水利工程論文-隧洞管道運輸安裝車技術研究摘要：大型輸水工程中，為了保證了輸水的水質和很高的供水保證率，目前世界上采用在隧洞內敷設大直徑預應力鋼筒混凝土管（PCCP）的先進輸水技術。隧洞管道運輸安裝車技術主要對在隧洞內運輸、三維調整對中、安裝大直徑PCCP技術進行了分析介紹.隧洞管道運輸安裝車技術有效解決了隧洞內狹小空間中運輸和安裝大直徑PCCP施工問題。在引黃工程聯接段成功應用了該技術并取得了寶貴的施工經驗，為大型輸水工程提供了具有世界先進水平的施工技術。關鍵詞：隧洞管道安裝車技術研究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，改善生態環境，實現經濟高速、可持續發展的重要保證。近年來，山西中部和北部地區，已經受到了缺水問題的嚴重困擾，明顯制約了經濟發展。山西要解決水的問題，唯一的辦法是進行引黃工程。引黃工程是一項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，整個工程分為萬家寨水利樞紐、總干線、北干線、南干線和聯接段五部分，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，聯接段長139.5km。整個工程分兩期實施，一期完成總干線、南干線和聯接段全部輸水工程。引黃一期工程中的最后一段是施工難度相當大的聯接段。聯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、地下光纜等復雜地形，并且要11次穿越汾河河道。由于聯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，聯接段中的這43.2km采用具有卓越可靠性的預應力鋼筒混凝土管（PrestressedConcreteCylinderPipe簡稱PCCP）進行輸水。在聯接段有六條開挖直徑為4.2m（經一次混凝土噴錨支護后，洞內壁理論直徑為3.85m4.0m）、總長為8km的隧洞（圖1），在隧洞內敷設外徑為3.4m3.5m、公稱內徑3.0m、長度為5.0m、每節重量為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，隧洞內敷設大直徑管道是第一次。因隧洞內施工空間狹小，無法使用通用起重運輸設備施工。所以，在隧洞內敷設PCCP的技術難度，在國內同類項目中首屈一指。因此，8km隧洞敷設大直徑PCCP成為聯接段唯一的關鍵性控制工期工程。根據引黃工程技術要求，進行了廣泛的調研和科技查新，未發現在隧洞內使用，同時具有起重、運輸、調整、對中及安裝大直徑PCCP的設備及文獻報道。在充分了解工程技術要求后，對隧洞管道運輸安裝車（簡稱隧洞車）技術進行了可行性分析，并對隧洞內管道運輸安裝大直徑PCCP技術進行了深入研究。結果表明：采用電動機驅動的軌道車輛、隧洞車在PCCP內部運行和穿過技術、緊湊的液壓三維調整對中安裝技術、能滿足隧洞內運輸安裝大直徑PCCP技術要求。2車輪運行驅動系統選型在研究隧洞車技術時，首先對車輪運行驅動系統選型，以適應隧洞運輸、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動靈活、可在隧洞內外場地行駛。但在開挖內壁不規則的隧洞內行駛，運輸和安裝大直徑PCCP時，需具有可靠的測向定位功能，技術要求高，結構復雜，施工現場使用和維護困難。2.1.2軌道式車輪軌道式車輪車輛可在隧洞內外鋪設的軌道上行駛。雖然鋪設軌道增加施工費用，但軌道式車輪車輛結構相對簡單，可靠。軌道可作為安裝基準，簡化了在開挖不規則的隧洞內測向定位工作，運輸和安裝大直徑PCCP非常方便。施工結束后，可以拆除軌道，節省施工費用。2.2驅動機構選型2.2.1內燃機驅動方案內燃機驅動方案是采用一種新型環保蝸輪增壓柴油機作動力，柴油機的排放達到歐洲或號標準（或目前國家標準），并要求隧洞良好通風，空氣新鮮。由柴油機驅動液壓泵液壓馬達靜壓傳動系統，液壓馬達經減速器驅動主動車輪，實現恒扭矩無級調速，平滑正反轉，起動快。適用于沒有供電的施工現場。2.2.1電動機驅動方案電動機驅動方案是采用三相四線制低壓電纜卷筒供電，直聯式制動電動機作動力，電動機經減速器驅動主動車輪。可用串電阻有檔調速和變頻調速等方法控制行駛速度及方向。但電動機驅動的隧洞車運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構復雜，在隧洞內測向定位困難。內燃機驅動方案，柴油機排放污染隧洞內的施工環境，尤其在冬天施工，若通風量很大，隧洞內溫度過低，無法施工。根據開挖內壁不規則的隧洞定位和施工的環保要求，并結合引黃工程隧洞長度實際情況，選用了電動機驅動軌道運輸方案。3隧洞車關鍵技術研究為了在隧洞內狹小空間中，運輸、安裝大直徑PCCP，要求隧洞車必須具有起重、三維調整對中、支撐、運輸、安裝等多功能(圖3)。根據多功能技術要求，研制了隧洞車在PCCP內部運行和穿過技術、隧洞車在PCCP內部三維調整對中安裝技術。3.1隧洞車在PCCP內部運行和穿過技術因隧洞內空間狹小，隧洞車必須進入PCCP內部，完成在PCCP內部運行和穿過。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行，升降輪胎組在管道內壁的混凝土上安全運行。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支點，隧洞車的馱管梁中部在PCCP內部的狀態，為在PCCP內部三維調整對中安裝作好準備工作。3.2隧洞車在PCCP內部三維調整對中安裝技術隧洞車的馱管梁上安裝緊湊的三維調整對中機構，見圖5。首先用遞進式比例微調技術，見圖6，可在管道內部對PCCP進行馱起（起重），然后對PCCP進行上下、左右、前后粗略調整，用三維調整對中機構支撐定位，防止在運輸過程中PCCP擺動或外壁與隧洞內壁相碰，保證安全運輸。支撐定位后，隧洞車馱起已支撐定位的PCCP在隧洞內運行到安裝位置時，升降輪胎組進入已安裝就位的PCCP內，這時，用三維調整對中機構精確調整對中二節PC