鋼結構技術(shù)論文
中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
摘 要：近年來(lái)，隨著(zhù)機械自動(dòng)化的不斷完善，企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來(lái)越多的企業(yè)認識到物流系統的改善與合理性對企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低成本是非常重要。因此，作為物流系統樞紐的自動(dòng)化立體倉庫將快速發(fā)展，從而使自動(dòng)化立體倉庫中起重堆垛設備的安裝要求不斷提高。為了滿(mǎn)足堆垛機的安裝要求，本文主要對某鋁業(yè)高架倉內堆垛機軌道的安裝施工進(jìn)行總結，詳細地說(shuō)明軌道的安裝施工工藝，以及多點(diǎn)測量跟蹤法和鋁熱焊接法如何保證軌道的安裝精度和焊接質(zhì)量。本工程采用此項技術(shù)完全滿(mǎn)足國內外軌道安裝的精度和質(zhì)量，并為類(lèi)似工程的施工提供可行性參考。
關(guān)鍵詞：高速無(wú)縫軌道；安裝施工；堆垛機；鋁熱焊；精度高；上下雙軌；錨栓孔洞
1 工程概況
1.1 概述
某鋁業(yè)高架倉是用于存儲不同規格鋁卷，高架倉總長(cháng)221.78m，寬17.6m，高41.7m，主要包括鋼結構廠(chǎng)房、高速堆垛機及其它附屬設施等，是一個(gè)鋁卷物流系統的全自動(dòng)化立體式倉庫。高架倉內部設置850個(gè)鋁卷支座，每個(gè)支座最大承載力為10T，是全國結構最大、性能最先近的高架倉。堆垛機是高架倉中最重要的起重堆垛設備，可以進(jìn)行三維（x軸、y軸、z軸）空間運動(dòng)，水平運行速度最高達300m/min，起升速度高達120m/min，貨叉伸縮速度達50m/min。
高架倉內設有兩條堆垛機地面支承軌道（下軌道）和兩條高空導向軌道（上軌道），分別安裝在高架倉的兩個(gè)堆垛機巷道內。軌道一種類(lèi)型在鋼結構廠(chǎng)房屋頂部位，安裝標高為+41.2m，單軌長(cháng)度為213.5m，主要起導向作用，采用熱扎H型鋼工廠(chǎng)加工現場(chǎng)拼焊方式，被稱(chēng)為導向軌道；另一種類(lèi)型在高架倉堆垛機巷道地面部位，安裝標高為-2.1m，單軌長(cháng)度為207.2m，主要起支承作用，采用專(zhuān)用軌道（QU120）現場(chǎng)拼焊方式，被稱(chēng)為高速行駛軌道。
堆垛機上下軌道同步安裝，下軌道安裝調整優(yōu)先，隨后以下軌道和地面測量基準為參考基準調整上軌道。上下軌道分別由多段軌道對接而成，上軌道每段長(cháng)為12米，重為0.28噸，總重為10.1噸；下軌道每段長(cháng)為10米，重為1.2噸，總重為50.5噸。所有軌道均采用人工搬運和小型卷?yè)P機垂直提升方式進(jìn)行安裝，采用手工電弧焊（上軌道）和鋁熱焊（下軌道）兩種方式對軌道接頭進(jìn)行焊接。安裝和調整過(guò)程中由專(zhuān)業(yè)測量人員進(jìn)行跟蹤監測圖1。
圖1 高架堆垛機軌道分布(鋁業(yè)堆垛機軌道安裝施工)
1.2 堆垛機軌道安裝要求
1) 高速行駛軌道均采用專(zhuān)用QU120軌道；
2) 導向軌道均采用熱扎H型鋼拼焊；
3) 軌道的安裝固定形式為栓焊組合；
4) 軌道接頭形式為全熔透焊接（100%UT）；
5) 軌道接頭不允許位于墊板表面；
6) 軌道不允許采用火焰切割方式；
7) 軌道的設計、施工、檢測采用德國標準；
8) 軌道安裝精度符合設計要求。
表1 軌道安要精度表
2 堆垛機軌道安裝工藝
2.1 工藝擬定
本工程堆垛機軌道屬于高速無(wú)縫軌道，其安裝要求較高。為了保證軌道安裝的質(zhì)量，根據高架倉堆垛機軌道的設計及相關(guān)要求，同時(shí)分析施工現場(chǎng)的施工條件和作業(yè)環(huán)境，特擬定出符合本工程軌道各階段施工的專(zhuān)項工藝。
2.2 工藝流程見(jiàn)圖2
圖2 工藝流程(鋁業(yè)堆垛機軌道安裝施工)
3 堆垛機軌道安裝技術(shù)
3.1 導向軌道施工
3.1.1 軌道吊裝
導向軌道位于高架倉堆垛機巷道頂部，軌道吊裝時(shí)無(wú)法采用吊機作業(yè)。經(jīng)過(guò)綜合考濾，采取安裝高空操作平臺和安全生命線(xiàn)，利用卷?yè)P機和滑輪組合工裝（通用方法）從高架倉一端向另一端進(jìn)行逐根吊裝。
3.1.2 軌道調整及跟蹤測量
每條軌道吊裝一半后，軌道的調整及測量從吊裝起點(diǎn)開(kāi)始遂段多點(diǎn)跟蹤，實(shí)現吊裝與調整同步施工。利用全站儀、經(jīng)緯儀、激光垂直儀、油桶吊墜等工機具進(jìn)行跟蹤測量，調整與測量同步進(jìn)行圖3。
圖3 導向軌道測量示意圖(鋁業(yè)堆垛機軌道安裝施工)
3.2 高速行駛軌道施工
3.2.1 錨栓預留孔洞復測
高架倉基礎由土建單位施工，包括所有鋼結構和設備工程的預留孔洞和測量基準。軌道安裝前必須對預留孔洞的定位、深度和測量基準進(jìn)行復測，如有誤差需上報監理和業(yè)主進(jìn)行修正。將預留孔洞的最終復測數據上報監理，批準后對每個(gè)孔洞進(jìn)行徹底清理，取出灌漿模板（波紋管），清洗內部雜質(zhì)等。
3.2.2 軌道排版放樣
同設計、業(yè)主、監理單位協(xié)商，堆垛機高速行駛軌道采用長(cháng)度為12m的QU120專(zhuān)用軌道。由于軌道出廠(chǎng)后會(huì )造成變形等缺陷，為了滿(mǎn)足此軌道的安裝要求，根據每條軌道的總長(cháng)度、單根軌道的有限長(cháng)度及錨栓墊板位置等內容進(jìn)行電腦放樣，確定出每根軌道的有限長(cháng)度和每根軌道的安裝位置及編號等詳細內容。
圖4 QU120軌道進(jìn)場(chǎng)檢測(鋁業(yè)堆垛機軌道安裝施工)
3.2.3 軌道安裝
軌道安裝作業(yè)區域位于高架倉基坑內（標高-2.1米），起重設備無(wú)法進(jìn)入施工區域，因此每根軌道需經(jīng)人工二次轉運至安位置。采用小型工裝（液壓推車(chē)等）進(jìn)行運輸和調整。
安裝步驟：
第一步：安裝軌道臨時(shí)支承架
利用型鋼焊接簡(jiǎn)易支承架，在軌道軸線(xiàn)上兩錨栓位置中間，使用膨脹螺栓固定軌道臨時(shí)支承架，并調整支承的標高。每段軌道（焊接前）下表面至少設置5個(gè)臨時(shí)支承架，杜絕軌道下?lián)?，保證軌道的直線(xiàn)度。
第二步：組裝錨栓墊板組件
接照安裝順序，將錨栓墊板組件依次組裝，調整好支承螺母的位置。組裝好的錨栓墊板組件置于每個(gè)預留孔洞內。
圖5 錨栓墊板組件組裝
第三步：軌道二次轉運
軌道經(jīng)人工二次轉運至安裝位置。利用多臺小型液壓推車(chē)遂根運送軌道，直接放于軌道支承架表面。
圖6 軌道轉運及擺放(鋁業(yè)堆垛機軌道安裝施工)
第四步：安裝錨栓墊板組件
軌道放于軸線(xiàn)臨時(shí)支承架后，將所有錨栓組件與軌道連接，使錨栓初擰后基本位于預留孔洞中心。
圖7 錨柱墊板與軌道連接
第五步：軌道初調
利用液壓推車(chē)和移動(dòng)門(mén)式鋼架作為工裝，遂點(diǎn)調整軌道直線(xiàn)度，使每點(diǎn)的偏差均在5mm范圍內。
圖8 軌道初調(鋁業(yè)堆垛機軌道安裝施工)
第六步：軌道測量點(diǎn)標記
每條軌道的上表面需標記出多個(gè)測量點(diǎn)（軌道兩頭各一個(gè)，每隔500mm一個(gè)點(diǎn)），所有測量點(diǎn)均位于軌道上表面中軸線(xiàn)上，標記點(diǎn)用油漆筆進(jìn)行標記。此標記點(diǎn)控制軌道上表面的空中位置。
圖9 軌道測量點(diǎn)標記
第七步：錨栓孔洞灌漿
檢查每個(gè)錨栓和墊板的標高調整合格。開(kāi)始清理錨栓孔洞內雜質(zhì)，用清水濕潤孔臂，通過(guò)斜漏斗灌注無(wú)收縮混凝土，分多次灌注混凝土，使孔洞灌滿(mǎn)為止，需按時(shí)對已灌注的混凝土灑水保養。
第八步：軌道接頭焊接
為了滿(mǎn)足設計要求，根據施工現場(chǎng)條件和環(huán)境，QU120軌道接頭均采用鋁熱焊接方法。嚴格按照工藝要求操作。
1）軌道接頭焊接工藝.
圖10 工藝流程圖
2）軌道接頭焊接施工.
a.焊接前準備
根據QU120軌道的相關(guān)尺寸選擇專(zhuān)用砂模和工機具，按照焊接要求選擇相應的焊劑。
b.軌道調整測量
使用全站儀、經(jīng)緯儀等測量?jì)x器時(shí)刻跟蹤軌道調整點(diǎn)。軌道接頭焊縫應嚴格控制在23mm-27mm之間。
c.軌道接頭準備
焊接接頭調整好后，用鋼絲刷或打磨機清理接頭的端面，去除氧化物；檢查端部尺寸及軌道端頭有無(wú)裂縫。
圖11 軌道接頭焊前處理
d.砂模安裝.
砂模安裝前應將兩側的砂模在鋼軌上輕輕摩擦，以使其與軌道結合緊密。所有影響砂模精確定位的斷面缺陷（如毛刺）必須去除。砂模的中心線(xiàn)與軌道接頭的軸線(xiàn)必須在同一直線(xiàn)上。在砂模的出料口及夾具螺紋處抹上防漏泥。
圖12 砂模安裝
e.軌道接頭加熱.
加熱是一個(gè)非常重要的過(guò)程，也是鋁熱焊接的重要工藝因素，其作用在于清除砂模中殘留濕氣含量和提高軌道及砂模的溫度。在加熱的過(guò)程中應記錄軌道的溫度，觀(guān)察各縫隙上的防漏泥是否有裂紋或脫脫落。
圖13 焊縫和砂模加熱
f.焊劑點(diǎn)燃反應及鋼水澆注.
圖14 焊劑燃燒及澆注
g.砂模拆除及余量切割
在澆注5分鐘后，移走廢渣盤(pán)、坩堝、拆除砂模，澆注6分鐘后，將多余的焊料切除。
圖15 焊接余量切割
h.軌道接頭焊后打磨
軌道接頭焊后打磨分為冷熱兩種情況，在不同時(shí)間打磨可降底工作強度。打磨時(shí)應邊打磨邊測量，以免過(guò)度打磨造成底接頭。
圖16 軌道焊縫打磨
i.無(wú)損檢測
軌道焊接完成后，利用磨機將焊接處打磨光滑，采用超聲波無(wú)損檢測對焊縫進(jìn)行檢測，詳細檢測和記錄每條軌道焊縫的焊接情況，確保每條焊縫符合焊接要求。
第九步：軌道調整測量（精調）
軌道焊接完成，對其進(jìn)行二次調整（精調），使軌道的每個(gè)標記點(diǎn)都符合設計要求。
圖17 軌道精調
第十步：錨栓終擰及墊板焊接
利用扭矩扳手對錨栓進(jìn)行終擰，使每個(gè)螺母的扭力都符合設計值。最后將壓板與墊板進(jìn)行三面圍焊。
第十一步：錨栓點(diǎn)二次灌漿
根據錨栓點(diǎn)混凝土承臺規格尺寸，在每個(gè)錨栓點(diǎn)處利用木條制作簡(jiǎn)易木模，將無(wú)糾縮混凝土攪拌均勻后倒入木模，按時(shí)灑水保養已灌混凝土承臺。
圖18 錨栓點(diǎn)二次灌漿(鋁業(yè)堆垛機軌道安裝施工)
4 結 論
本工程完全按照上述軌道安裝技術(shù)進(jìn)行施工，提高了軌道安裝的施工效率，最終使堆垛機上下軌道的安裝精度和焊接質(zhì)量完全符合設計要求，一次性通過(guò)德國監理的驗收。經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐證明，本技術(shù)在類(lèi)似工程中是一項值得推廣的可行性施工技術(shù)。
圖19 堆垛機下軌道安裝完成
參考文獻
[1] 孫軍等 主編. 《高速高加速巷道堆垛機水平行走機構設計》， 沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2009
[2] 劉志軍 主編. 《2008全國鋼結構學(xué)術(shù)年會(huì )論文集》. 合肥 工業(yè)建筑雜志社出版， 2008
[3] 劉昌祺 董良 《自動(dòng)化立體倉庫的設計》.北京 機械工業(yè)出版社， 2004
[4] 《鋼結構設計規范（GB50017-2003）》. 北京 中國建筑工業(yè)出版， 2003
[5] 楊來(lái)順 主編. 《鋼軌焊接》. 北京 中國鐵道出版社，2000
[6] 張殿明 楊明 主編. 《無(wú)縫線(xiàn)路理論與新技術(shù)》. 北京 中國鐵道出版社， 1997
（中機建重型鋼結構制造有限公司，中山 528437）
|
： 