水利工程论文-隧洞管道运输安装车技术研究.doc

水利工程论文-隧洞管道运输安装车技术研究摘要：大型输水工程中，为了保证了输水的水质和很高的供水保证率，目前世界上采用在隧洞内敷设大直径预应力钢筒混凝土管（PCCP）的先进输水技术。隧洞管道运输安装车技术主要对在隧洞内运输、三维调整对中、安装大直径PCCP技术进行了分析介绍.隧洞管道运输安装车技术有效解决了隧洞内狭小空间中运输和安装大直径PCCP施工问题。在引黄工程联接段成功应用了该技术并取得了宝贵的施工经验，为大型输水工程提供了具有世界先进水平的施工技术。关键词：隧洞管道安装车技术研究Abstract:Inlarge-scalewatertranspostengineering,theadvancedtechniqyeoflayingprestressedconcretecylinderpipe(pccp)intunnelisadoptedinworldnowinordertoinsurewaterqualityandhighwatersupplyingrate.Techniqueoftunnelmobileforpipeisintroducedinthepapertogetherwiththetransportingintunnel,three-dimensionaladjustingcentralizationandinstallinglargediameterPCCP.EffectivelysolvedtheproblemsoftransportingandinstallingPCCPintunnelnarrowspace,thetechniquesuccessfullyusedintheconnectingsegmentoftheYellowRiverpilotengineeringandgainedvaluableconstructingexperiences.KeyWords:tunnel；prestressedconcretecylinderpipe；PCCP；mobile；install1背景山西省万家寨引黄工程是缓解山西水资源日益缺乏，改善生态环境，实现经济高速、可持续发展的重要保证。近年来，山西中部和北部地区，已经受到了缺水问题的严重困扰，明显制约了经济发展。山西要解决水的问题，唯一的办法是进行引黄工程。引黄工程是一项跨流域的大型引水工程，位于山西省北部，从万家寨水利枢纽取水，分别向太原、大同、朔州供水，整个工程分为万家寨水利枢纽、总干线、北干线、南干线和联接段五部分，线路总452.5km，其中总干线长44.4km，南干线长101.8km，北干线长166.8km，联接段长139.5km。整个工程分两期实施，一期完成总干线、南干线和联接段全部输水工程。引黄一期工程中的最后一段是施工难度相当大的联接段。联接段中从汾河水库到扫石的43.2km要穿过娄烦和古交地下的自来水管、煤气管、污水管、太钢精粉管、地下光缆等复杂地形，并且要11次穿越汾河河道。由于联接段工程为全年不间断供水，供水保证率要求很高，因此，为了保证引水的水质，联接段中的这43.2km采用具有卓越可靠性的预应力钢筒混凝土管（PrestressedConcreteCylinderPipe简称PCCP）进行输水。在联接段有六条开挖直径为4.2m（经一次混凝土喷锚支护后，洞内壁理论直径为3.85m4.0m）、总长为8km的隧洞（图1），在隧洞内敷设外径为3.4m3.5m、公称内径3.0m、长度为5.0m、每节重量为30t、承插口直径为3.143m，承插口最大间隙为1.8mm的PCCP,见图2。在国内，隧洞内敷设大直径管道是第一次。因隧洞内施工空间狭小，无法使用通用起重运输设备施工。所以，在隧洞内敷设PCCP的技术难度，在国内同类项目中首屈一指。因此，8km隧洞敷设大直径PCCP成为联接段唯一的关键性控制工期工程。根据引黄工程技术要求，进行了广泛的调研和科技查新，未发现在隧洞内使用，同时具有起重、运输、调整、对中及安装大直径PCCP的设备及文献报道。在充分了解工程技术要求后，对隧洞管道运输安装车（简称隧洞车）技术进行了可行性分析，并对隧洞内管道运输安装大直径PCCP技术进行了深入研究。结果表明：采用电动机驱动的轨道车辆、隧洞车在PCCP内部运行和穿过技术、紧凑的液压三维调整对中安装技术、能满足隧洞内运输安装大直径PCCP技术要求。2车轮运行驱动系统选型在研究隧洞车技术时，首先对车轮运行驱动系统选型，以适应隧洞运输、安装大直径PCCP施工要求。2.1车轮选型2.1.1轮胎式车轮轮胎式车轮车辆具有机动灵活、可在隧洞内外场地行驶。但在开挖内壁不规则的隧洞内行驶，运输和安装大直径PCCP时，需具有可靠的测向定位功能，技术要求高，结构复杂，施工现场使用和维护困难。2.1.2轨道式车轮轨道式车轮车辆可在隧洞内外铺设的轨道上行驶。虽然铺设轨道增加施工费用，但轨道式车轮车辆结构相对简单，可靠。轨道可作为安装基准，简化了在开挖不规则的隧洞内测向定位工作，运输和安装大直径PCCP非常方便。施工结束后，可以拆除轨道，节省施工费用。2.2驱动机构选型2.2.1内燃机驱动方案内燃机驱动方案是采用一种新型环保蜗轮增压柴油机作动力，柴油机的排放达到欧洲或号标准（或目前国家标准），并要求隧洞良好通风，空气新鲜。由柴油机驱动液压泵液压马达静压传动系统，液压马达经减速器驱动主动车轮，实现恒扭矩无级调速，平滑正反转，起动快。适用于没有供电的施工现场。2.2.1电动机驱动方案电动机驱动方案是采用三相四线制低压电缆卷筒供电，直联式制动电动机作动力，电动机经减速器驱动主动车轮。可用串电阻有档调速和变频调速等方法控制行驶速度及方向。但电动机驱动的隧洞车运行最大距离受电缆长度和电压降限制。综合上述四种方案，轮胎式车轮的车辆结构复杂，在隧洞内测向定位困难。内燃机驱动方案，柴油机排放污染隧洞内的施工环境，尤其在冬天施工，若通风量很大，隧洞内温度过低，无法施工。根据开挖内壁不规则的隧洞定位和施工的环保要求，并结合引黄工程隧洞长度实际情况，选用了电动机驱动轨道运输方案。3隧洞车关键技术研究为了在隧洞内狭小空间中，运输、安装大直径PCCP，要求隧洞车必须具有起重、三维调整对中、支撑、运输、安装等多功能(图3)。根据多功能技术要求，研制了隧洞车在PCCP内部运行和穿过技术、隧洞车在PCCP内部三维调整对中安装技术。3.1隧洞车在PCCP内部运行和穿过技术因隧洞内空间狭小，隧洞车必须进入PCCP内部，完成在PCCP内部运行和穿过。隧洞车的驮管梁一端安装二组升降车轮组和一组升降轮胎组，见图4。升降车轮组在轨道上运行，升降轮胎组在管道内壁的混凝土上安全运行。升降车轮组和升降轮胎组交替升降工作，使隧洞车的驮管梁一端可穿过PCCP，这样，形成一组固定车轮组和一组升降车轮组作二个支点，隧洞车的驮管梁中部在PCCP内部的状态，为在PCCP内部三维调整对中安装作好准备工作。3.2隧洞车在PCCP内部三维调整对中安装技术隧洞车的驮管梁上安装紧凑的三维调整对中机构，见图5。首先用递进式比例微调技术，见图6，可在管道内部对PCCP进行驮起（起重），然后对PCCP进行上下、左右、前后粗略调整，用三维调整对中机构支撑定位，防止在运输过程中PCCP摆动或外壁与隧洞内壁相碰，保证安全运输。支撑定位后，隧洞车驮起已支撑定位的PCCP在隧洞内运行到安装位置时，升降轮胎组进入已安装就位的PCCP内，这时，用三维调整对中机构精确调整对中二节PC