由环北广东工程施工D1标中国水电四局研发的全智能PCCP管安装一体化台车在埋管施工中,以其独特的创新和先进的技术,为工程高效推进注入了强大动力。环北部湾广东水资源配置工程是国家水网骨干工程、国家150项重大水利工程之一,输水线路总长约490.33千米。施工D1标承建的湛江分干线鹤合段,由鹤地取水口、引水隧洞、廉江泵站、高位水池、合流水库进库闸和输水管道等组成,线路总长约55.86千米。“项目埋管段总长35.9千米,由于埋管施工需依赖履带吊车进行安装,但施工现场有40多处紧邻密集的高压线,这极大地限制了履带吊车的操作空间与安全性。加之存在3公里管线坡度大于6%,进一步加剧了履带吊车施工的难度与不便。鉴于这些问题,项目部着手研发一台全智能PCCP管安装一体化台车,以克服现有施工障碍,确保施工高效安全进行。”项目总工程师于松聆介绍。初创阶段,在会议室的长桌旁,大家围坐一起,小组成员头脑风暴,各抒己见,创意火花四溅。有人提议:“我们可以尝试采用轮胎式台车。”然而,这一想法很快就被否决了。“不行,轮胎接触面太小,广东地区的土质松软,地基承载力太差,恐怕难以支撑。”另一人随即提出新的思路:“那拖拉式怎么样呢?”但立刻有人指出其不足:“牵引式无法适用砂垫层基座,恐怕无法满足我们的施工需求。”他们继续深入思考,突然有人灵机一动:“我们可以借鉴钢管对接的设备,结合履带吊车的优势,设计出一款全智能PCCP管安装一体化台车!”这个提议立刻得到了大家的热烈响应。会议室里,大家你一言我一语,纷纷发表自己的见解和意见。在激烈的讨论中,一个初步的设计方案逐渐浮出水面。团队成员们激动不已,立刻投入紧张的设计工作中。时间一天天过去,终于,在去年八月的某一天,三维模型成功出炉。看着眼前的成果,大家欢呼雀跃,仿佛看到了曙光。
当台车模型雏形初现,一系列新的挑战便如潮水般涌来。尤为突出的是,台车的重量达到了41.5吨,而需埋设的最大节段管道更是重达72.5吨。广东地区土质松软、地基承载力仅为100千帕的现实,设计团队不得不再次进行设计优化。在反复验算与推敲的过程中,一个关键问题浮出水面:原设计中履带吊的宽度仅为60公分,这样的设计在地基承载力较弱的条件下,承载力明显不足。技术团队最终决定将履带的宽度增加至70公分,长度7米,大幅提升台车的承载力。
在进行台车运行动画设计时,发现基坑宽度有限,如果用抓手“抱住”PCCP管安装,机器在完成任务后将无法顺利抽离。面对这一棘手问题,经过数次的讨论与尝试,一个创新的解决方案逐渐浮出水面——设计4个顶托。这4个顶托,如同四个坚实的支点,从内部稳稳地托住管道。它们不仅确保了管道在对接过程中的稳定性,更为关键的是,为机器的抽离留出了足够的空间。最终,当动画中的台车缓缓运行,4个顶托精准地定位并稳定住管道,机器在成功完成对接后顺利抽离的那一刻,大家满怀期待地迈入了试运行阶段。实践的道路也不都是坦途,尤其是在台车对管的精密操作中,又遇到一个棘手的问题——顶推力不足。面对这一困境,团队创新性地提出在两根关键管道之间增设坚固的横梁。这一巧妙设计不仅显著增强了结构的稳定性,更如同为系统注入了强劲的动力,大幅提升了顶推力,让每一次对管都变得稳健而有力。今年8月26日,全智能PCCP管安装一体化台车顺利投入使用。于松聆介绍:“全智能PCCP管安装一体化台车采用高强度材料制造,由车架、左右履带行走机构、发动机动力单元、顶升及横移机构、液压系统、电控系统等组成。”
“整车尺寸8200*5770毫米,配备240千瓦发动机,自重41吨,额定载重量75吨,两条行走履带的泵和马达独立分别控制,再加4组顶升机构、4组横移机构,在增加载重能力的同时,可灵活做出转向、横移、垂直等动作,搭配其满载爬坡和容许变坡能力,可轻松应对大坡度、高压线下等复杂地形和有限空间作业。”
在繁忙的工程建设现场,工作人员通过无线遥控器操控全智能PCCP管安装一体化台车正进行埋管作业,遥控器屏幕实时显示运行数据。它集成智能导航与控制系统,自主定位,精准对接PCCP管道,高效完成任务。智能化操作大大减少了人工干预,提升了作业效率与质量。同时,其灵活的操作在狭窄空间中游刃有余,确保作业安全无虞。目前全智能PCCP管安装一体化台车已成功铺设了42节PCCP管,总长度达210米。相比传统台车,功效提高了30%,预计累计节约费用约450万元。
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