)構(gòu)支撐定位，防止在運(yùn)輸過程中PCCP擺動(dòng)或外壁與隧洞內(nèi)壁相碰，保證安全運(yùn)輸。支撐定位后，隧洞車馱起已支撐定位的PCCP在隧洞內(nèi)運(yùn)行到安裝位置時(shí)，升降輪胎組進(jìn)入已安裝就位的PCCP內(nèi)，這時(shí)，用三維調(diào)整對中機(jī)構(gòu)精確調(diào)整對中二節(jié)PC