朱志偉

(南水北調(diào)中線信息科技有限公司，北京 100038)

電動(dòng)葫蘆作為常規(guī)起重設(shè)備在南水北調(diào)中線工程中有著廣泛應(yīng)用，其中，單梁電動(dòng)葫蘆配合抓梁完成檢修閘門的啟閉工作，雙梁電動(dòng)葫蘆主要分布于弧形閘室，負(fù)責(zé)完成一些相關(guān)輔助起重工作。

電動(dòng)葫蘆一般安裝在距地面高4～8m的軌道梁上，維護(hù)保養(yǎng)時(shí)通常采用搭設(shè)腳手架或架設(shè)懸梯的方式，由于閘室布局緊湊，直接影響到腳手架和懸梯的穩(wěn)固性。此外，電動(dòng)葫蘆維護(hù)保養(yǎng)頻繁，搭設(shè)腳手架方式過于耗費(fèi)人力物力，而搭設(shè)懸梯方式則對工作效率有很大影響。

為保證工作安全，提高工作效率與舒適性，進(jìn)行了南水北調(diào)中線工程電動(dòng)葫蘆檢修平臺(tái)設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)的檢修平臺(tái)主體采用操作平臺(tái)與折疊爬梯組成的機(jī)械結(jié)構(gòu)型式，根據(jù)建筑物類型及功能要求，將檢修平臺(tái)分為雙立柱固定、單立柱固定和共用檢修平臺(tái)三種類型。

1 方案比選

對閘室布置、工作強(qiáng)度、制造成本等因素進(jìn)行綜合考量，檢修平臺(tái)設(shè)計(jì)方案初步選定液壓、螺桿與機(jī)械三種結(jié)構(gòu)型式。

液壓檢修平臺(tái)依靠液壓傳動(dòng)原理，采用剪叉式結(jié)構(gòu)，具有穩(wěn)定性高、重量輕、操作簡單、作業(yè)面大等優(yōu)點(diǎn)，且設(shè)備安裝可移動(dòng)式底盤，能夠適應(yīng)不同位置的作業(yè)要求，但設(shè)備占用空間較大，易產(chǎn)生油污。

螺桿檢修平臺(tái)依靠螺桿傳動(dòng)原理，采用四柱式結(jié)構(gòu)，可自由升降，具有無污染、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，但整體安裝結(jié)構(gòu)大，傳動(dòng)效率低，不適合多人同時(shí)進(jìn)行檢修工作。

機(jī)械檢修平臺(tái)采用鋼結(jié)構(gòu)操作平臺(tái)與爬梯組成的結(jié)構(gòu)型式，操作平臺(tái)安裝于建筑物頂部空間，其中，爬梯下半部采取可折疊設(shè)計(jì)，并貼壁安裝，從而減少對建筑物地面空間的影響。該檢修平臺(tái)具有強(qiáng)度高、重量輕、使用方便、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，且對于電源沒有依賴性。

因南水北調(diào)中線工程沿線建筑物具體尺寸參數(shù)不一，故檢修平臺(tái)需具備一定的通用性，且在一些弧形閘室中存在兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆共用一個(gè)檢修平臺(tái)的情況，故根據(jù)各方案優(yōu)缺點(diǎn)，本著高安全性、高作業(yè)舒適性、低制造成本的原則，經(jīng)過研究討論，決定采用機(jī)械檢修平臺(tái)方案。

2 檢修平臺(tái)設(shè)計(jì)

南水北調(diào)中線工程沿線建筑物較多，每座建筑物的結(jié)構(gòu)類型與尺寸參數(shù)都存在一定差異，故根據(jù)檢修平臺(tái)結(jié)構(gòu)型式與使用特點(diǎn)，將其劃分為雙立柱固定、單立柱固定和共用檢修平臺(tái)三種類型，并選取標(biāo)志性建筑物進(jìn)行檢修平臺(tái)設(shè)計(jì)。

根據(jù)維護(hù)人員數(shù)量以及檢修工具重量，檢修平臺(tái)設(shè)計(jì)為單側(cè)最大載荷3000N，最多可容納3人同時(shí)工作。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，以身高1.75m男性站立工作最佳舒適度為標(biāo)準(zhǔn)，確定檢修平臺(tái)垂直布置于電動(dòng)葫蘆軌道梁下方1200mm處，護(hù)欄高度為1050mm。

2.1 雙立柱固定檢修平臺(tái)典型設(shè)計(jì)

以山莊河倒虹吸進(jìn)口檢修閘為例進(jìn)行雙立柱固定檢修平臺(tái)設(shè)計(jì)。檢修閘室立柱尺寸為0.6m×0.6m(長×寬)，兩個(gè)立柱凈間距為3.3m，見圖1。以閘室現(xiàn)澆混凝土立柱作為受力構(gòu)件，將折疊爬梯與操作平臺(tái)分別安裝在立柱相鄰兩側(cè)。

圖1 山莊河倒虹吸進(jìn)口檢修閘結(jié)構(gòu)型式 (單位:mm)

檢修平臺(tái)主要由操作平臺(tái)一、操作平臺(tái)二、活動(dòng)通道橋架、平臺(tái)支撐架、折疊爬梯組成，具體結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 雙立柱固定檢修平臺(tái)結(jié)構(gòu)

操作平臺(tái)一、二為對稱結(jié)構(gòu)，由主框架、面板、安全護(hù)欄組成，外形尺寸為1050mm×1500mm(長×寬)。主框架采用Q235B角鋼焊接結(jié)構(gòu)，主框架梁材料選用5號(hào)槽鋼，與主框架焊接連接，操作平臺(tái)工作平面上鋪設(shè)4mm厚鋁合金花紋板，采用鉚接固定，平臺(tái)通過支撐架與立柱用支架雙帽螺栓連接形成穩(wěn)固結(jié)構(gòu)。安全護(hù)欄采用不銹鋼管焊接結(jié)構(gòu)，其中，扶手采用外徑50mm、壁厚2mm不銹鋼管，立柱和橫桿采用外徑34mm、壁厚3.2mm不銹鋼管，橫桿與上、下構(gòu)件的間距不大于380mm。

活動(dòng)通道橋架負(fù)責(zé)連接操作平臺(tái)一、二，其結(jié)構(gòu)型式與操作平臺(tái)類似，由主框架、面板和拉桿組成。主框架主材選用Q235B型鋼，主框架梁材料選用5號(hào)槽鋼，工作平面上鋪設(shè)4mm厚鋁合金花紋板，外形尺寸為600mm×1050mm(長×寬)。拉桿選用φ20的圓鋼，不使用時(shí)嵌入橋架面板里面?；顒?dòng)通道橋架通過合頁固定在操作平臺(tái)一上，可以豎起作為護(hù)欄使用，也可放倒后搭接在平臺(tái)上，形成橋架，起連通作用。

支撐架由平臺(tái)抱柱支架、支架斜撐、抱柱支架、支架雙帽螺栓組成，平臺(tái)抱柱支架、支架斜撐、抱柱支架材料均選用Q235B型鋼，以焊接形式連接在一起，通過支架雙帽螺栓固定在建筑物立柱上。考慮到立柱平面不平整可能導(dǎo)致支架雙帽螺栓無法緊密抱柱，故在平臺(tái)抱柱支架和抱柱支架安裝后，使用高強(qiáng)度膨脹螺栓進(jìn)行加固連接。

爬梯材料選用高強(qiáng)度鋁合金，兩側(cè)設(shè)立安全扶手。爬梯上半段為直梯形式，端部通過鉸接座固定在墻梁上；下半段為可折疊形式，使用時(shí)將扶梯的折疊部分伸開，便于檢修人員上下，不使用時(shí)將折疊部分縮入，使整架爬梯與墻梁平行懸掛，爬梯收放過程見圖3。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，確定爬梯最佳斜度為73°，踏步寬度為400mm，踏板距離為330mm。

圖3 折疊爬梯收放過程

2.2 共用檢修平臺(tái)典型設(shè)計(jì)

河南分局黃河北段及河北分局全線在弧形閘室上方設(shè)置有雙梁電動(dòng)葫蘆，弧形閘室下游為檢修閘室，內(nèi)設(shè)單梁電動(dòng)葫蘆，雙梁電動(dòng)葫蘆與單梁電動(dòng)葫蘆垂直高度相差1.7m，建筑物結(jié)構(gòu)見圖4?？紤]兩臺(tái)設(shè)備共用一組檢修平臺(tái)的情況，現(xiàn)以山莊河倒虹吸出口控制閘為例進(jìn)行共用檢修平臺(tái)設(shè)計(jì)。

圖4 山莊河倒虹吸出口控制閘結(jié)構(gòu)型式 (單位:mm)

山莊河倒虹吸出口控制閘室與檢修閘室中間的混凝土立柱尺寸為0.6m×0.8m(長×寬)，兩個(gè)立柱凈間距為3.25m。以建筑物現(xiàn)澆混凝土立柱作為受力構(gòu)件，將整個(gè)檢修平臺(tái)托起固定在高程107.68m處，考慮雙梁電動(dòng)葫蘆檢修，設(shè)置雙梁電動(dòng)葫蘆檢修操作平臺(tái)，將其固定在高程109.38m處。

檢修平臺(tái)主要由操作平臺(tái)一、操作平臺(tái)二、操作平臺(tái)三、活動(dòng)通道橋架、折疊爬梯、繞柱爬梯組成，具體結(jié)構(gòu)見圖5。

圖5 共用檢修平臺(tái)結(jié)構(gòu)

操作平臺(tái)三垂直布置于雙梁電動(dòng)葫蘆軌道梁下方1200mm處，安裝于雙梁電動(dòng)葫蘆側(cè)。平臺(tái)三通過繞柱爬梯與平臺(tái)一連接，繞柱爬梯材料選用Q235B型鋼，踏板與兩側(cè)主梁采用焊接形式，爬梯兩端通過鉚接形式與平臺(tái)一、平臺(tái)三相固定，設(shè)計(jì)傾角為73°，踏步寬度為300mm，踏板距離為270mm。

2.3 單立柱固定檢修平臺(tái)典型設(shè)計(jì)

南水北調(diào)中線工程部分建筑物立柱間距過大，檢修平臺(tái)無法采用雙立柱固定型式，故只能采用單立柱固定型式。閘室混凝土立柱尺寸為0.6m×0.6m(長×寬)，立柱兩側(cè)為墻體，檢修平臺(tái)采用半包圍固定方案。

檢修平臺(tái)主要由操作平臺(tái)、折疊爬梯組成。各部件設(shè)計(jì)方案與雙立柱固定檢修平臺(tái)相同，操作平臺(tái)外形尺寸為800mm×1500mm(長×寬)，檢修平臺(tái)主體通過抱柱支架采用半包圍形式進(jìn)行固定，折疊爬梯通過鉸接座固定在側(cè)墻上，具體結(jié)構(gòu)見圖6。

圖6 單立柱固定檢修平臺(tái)結(jié)構(gòu)

共用檢修平臺(tái)各部件設(shè)計(jì)方案與雙立柱固定檢修平臺(tái)相同，操作平臺(tái)一外形尺寸為900×2300mm(長×寬)，操作平臺(tái)二外形尺寸為800mm×1500mm(長×寬)，操作平臺(tái)三外形尺寸為800×1600mm(長×寬)，活動(dòng)通道橋架外形尺寸為600mm×1050mm(長×寬)。其中，操作平臺(tái)一、二用于單梁電動(dòng)葫蘆檢修，操作平臺(tái)三用于雙梁電動(dòng)葫蘆檢修。

3 檢修平臺(tái)通用設(shè)計(jì)

3.1 金屬構(gòu)件防腐設(shè)計(jì)

為延長檢修平臺(tái)金屬構(gòu)件使用壽命，金屬構(gòu)件在實(shí)施防腐涂裝前，先進(jìn)行噴射防銹處理，其表面清潔度應(yīng)符合Sa2.5級(jí)，除銹后表面粗糙度應(yīng)達(dá)到40～150μm。

金屬構(gòu)件采用金屬噴涂、涂料封閉綜合式防腐。噴涂的技術(shù)要求按照相關(guān)規(guī)范條款執(zhí)行，對無需噴涂的加工面應(yīng)加以保護(hù)。金屬噴涂干膜總厚度不小于340μm。金屬涂層表面所涂刷的封閉漆應(yīng)黏度較低，以便于滲入到金屬涂層孔隙中去。金屬噴涂的涂料選用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，其品種、層數(shù)、涂膜厚度見表1。

表1 金屬噴涂的涂料品種、層數(shù)、涂膜厚度

3.2 防雷電設(shè)計(jì)

安裝在露天建筑中的檢修平臺(tái)應(yīng)進(jìn)行防雷電保護(hù)。檢修平臺(tái)應(yīng)采用2根接地線纜與行車接地部位可靠連接，連接部位采用螺栓連接。安裝完成后進(jìn)行電阻阻值測試，電阻阻值應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范規(guī)程要求且不大于原建筑物接地設(shè)計(jì)。檢修平臺(tái)每一接地線應(yīng)以單獨(dú)分支線接于行車接地部位，禁止數(shù)個(gè)部件串接后接于接地干線上。檢修平臺(tái)金屬部件應(yīng)通過接地網(wǎng)與所有的鋼筋相互連接形成可靠的電氣通路。

4 結(jié) 語

針對電動(dòng)葫蘆檢修不便的問題，設(shè)計(jì)了南水北調(diào)中線工程電動(dòng)葫蘆檢修平臺(tái)。根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)型式及使用需求，設(shè)計(jì)了三種檢修平臺(tái)方案以適應(yīng)不同工作場合，主體均采用由平臺(tái)、爬梯組成的機(jī)械結(jié)構(gòu)型式。設(shè)計(jì)方案分別在渠首分局和北京分局進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果證明，南水北調(diào)中線工程電動(dòng)葫蘆檢修平臺(tái)具有安全性高、工作便利、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高檢修效率。