南水北调中线工程电动葫芦检修平台设计研究

朱志伟

(南水北调中线信息科技有限公司，北京 100038)

电动葫芦作为常规起重设备在南水北调中线工程中有着广泛应用，其中，单梁电动葫芦配合抓梁完成检修闸门的启闭工作，双梁电动葫芦主要分布于弧形闸室，负责完成一些相关辅助起重工作。

电动葫芦一般安装在距地面高4～8m的轨道梁上，维护保养时通常采用搭设脚手架或架设悬梯的方式，由于闸室布局紧凑，直接影响到脚手架和悬梯的稳固性。此外，电动葫芦维护保养频繁，搭设脚手架方式过于耗费人力物力，而搭设悬梯方式则对工作效率有很大影响。

为保证工作安全，提高工作效率与舒适性，进行了南水北调中线工程电动葫芦检修平台设计。此次设计的检修平台主体采用操作平台与折叠爬梯组成的机械结构型式，根据建筑物类型及功能要求，将检修平台分为双立柱固定、单立柱固定和共用检修平台三种类型。

1 方案比选

对闸室布置、工作强度、制造成本等因素进行综合考量，检修平台设计方案初步选定液压、螺杆与机械三种结构型式。

液压检修平台依靠液压传动原理，采用剪叉式结构，具有稳定性高、重量轻、操作简单、作业面大等优点，且设备安装可移动式底盘，能够适应不同位置的作业要求，但设备占用空间较大，易产生油污。

螺杆检修平台依靠螺杆传动原理，采用四柱式结构，可自由升降，具有无污染、结构简单、成本低、定位精度高等优点，但整体安装结构大，传动效率低，不适合多人同时进行检修工作。

机械检修平台采用钢结构操作平台与爬梯组成的结构型式，操作平台安装于建筑物顶部空间，其中，爬梯下半部采取可折叠设计，并贴壁安装，从而减少对建筑物地面空间的影响。该检修平台具有强度高、重量轻、使用方便、稳定可靠等优点，且对于电源没有依赖性。

因南水北调中线工程沿线建筑物具体尺寸参数不一，故检修平台需具备一定的通用性，且在一些弧形闸室中存在两台电动葫芦共用一个检修平台的情况，故根据各方案优缺点，本着高安全性、高作业舒适性、低制造成本的原则，经过研究讨论，决定采用机械检修平台方案。

2 检修平台设计

南水北调中线工程沿线建筑物较多，每座建筑物的结构类型与尺寸参数都存在一定差异，故根据检修平台结构型式与使用特点，将其划分为双立柱固定、单立柱固定和共用检修平台三种类型，并选取标志性建筑物进行检修平台设计。

根据维护人员数量以及检修工具重量，检修平台设计为单侧最大载荷3000N，最多可容纳3人同时工作。根据《机械设计手册》，以身高1.75m男性站立工作最佳舒适度为标准，确定检修平台垂直布置于电动葫芦轨道梁下方1200mm处，护栏高度为1050mm。

2.1 双立柱固定检修平台典型设计

以山庄河倒虹吸进口检修闸为例进行双立柱固定检修平台设计。检修闸室立柱尺寸为0.6m×0.6m(长×宽)，两个立柱净间距为3.3m，见图1。以闸室现浇混凝土立柱作为受力构件，将折叠爬梯与操作平台分别安装在立柱相邻两侧。

图1 山庄河倒虹吸进口检修闸结构型式 (单位:mm)

检修平台主要由操作平台一、操作平台二、活动通道桥架、平台支撑架、折叠爬梯组成，具体结构见图2。

图2 双立柱固定检修平台结构

操作平台一、二为对称结构，由主框架、面板、安全护栏组成，外形尺寸为1050mm×1500mm(长×宽)。主框架采用Q235B角钢焊接结构，主框架梁材料选用5号槽钢，与主框架焊接连接，操作平台工作平面上铺设4mm厚铝合金花纹板，采用铆接固定，平台通过支撑架与立柱用支架双帽螺栓连接形成稳固结构。安全护栏采用不锈钢管焊接结构，其中，扶手采用外径50mm、壁厚2mm不锈钢管，立柱和横杆采用外径34mm、壁厚3.2mm不锈钢管，横杆与上、下构件的间距不大于380mm。

活动通道桥架负责连接操作平台一、二，其结构型式与操作平台类似，由主框架、面板和拉杆组成。主框架主材选用Q235B型钢，主框架梁材料选用5号槽钢，工作平面上铺设4mm厚铝合金花纹板，外形尺寸为600mm×1050mm(长×宽)。拉杆选用φ20的圆钢，不使用时嵌入桥架面板里面。活动通道桥架通过合页固定在操作平台一上，可以竖起作为护栏使用，也可放倒后搭接在平台上，形成桥架，起连通作用。

支撑架由平台抱柱支架、支架斜撑、抱柱支架、支架双帽螺栓组成，平台抱柱支架、支架斜撑、抱柱支架材料均选用Q235B型钢，以焊接形式连接在一起，通过支架双帽螺栓固定在建筑物立柱上。考虑到立柱平面不平整可能导致支架双帽螺栓无法紧密抱柱，故在平台抱柱支架和抱柱支架安装后，使用高强度膨胀螺栓进行加固连接。

爬梯材料选用高强度铝合金，两侧设立安全扶手。爬梯上半段为直梯形式，端部通过铰接座固定在墙梁上；下半段为可折叠形式，使用时将扶梯的折叠部分伸开，便于检修人员上下，不使用时将折叠部分缩入，使整架爬梯与墙梁平行悬挂，爬梯收放过程见图3。根据《机械设计手册》，确定爬梯最佳斜度为73°，踏步宽度为400mm，踏板距离为330mm。

图3 折叠爬梯收放过程

2.2 共用检修平台典型设计

河南分局黄河北段及河北分局全线在弧形闸室上方设置有双梁电动葫芦，弧形闸室下游为检修闸室，内设单梁电动葫芦，双梁电动葫芦与单梁电动葫芦垂直高度相差1.7m，建筑物结构见图4。考虑两台设备共用一组检修平台的情况，现以山庄河倒虹吸出口控制闸为例进行共用检修平台设计。

图4 山庄河倒虹吸出口控制闸结构型式 (单位:mm)

山庄河倒虹吸出口控制闸室与检修闸室中间的混凝土立柱尺寸为0.6m×0.8m(长×宽)，两个立柱净间距为3.25m。以建筑物现浇混凝土立柱作为受力构件，将整个检修平台托起固定在高程107.68m处，考虑双梁电动葫芦检修，设置双梁电动葫芦检修操作平台，将其固定在高程109.38m处。

检修平台主要由操作平台一、操作平台二、操作平台三、活动通道桥架、折叠爬梯、绕柱爬梯组成，具体结构见图5。

图5 共用检修平台结构

操作平台三垂直布置于双梁电动葫芦轨道梁下方1200mm处，安装于双梁电动葫芦侧。平台三通过绕柱爬梯与平台一连接，绕柱爬梯材料选用Q235B型钢，踏板与两侧主梁采用焊接形式，爬梯两端通过铆接形式与平台一、平台三相固定，设计倾角为73°，踏步宽度为300mm，踏板距离为270mm。

2.3 单立柱固定检修平台典型设计

南水北调中线工程部分建筑物立柱间距过大，检修平台无法采用双立柱固定型式，故只能采用单立柱固定型式。闸室混凝土立柱尺寸为0.6m×0.6m(长×宽)，立柱两侧为墙体，检修平台采用半包围固定方案。

检修平台主要由操作平台、折叠爬梯组成。各部件设计方案与双立柱固定检修平台相同，操作平台外形尺寸为800mm×1500mm(长×宽)，检修平台主体通过抱柱支架采用半包围形式进行固定，折叠爬梯通过铰接座固定在侧墙上，具体结构见图6。

图6 单立柱固定检修平台结构

共用检修平台各部件设计方案与双立柱固定检修平台相同，操作平台一外形尺寸为900×2300mm(长×宽)，操作平台二外形尺寸为800mm×1500mm(长×宽)，操作平台三外形尺寸为800×1600mm(长×宽)，活动通道桥架外形尺寸为600mm×1050mm(长×宽)。其中，操作平台一、二用于单梁电动葫芦检修，操作平台三用于双梁电动葫芦检修。

3 检修平台通用设计

3.1 金属构件防腐设计

为延长检修平台金属构件使用寿命，金属构件在实施防腐涂装前，先进行喷射防锈处理，其表面清洁度应符合Sa2.5级，除锈后表面粗糙度应达到40～150μm。

金属构件采用金属喷涂、涂料封闭综合式防腐。喷涂的技术要求按照相关规范条款执行，对无需喷涂的加工面应加以保护。金属喷涂干膜总厚度不小于340μm。金属涂层表面所涂刷的封闭漆应黏度较低，以便于渗入到金属涂层孔隙中去。金属喷涂的涂料选用优质产品，其品种、层数、涂膜厚度见表1。

表1 金属喷涂的涂料品种、层数、涂膜厚度

3.2 防雷电设计

安装在露天建筑中的检修平台应进行防雷电保护。检修平台应采用2根接地线缆与行车接地部位可靠连接，连接部位采用螺栓连接。安装完成后进行电阻阻值测试，电阻阻值应满足相关规范规程要求且不大于原建筑物接地设计。检修平台每一接地线应以单独分支线接于行车接地部位，禁止数个部件串接后接于接地干线上。检修平台金属部件应通过接地网与所有的钢筋相互连接形成可靠的电气通路。

4 结 语

针对电动葫芦检修不便的问题，设计了南水北调中线工程电动葫芦检修平台。根据建筑物结构型式及使用需求，设计了三种检修平台方案以适应不同工作场合，主体均采用由平台、爬梯组成的机械结构型式。设计方案分别在渠首分局和北京分局进行了试验，结果证明，南水北调中线工程电动葫芦检修平台具有安全性高、工作便利、易维护等优点，能够有效降低工人劳动强度，提高检修效率。