南水北調中線工程電動葫蘆檢修平臺設計研究

朱志偉

(南水北調中線信息科技有限公司，北京 100038)

電動葫蘆作為常規起重設備在南水北調中線工程中有著廣泛應用，其中，單梁電動葫蘆配合抓梁完成檢修閘門的啟閉工作，雙梁電動葫蘆主要分布于弧形閘室，負責完成一些相關輔助起重工作。

電動葫蘆一般安裝在距地面高4～8m的軌道梁上，維護保養時通常采用搭設腳手架或架設懸梯的方式，由于閘室布局緊湊，直接影響到腳手架和懸梯的穩固性。此外，電動葫蘆維護保養頻繁，搭設腳手架方式過于耗費人力物力，而搭設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，進行了南水北調中線工程電動葫蘆檢修平臺設計。此次設計的檢修平臺主體采用操作平臺與折疊爬梯組成的機械結構型式，根據建筑物類型及功能要求，將檢修平臺分為雙立柱固定、單立柱固定和共用檢修平臺三種類型。

1 方案比選

對閘室布置、工作強度、制造成本等因素進行綜合考量，檢修平臺設計方案初步選定液壓、螺桿與機械三種結構型式。

液壓檢修平臺依靠液壓傳動原理，采用剪叉式結構，具有穩定性高、重量輕、操作簡單、作業面大等優點，且設備安裝可移動式底盤，能夠適應不同位置的作業要求，但設備占用空間較大，易產生油污。

螺桿檢修平臺依靠螺桿傳動原理，采用四柱式結構，可自由升降，具有無污染、結構簡單、成本低、定位精度高等優點，但整體安裝結構大，傳動效率低，不適合多人同時進行檢修工作。

機械檢修平臺采用鋼結構操作平臺與爬梯組成的結構型式，操作平臺安裝于建筑物頂部空間，其中，爬梯下半部采取可折疊設計，并貼壁安裝，從而減少對建筑物地面空間的影響。該檢修平臺具有強度高、重量輕、使用方便、穩定可靠等優點，且對于電源沒有依賴性。

因南水北調中線工程沿線建筑物具體尺寸參數不一，故檢修平臺需具備一定的通用性，且在一些弧形閘室中存在兩臺電動葫蘆共用一個檢修平臺的情況，故根據各方案優缺點，本著高安全性、高作業舒適性、低制造成本的原則，經過研究討論，決定采用機械檢修平臺方案。

2 檢修平臺設計

南水北調中線工程沿線建筑物較多，每座建筑物的結構類型與尺寸參數都存在一定差異，故根據檢修平臺結構型式與使用特點，將其劃分為雙立柱固定、單立柱固定和共用檢修平臺三種類型，并選取標志性建筑物進行檢修平臺設計。

根據維護人員數量以及檢修工具重量，檢修平臺設計為單側最大載荷3000N，最多可容納3人同時工作。根據《機械設計手冊》，以身高1.75m男性站立工作最佳舒適度為標準，確定檢修平臺垂直布置于電動葫蘆軌道梁下方1200mm處，護欄高度為1050mm。

2.1 雙立柱固定檢修平臺典型設計

以山莊河倒虹吸進口檢修閘為例進行雙立柱固定檢修平臺設計。檢修閘室立柱尺寸為0.6m×0.6m(長×寬)，兩個立柱凈間距為3.3m，見圖1。以閘室現澆混凝土立柱作為受力構件，將折疊爬梯與操作平臺分別安裝在立柱相鄰兩側。

圖1 山莊河倒虹吸進口檢修閘結構型式 (單位:mm)

檢修平臺主要由操作平臺一、操作平臺二、活動通道橋架、平臺支撐架、折疊爬梯組成，具體結構見圖2。

圖2 雙立柱固定檢修平臺結構

操作平臺一、二為對稱結構，由主框架、面板、安全護欄組成，外形尺寸為1050mm×1500mm(長×寬)。主框架采用Q235B角鋼焊接結構，主框架梁材料選用5號槽鋼，與主框架焊接連接，操作平臺工作平面上鋪設4mm厚鋁合金花紋板，采用鉚接固定，平臺通過支撐架與立柱用支架雙帽螺栓連接形成穩固結構。安全護欄采用不銹鋼管焊接結構，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、下構件的間距不大于380mm。

活動通道橋架負責連接操作平臺一、二，其結構型式與操作平臺類似，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號槽鋼，工作平面上鋪設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，不使用時嵌入橋架面板里面。活動通道橋架通過合頁固定在操作平臺一上，可以豎起作為護欄使用，也可放倒后搭接在平臺上，形成橋架，起連通作用。

支撐架由平臺抱柱支架、支架斜撐、抱柱支架、支架雙帽螺栓組成，平臺抱柱支架、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致支架雙帽螺栓無法緊密抱柱，故在平臺抱柱支架和抱柱支架安裝后，使用高強度膨脹螺栓進行加固連接。

爬梯材料選用高強度鋁合金，兩側設立安全扶手。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，使用時將扶梯的折疊部分伸開，便于檢修人員上下，不使用時將折疊部分縮入，使整架爬梯與墻梁平行懸掛，爬梯收放過程見圖3。根據《機械設計手冊》，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 共用檢修平臺典型設計

河南分局黃河北段及河北分局全線在弧形閘室上方設置有雙梁電動葫蘆，弧形閘室下游為檢修閘室，內設單梁電動葫蘆，雙梁電動葫蘆與單梁電動葫蘆垂直高度相差1.7m，建筑物結構見圖4。考慮兩臺設備共用一組檢修平臺的情況，現以山莊河倒虹吸出口控制閘為例進行共用檢修平臺設計。

圖4 山莊河倒虹吸出口控制閘結構型式 (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)，兩個立柱凈間距為3.25m。以建筑物現澆混凝土立柱作為受力構件，將整個檢修平臺托起固定在高程107.68m處，考慮雙梁電動葫蘆檢修，設置雙梁電動葫蘆檢修操作平臺，將其固定在高程109.38m處。

檢修平臺主要由操作平臺一、操作平臺二、操作平臺三、活動通道橋架、折疊爬梯、繞柱爬梯組成，具體結構見圖5。

圖5 共用檢修平臺結構

操作平臺三垂直布置于雙梁電動葫蘆軌道梁下方1200mm處，安裝于雙梁電動葫蘆側。平臺三通過繞柱爬梯與平臺一連接，繞柱爬梯材料選用Q235B型鋼，踏板與兩側主梁采用焊接形式，爬梯兩端通過鉚接形式與平臺一、平臺三相固定，設計傾角為73°，踏步寬度為300mm，踏板距離為270mm。

2.3 單立柱固定檢修平臺典型設計

南水北調中線工程部分建筑物立柱間距過大，檢修平臺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)，立柱兩側為墻體，檢修平臺采用半包圍固定方案。

檢修平臺主要由操作平臺、折疊爬梯組成。各部件設計方案與雙立柱固定檢修平臺相同，操作平臺外形尺寸為800mm×1500mm(長×寬)，檢修平臺主體通過抱柱支架采用半包圍形式進行固定，折疊爬梯通過鉸接座固定在側墻上，具體結構見圖6。

圖6 單立柱固定檢修平臺結構

共用檢修平臺各部件設計方案與雙立柱固定檢修平臺相同，操作平臺一外形尺寸為900×2300mm(長×寬)，操作平臺二外形尺寸為800mm×1500mm(長×寬)，操作平臺三外形尺寸為800×1600mm(長×寬)，活動通道橋架外形尺寸為600mm×1050mm(長×寬)。其中，操作平臺一、二用于單梁電動葫蘆檢修，操作平臺三用于雙梁電動葫蘆檢修。

3 檢修平臺通用設計

3.1 金屬構件防腐設計

為延長檢修平臺金屬構件使用壽命，金屬構件在實施防腐涂裝前，先進行噴射防銹處理，其表面清潔度應符合Sa2.5級，除銹后表面粗糙度應達到40～150μm。

金屬構件采用金屬噴涂、涂料封閉綜合式防腐。噴涂的技術要求按照相關規范條款執行，對無需噴涂的加工面應加以保護。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質產品，其品種、層數、涂膜厚度見表1。

表1 金屬噴涂的涂料品種、層數、涂膜厚度

3.2 防雷電設計

安裝在露天建筑中的檢修平臺應進行防雷電保護。檢修平臺應采用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。安裝完成后進行電阻阻值測試，電阻阻值應滿足相關規范規程要求且不大于原建筑物接地設計。檢修平臺每一接地線應以單獨分支線接于行車接地部位，禁止數個部件串接后接于接地干線上。檢修平臺金屬部件應通過接地網與所有的鋼筋相互連接形成可靠的電氣通路。

4 結 語

針對電動葫蘆檢修不便的問題，設計了南水北調中線工程電動葫蘆檢修平臺。根據建筑物結構型式及使用需求，設計了三種檢修平臺方案以適應不同工作場合，主體均采用由平臺、爬梯組成的機械結構型式。設計方案分別在渠首分局和北京分局進行了試驗，結果證明，南水北調中線工程電動葫蘆檢修平臺具有安全性高、工作便利、易維護等優點，能夠有效降低工人勞動強度，提高檢修效率。