摘 要：近年來(lái)，隨著機(jī)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(rèn)識(shí)到物流系統(tǒng)的改善與合理性對(duì)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(tǒng)樞紐的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)將快速發(fā)展，從而使自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中起重堆垛設(shè)備的安裝要求不斷提高。為了滿足堆垛機(jī)的安裝要求，本文主要對(duì)某鋁業(yè)高架倉(cāng)內(nèi)堆垛機(jī)軌道的安裝施工進(jìn)行總結(jié)，詳細(xì)地說(shuō)明軌道的安裝施工工藝，以及多點(diǎn)測(cè)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(xiàng)技術(shù)完全滿足國(guó)內(nèi)外軌道安裝的精度和質(zhì)量，并為類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(jī)；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(cāng)是用于存儲(chǔ)不同規(guī)格鋁卷，高架倉(cāng)總長(zhǎng)221.78m，寬17.6m，高41.7m，主要包括鋼結(jié)構(gòu)廠房、高速堆垛機(jī)及其它附屬設(shè)施等，是一個(gè)鋁卷物流系統(tǒng)的全自動(dòng)化立體式倉(cāng)庫(kù)。高架倉(cāng)內(nèi)部設(shè)置850個(gè)鋁卷支座，每個(gè)支座最大承載力為10T，是全國(guó)結(jié)構(gòu)最大、性能最先近的高架倉(cāng)。堆垛機(jī)是高架倉(cāng)中最重要的起重堆垛設(shè)備，可以進(jìn)行三維（x軸、y軸、z軸）空間運(yùn)動(dòng)，水平運(yùn)行速度最高達(dá)300m/min，起升速度高達(dá)120m/min，貨叉伸縮速度達(dá)50m/min。
高架倉(cāng)內(nèi)設(shè)有兩條堆垛機(jī)地面支承軌道（下軌道）和兩條高空導(dǎo)向軌道（上軌道），分別安裝在高架倉(cāng)的兩個(gè)堆垛機(jī)巷道內(nèi)。軌道一種類型在鋼結(jié)構(gòu)廠房屋頂部位，安裝標(biāo)高為+41.2m，單軌長(zhǎng)度為213.5m，主要起導(dǎo)向作用，采用熱扎H型鋼工廠加工現(xiàn)場(chǎng)拼焊方式，被稱為導(dǎo)向軌道；另一種類型在高架倉(cāng)堆垛機(jī)巷道地面部位，安裝標(biāo)高為-2.1m，單軌長(zhǎng)度為207.2m，主要起支承作用，采用專用軌道（QU120）現(xiàn)場(chǎng)拼焊方式，被稱為高速行駛軌道。
堆垛機(jī)上下軌道同步安裝，下軌道安裝調(diào)整優(yōu)先，隨后以下軌道和地面測(cè)量基準(zhǔn)為參考基準(zhǔn)調(diào)整上軌道。上下軌道分別由多段軌道對(duì)接而成，上軌道每段長(zhǎng)為12米，重為0.28噸，總重為10.1噸；下軌道每段長(zhǎng)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(yùn)和小型卷?yè)P(yáng)機(jī)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(duì)軌道接頭進(jìn)行焊接。安裝和調(diào)整過(guò)程中由專業(yè)測(cè)量人員進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)圖1。
圖1 高架堆垛機(jī)軌道分布(鋁業(yè)堆垛機(jī)軌道安裝施工)
1.2 堆垛機(jī)軌道安裝要求
1) 高速行駛軌道均采用專用QU120軌道；
2) 導(dǎo)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(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)采用德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)；
8) 軌道安裝精度符合設(shè)計(jì)要求。
表1 軌道安要精度表
2 堆垛機(jī)軌道安裝工藝
2.1 工藝擬定
本工程堆垛機(jī)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(jù)高架倉(cāng)堆垛機(jī)軌道的設(shè)計(jì)及相關(guān)要求，同時(shí)分析施工現(xiàn)場(chǎng)的施工條件和作業(yè)環(huán)境，特?cái)M定出符合本工程軌道各階段施工的專項(xiàng)工藝。
2.2 工藝流程見(jiàn)圖2
圖2 工藝流程(鋁業(yè)堆垛機(jī)軌道安裝施工)
3 堆垛機(jī)軌道安裝技術(shù)
3.1 導(dǎo)向軌道施工
3.1.1 軌道吊裝
導(dǎo)向軌道位于高架倉(cāng)堆垛機(jī)巷道頂部，軌道吊裝時(shí)無(wú)法采用吊機(jī)作業(yè)。經(jīng)過(guò)綜合考濾，采取安裝高空操作平臺(tái)和安全生命線，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)和滑輪組合工裝（通用方法）從高架倉(cāng)一端向另一端進(jìn)行逐根吊裝。
3.1.2 軌道調(diào)整及跟蹤測(cè)量
每條軌道吊裝一半后，軌道的調(diào)整及測(cè)量從吊裝起點(diǎn)開(kāi)始遂段多點(diǎn)跟蹤，實(shí)現(xiàn)吊裝與調(diào)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(jī)具進(jìn)行跟蹤測(cè)量，調(diào)整與測(cè)量同步進(jìn)行圖3。
圖3 導(dǎo)向軌道測(cè)量示意圖(鋁業(yè)堆垛機(jī)軌道安裝施工)
3.2 高速行駛軌道施工
3.2.1 錨栓預(yù)留孔洞復(fù)測(cè)
高架倉(cāng)基礎(chǔ)由土建單位施工，包括所有鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備工程的預(yù)留孔洞和測(cè)量基準(zhǔn)。軌道安裝前必須對(duì)預(yù)留孔洞的定位、深度和測(cè)量基準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，如有誤差需上報(bào)監(jiān)理和業(yè)主進(jìn)行修正。將預(yù)留孔洞的最終復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)上報(bào)監(jiān)理，批準(zhǔn)后對(duì)每個(gè)孔洞進(jìn)行徹底清理，取出灌漿模板（波紋管），清洗內(nèi)部雜質(zhì)等。
3.2.2 軌道排版放樣
同設(shè)計(jì)、業(yè)主、監(jiān)理單位協(xié)商，堆垛機(jī)高速行駛軌道采用長(zhǎng)度為12m的QU120專用軌道。由于軌道出廠后會(huì)造成變形等缺陷，為了滿足此軌道的安裝要求，根據(jù)每條軌道的總長(zhǎng)度、單根軌道的有限長(zhǎng)度及錨栓墊板位置等內(nèi)容進(jìn)行電腦放樣，確定出每根軌道的有限長(zhǎng)度和每根軌道的安裝位置及編號(hào)等詳細(xì)內(nèi)容。
圖4 QU120軌道進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)(鋁業(yè)堆垛機(jī)軌道安裝施工)
3.2.3 軌道安裝
軌道安裝作業(yè)區(qū)域位于高架倉(cāng)基坑內(nèi)（標(biāo)高-2.1米），起重設(shè)備無(wú)法進(jìn)入施工區(qū)域，因此每根軌道需經(jīng)人工二次轉(zhuǎn)運(yùn)至安位置。采用小型工裝（液壓推車等）進(jìn)行運(yùn)輸和調(diào)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(diào)整支承的標(biāo)高。每段軌道（焊接前）下表面至少設(shè)置5個(gè)臨時(shí)支承架，杜絕軌道下?lián)?，保證軌道的直線度。
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(diào)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(yù)留孔洞內(nèi)。
圖5 錨栓墊板組件組裝
第三步：軌道二次轉(zhuǎn)運(yùn)
軌道經(jīng)人工二次轉(zhuǎn)運(yùn)至安裝位置。利用多臺(tái)小型液壓推車遂根運(yùn)送軌道，直接放于軌道支承架表面。
圖6 軌道轉(zhuǎn)運(yùn)及擺放(鋁業(yè)堆垛機(jī)軌道安裝施工)
第四步：安裝錨栓墊板組件
軌道放于軸線臨時(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(yù)留孔洞中心。
圖7 錨柱墊板與軌道連接
第五步：軌道初調(diào)
利用液壓推車和移動(dòng)門(mén)式鋼架作為工裝，遂點(diǎn)調(diào)整軌道直線度，使每點(diǎn)的偏差均在5mm范圍內(nèi)。
圖8 軌道初調(diào)(鋁業(yè)堆垛機(jī)軌道安裝施工)
第六步：軌道測(cè)量點(diǎn)標(biāo)記
每條軌道的上表面需標(biāo)記出多個(gè)測(cè)量點(diǎn)（軌道兩頭各一個(gè)，每隔500mm一個(gè)點(diǎn)），所有測(cè)量點(diǎn)均位于軌道上表面中軸線上，標(biāo)記點(diǎn)用油漆筆進(jìn)行標(biāo)記。此標(biāo)記點(diǎn)控制軌道上表面的空中位置。
圖9 軌道測(cè)量點(diǎn)標(biāo)記
第七步：錨栓孔洞灌漿
檢查每個(gè)錨栓和墊板的標(biāo)高調(diào)整合格。開(kāi)始清理錨栓孔洞內(nèi)雜質(zhì)，用清水濕潤(rùn)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，使孔洞灌滿為止，需按時(shí)對(duì)已灌注的混凝土灑水保養(yǎng)。
第八步：軌道接頭焊接
為了滿足設(shè)計(jì)要求，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)條件和環(huán)境，QU120軌道接頭均采用鋁熱焊接方法。嚴(yán)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(zhǔn)備
根據(jù)QU120軌道的相關(guān)尺寸選擇專用砂模和工機(jī)具，按照焊接要求選擇相應(yīng)的焊劑。
b.軌道調(diào)整測(cè)量
使用全站儀、經(jīng)緯儀等測(cè)量?jī)x器時(shí)刻跟蹤軌道調(diào)整點(diǎn)。軌道接頭焊縫應(yīng)嚴(yán)格控制在23mm-27mm之間。
c.軌道接頭準(zhǔn)備
焊接接頭調(diào)整好后，用鋼絲刷或打磨機(jī)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(yīng)將兩側(cè)的砂模在鋼軌上輕輕摩擦，以使其與軌道結(jié)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。砂模的中心線與軌道接頭的軸線必須在同一直線上。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(yīng)記錄軌道的溫度，觀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(yīng)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(qiáng)度。打磨時(shí)應(yīng)邊打磨邊測(cè)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(cè)
軌道焊接完成后，利用磨機(jī)將焊接處打磨光滑，采用超聲波無(wú)損檢測(cè)對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)，詳細(xì)檢測(cè)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(diào)整測(cè)量（精調(diào)）
軌道焊接完成，對(duì)其進(jìn)行二次調(diào)整（精調(diào)），使軌道的每個(gè)標(biāo)記點(diǎn)都符合設(shè)計(jì)要求。
圖17 軌道精調(diào)
第十步：錨栓終擰及墊板焊接
利用扭矩扳手對(duì)錨栓進(jìn)行終擰，使每個(gè)螺母的扭力都符合設(shè)計(jì)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(jù)錨栓點(diǎn)混凝土承臺(tái)規(guī)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(yǎng)已灌混凝土承臺(tái)。
圖18 錨栓點(diǎn)二次灌漿(鋁業(yè)堆垛機(jī)軌道安裝施工)
4 結(jié) 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(jī)上下軌道的安裝精度和焊接質(zhì)量完全符合設(shè)計(jì)要求，一次性通過(guò)德國(guó)監(jiān)理的驗(yàn)收。經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐證明，本技術(shù)在類似工程中是一項(xiàng)值得推廣的可行性施工技術(shù)。
圖19 堆垛機(jī)下軌道安裝完成
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