摘　要：近年来，随着机械自动化的不断完善，企业生产与管理的不断提高，越来越多的企业认识到物流系统的改善与合理性对企业提高生产效率、降低成本是非常重要。因此，作为物流系统枢纽的自动化立体仓库将快速发展，从而使自动化立体仓库中起重堆垛设备的安装要求不断提高。为了满足堆垛机的安装要求，本文主要对某铝业高架仓内堆垛机轨道的安装施工进行总结，详细地说明轨道的安装施工工艺，以及多点测量跟踪法和铝热焊接法如何保证轨道的安装精度和焊接质量。本工程采用此项技术完全满足国内外轨道安装的精度和质量，并为类似工程的施工提供可行性参考。

关键词：高速无缝轨道；安装施工；堆垛机；铝热焊；精度高；上下双轨；锚栓孔洞

1 工程概况

1.1 概述

某铝业高架仓是用于存储不同规格铝卷，高架仓总长221.78m，宽17.6m，高41.7m，主要包括钢结构厂房、高速堆垛机及其它附属设施等，是一个铝卷物流系统的全自动化立体式仓库。高架仓内部设置850个铝卷支座，每个支座最大承载力为10T，是全国结构最大、性能最先近的高架仓。堆垛机是高架仓中最重要的起重堆垛设备，可以进行三维（x轴、y轴、z轴）空间运动，水平运行速度最高达300m/min，起升速度高达120m/min，货叉伸缩速度达50m/min。

高架仓内设有两条堆垛机地面支承轨道（下轨道）和两条高空导向轨道（上轨道），分别安装在高架仓的两个堆垛机巷道内。轨道一种类型在钢结构厂房屋顶部位，安装标高为+41.2m，单轨长度为213.5m，主要起导向作用，采用热扎H型钢工厂加工现场拼焊方式，被称为导向轨道；另一种类型在高架仓堆垛机巷道地面部位，安装标高为-2.1m，单轨长度为207.2m，主要起支承作用，采用专用轨道（QU120）现场拼焊方式，被称为高速行驶轨道。

堆垛机上下轨道同步安装，下轨道安装调整优先，随后以下轨道和地面测量基准为参考基准调整上轨道。上下轨道分别由多段轨道对接而成，上轨道每段长为12米，重为0.28吨，总重为10.1吨；下轨道每段长为10米，重为1.2吨，总重为50.5吨。所有轨道均采用人工搬运和小型卷扬机垂直提升方式进行安装，采用手工电弧焊（上轨道）和铝热焊（下轨道）两种方式对轨道接头进行焊接。安装和调整过程中由专业测量人员进行跟踪监测图1。

图1  高架堆垛机轨道分布(铝业堆垛机轨道安装施工)

1.2 堆垛机轨道安装要求

1)    高速行驶轨道均采用专用QU120轨道；

2)    导向轨道均采用热扎H型钢拼焊；

3)    轨道的安装固定形式为栓焊组合；

4)    轨道接头形式为全熔透焊接（100%UT）；

5)    轨道接头不允许位于垫板表面；

6)    轨道不允许采用火焰切割方式；

7)    轨道的设计、施工、检测采用德国标准；

8)    轨道安装精度符合设计要求。

表1  轨道安要精度表

2 堆垛机轨道安装工艺

2.1 工艺拟定

本工程堆垛机轨道属于高速无缝轨道，其安装要求较高。为了保证轨道安装的质量，根据高架仓堆垛机轨道的设计及相关要求，同时分析施工现场的施工条件和作业环境，特拟定出符合本工程轨道各阶段施工的专项工艺。

2.2 工艺流程见图2

图2  工艺流程(铝业堆垛机轨道安装施工)

3 堆垛机轨道安装技术

3.1 导向轨道施工

3.1.1 轨道吊装

导向轨道位于高架仓堆垛机巷道顶部，轨道吊装时无法采用吊机作业。经过综合考滤，采取安装高空操作平台和安全生命线，利用卷扬机和滑轮组合工装（通用方法）从高架仓一端向另一端进行逐根吊装。

3.1.2 轨道调整及跟踪测量

每条轨道吊装一半后，轨道的调整及测量从吊装起点开始遂段多点跟踪，实现吊装与调整同步施工。利用全站仪、经纬仪、激光垂直仪、油桶吊坠等工机具进行跟踪测量，调整与测量同步进行图3。

图3  导向轨道测量示意图(铝业堆垛机轨道安装施工)

3.2 高速行驶轨道施工

3.2.1 锚栓预留孔洞复测

高架仓基础由土建单位施工，包括所有钢结构和设备工程的预留孔洞和测量基准。轨道安装前必须对预留孔洞的定位、深度和测量基准进行复测，如有误差需上报监理和业主进行修正。将预留孔洞的最终复测数据上报监理，批准后对每个孔洞进行彻底清理，取出灌浆模板（波纹管），清洗内部杂质等。

3.2.2 轨道排版放样

同设计、业主、监理单位协商，堆垛机高速行驶轨道采用长度为12m的QU120专用轨道。由于轨道出厂后会造成变形等缺陷，为了满足此轨道的安装要求，根据每条轨道的总长度、单根轨道的有限长度及锚栓垫板位置等内容进行电脑放样，确定出每根轨道的有限长度和每根轨道的安装位置及编号等详细内容。

图4  QU120轨道进场检测(铝业堆垛机轨道安装施工)

3.2.3 轨道安装

轨道安装作业区域位于高架仓基坑内（标高-2.1米），起重设备无法进入施工区域，因此每根轨道需经人工二次转运至安位置。采用小型工装（液压推车等）进行运输和调整。

安装步骤：

第一步：安装轨道临时支承架

利用型钢焊接简易支承架，在轨道轴线上两锚栓位置中间，使用膨胀螺栓固定轨道临时支承架，并调整支承的标高。每段轨道（焊接前）下表面至少设置5个临时支承架，杜绝轨道下挠，保证轨道的直线度。

第二步：组装锚栓垫板组件

接照安装顺序，将锚栓垫板组件依次组装，调整好支承螺母的位置。组装好的锚栓垫板组件置于每个预留孔洞内。

图5  锚栓垫板组件组装

第三步：轨道二次转运

轨道经人工二次转运至安装位置。利用多台小型液压推车遂根运送轨道，直接放于轨道支承架表面。

图6  轨道转运及摆放(铝业堆垛机轨道安装施工)

第四步：安装锚栓垫板组件

轨道放于轴线临时支承架后，将所有锚栓组件与轨道连接，使锚栓初拧后基本位于预留孔洞中心。

图7  锚柱垫板与轨道连接

第五步：轨道初调

利用液压推车和移动门式钢架作为工装，遂点调整轨道直线度，使每点的偏差均在5mm范围内。

图8  轨道初调(铝业堆垛机轨道安装施工)

第六步：轨道测量点标记

每条轨道的上表面需标记出多个测量点（轨道两头各一个，每隔500mm一个点），所有测量点均位于轨道上表面中轴线上，标记点用油漆笔进行标记。此标记点控制轨道上表面的空中位置。

图9  轨道测量点标记

第七步：锚栓孔洞灌浆

检查每个锚栓和垫板的标高调整合格。开始清理锚栓孔洞内杂质，用清水湿润孔臂，通过斜漏斗灌注无收缩混凝土，分多次灌注混凝土，使孔洞灌满为止，需按时对已灌注的混凝土洒水保养。

第八步：轨道接头焊接

为了满足设计要求，根据施工现场条件和环境，QU120轨道接头均采用铝热焊接方法。严格按照工艺要求操作。

1）轨道接头焊接工艺.

图10  工艺流程图

2）轨道接头焊接施工.

a.焊接前准备

根据QU120轨道的相关尺寸选择专用砂模和工机具，按照焊接要求选择相应的焊剂。

b.轨道调整测量

使用全站仪、经纬仪等测量仪器时刻跟踪轨道调整点。轨道接头焊缝应严格控制在23mm-27mm之间。

c.轨道接头准备

焊接接头调整好后，用钢丝刷或打磨机清理接头的端面，去除氧化物；检查端部尺寸及轨道端头有无裂缝。

图11  轨道接头焊前处理

d.砂模安装.

砂模安装前应将两侧的砂模在钢轨上轻轻摩擦，以使其与轨道结合紧密。所有影响砂模精确定位的断面缺陷（如毛刺）必须去除。砂模的中心线与轨道接头的轴线必须在同一直线上。在砂模的出料口及夹具螺纹处抹上防漏泥。

图12  砂模安装

e.轨道接头加热.

加热是一个非常重要的过程，也是铝热焊接的重要工艺因素，其作用在于清除砂模中残留湿气含量和提高轨道及砂模的温度。在加热的过程中应记录轨道的温度，观察各缝隙上的防漏泥是否有裂纹或脱脱落。

图13  焊缝和砂模加热

f.焊剂点燃反应及钢水浇注.

图14 焊剂燃烧及浇注

g.砂模拆除及余量切割

在浇注5分钟后，移走废渣盘、坩埚、拆除砂模，浇注6分钟后，将多余的焊料切除。

图15 焊接余量切割

h.轨道接头焊后打磨

轨道接头焊后打磨分为冷热两种情况，在不同时间打磨可降底工作强度。打磨时应边打磨边测量，以免过度打磨造成底接头。

图16 轨道焊缝打磨

i.无损检测

轨道焊接完成后，利用磨机将焊接处打磨光滑，采用超声波无损检测对焊缝进行检测，详细检测和记录每条轨道焊缝的焊接情况，确保每条焊缝符合焊接要求。

第九步：轨道调整测量（精调）

轨道焊接完成，对其进行二次调整（精调），使轨道的每个标记点都符合设计要求。

图17  轨道精调

第十步：锚栓终拧及垫板焊接

利用扭矩扳手对锚栓进行终拧，使每个螺母的扭力都符合设计值。最后将压板与垫板进行三面围焊。

第十一步：锚栓点二次灌浆

根据锚栓点混凝土承台规格尺寸，在每个锚栓点处利用木条制作简易木模，将无纠缩混凝土搅拌均匀后倒入木模，按时洒水保养已灌混凝土承台。

图18  锚栓点二次灌浆(铝业堆垛机轨道安装施工)

4 结 论

本工程完全按照上述轨道安装技术进行施工，提高了轨道安装的施工效率，最终使堆垛机上下轨道的安装精度和焊接质量完全符合设计要求，一次性通过德国监理的验收。经过工程实践证明，本技术在类似工程中是一项值得推广的可行性施工技术。

图19 堆垛机下轨道安装完成

参考文献

[1]  孙军等  主编.  《高速高加速巷道堆垛机水平行走机构设计》， 沈阳建筑大学学报（自然科学版），  2009

[2]  刘志军  主编. 《2008全国钢结构学术年会论文集》. 合肥  工业建筑杂志社出版，  2008

[3]  刘昌祺 董良 《自动化立体仓库的设计》.北京  机械工业出版社，  2004

[4]  《钢结构设计规范（GB50017-2003）》. 北京  中国建筑工业出版，  2003

[5]  杨来顺  主编.  《钢轨焊接》.  北京  中国铁道出版社，2000

[6]  张殿明  杨明  主编.  《无缝线路理论与新技术》.  北京  中国铁道出版社，  1997

（中机建重型钢结构制造有限公司，中山 528437）