多功能隧道鉆孔臺(tái)車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工工藝

李 炳 山

(中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司鋼結(jié)構(gòu)分公司，山西 太原 030032)

?

·機(jī)械與設(shè)備·

多功能隧道鉆孔臺(tái)車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工工藝

李 炳 山

(中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司鋼結(jié)構(gòu)分公司，山西 太原 030032)

針對(duì)目前使用的公路鐵路隧道簡(jiǎn)易掘進(jìn)鉆孔臺(tái)架的不足，提出了一種多功能鉆孔臺(tái)車，闡述了該鉆孔臺(tái)車的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)方法，并提出了其加工工藝標(biāo)準(zhǔn)及流程，經(jīng)實(shí)踐使用表明，新制作的多功能鉆孔臺(tái)車結(jié)構(gòu)合理、功能齊全，滿足了施工的要求。

隧道，鉆孔臺(tái)車，結(jié)構(gòu)選型，加工工藝

1 概述

由于我國是一個(gè)多高山和多丘陵的國家，因此隧道在公路鐵路工程建設(shè)中占有十分重要的地位。為此國內(nèi)科研院所和有關(guān)高等院校，施工企業(yè)對(duì)鐵路隧道建筑技術(shù)和施工設(shè)備進(jìn)行了廣泛而深入的研究，促進(jìn)了我國的鐵路隧道施工技術(shù)和施工設(shè)備不斷更新?lián)Q代，施工工藝和施工方法日新月異。

1)現(xiàn)在使用的公路鐵路隧道簡(jiǎn)易掘進(jìn)鉆孔臺(tái)架有如下的不足：a.簡(jiǎn)易掘進(jìn)鉆孔臺(tái)架不能自己行走，需要裝載機(jī)或挖掘機(jī)拖動(dòng)到施工場(chǎng)地，費(fèi)工費(fèi)力費(fèi)時(shí)。b.簡(jiǎn)易掘進(jìn)鉆孔臺(tái)架工作平臺(tái)依靠人力操作。這無形增加了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，生產(chǎn)效率低下。c.簡(jiǎn)易掘進(jìn)鉆孔臺(tái)架只能滿足一種隧道斷面的掘進(jìn)開挖，不能滿足不同斷面隧道掘進(jìn)，在一種隧道掘進(jìn)完成后，轉(zhuǎn)到下一隧道時(shí)不能使用，只能重新加工，這樣就增加了工程成本，浪費(fèi)了材料，很不經(jīng)濟(jì)。

2)新研制的自行式多功能鉆孔臺(tái)車與簡(jiǎn)易掘進(jìn)鉆孔臺(tái)架相比有如下的優(yōu)點(diǎn)：a.自行式多功能鉆孔臺(tái)車具有自己行走的功能。它可以通過電動(dòng)機(jī)，減速機(jī)，鏈條和鏈輪，帶動(dòng)膠輪行走到施工場(chǎng)地，而且方便操作，省工省力。b.自行式多功能鉆孔臺(tái)車工作平臺(tái)具有自我調(diào)節(jié)的功能。通過附設(shè)其上的液壓缸可以自如調(diào)節(jié)到任意合適的位置，減輕了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。c.自行式多功能鉆孔臺(tái)車具有滿足不同隧道斷面掘進(jìn)的功能。通過設(shè)置其上的液壓缸來調(diào)整多功能鉆孔臺(tái)車的高度，既能滿足全斷面隧道開挖，也能滿足大斷面隧道開挖，既節(jié)省了材料，同時(shí)也提高了工程進(jìn)度。d.自行式多功能鉆孔臺(tái)車具有安裝拱架及花拱架的功能。在多功能鉆孔臺(tái)車上設(shè)置有專門的拱架安裝設(shè)備，不僅拱架安裝方便，而且節(jié)省人力。e.自行式多功能鉆孔臺(tái)車具有吊機(jī)功能。在自行式多功能鉆孔臺(tái)車上設(shè)有起吊設(shè)備，可以吊運(yùn)隧道施工所要的不同材料，一車多用。

2 公路鐵路多功能鉆孔臺(tái)車的結(jié)構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 多功能鉆孔臺(tái)車的結(jié)構(gòu)選型

參照現(xiàn)有的簡(jiǎn)易掘進(jìn)鉆孔臺(tái)架，考慮到施工單位的施工能力，運(yùn)輸條件及施工環(huán)境等情況，遵循以下原則進(jìn)行多功能鉆孔臺(tái)車的選型：

1)尺寸即尺寸鏈原則。

2)隧道施工影響原則。

3)隧道施工安全原則。

4)加工安裝方便原則。

5)選用標(biāo)準(zhǔn)件原則。

2.2 多功能鉆孔臺(tái)車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1)多功能鉆孔臺(tái)車主結(jié)構(gòu)架設(shè)計(jì)。

多功能鉆孔臺(tái)車主架包括兩根行走梁，四根立柱(含四根伸縮立柱)，四根橫梁，四根縱梁以及橫梁間隔撐等。以上主架均由10 mm厚的鋼板焊接而成。

2)多功能鉆孔臺(tái)車工作平臺(tái)設(shè)計(jì)。

多功能鉆孔臺(tái)車工作平臺(tái)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，主要有24個(gè)。主要由槽鋼10號(hào)和直徑10 mm的鋼筋經(jīng)焊接而成。

3)多功能鉆孔臺(tái)車行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。

多功能鉆孔臺(tái)車行走機(jī)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)，減速器，鏈輪和鏈條及膠輪組成。

4)液壓缸設(shè)計(jì)。

依據(jù)自行式多功能鉆孔臺(tái)車方案設(shè)計(jì)確定的參數(shù)(載荷，行程)來計(jì)算，然后根據(jù)臺(tái)車結(jié)構(gòu)布置要求去操作，油缸的基本參數(shù)與尺寸，綜合國內(nèi)油缸標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)外經(jīng)系列尺寸選取油缸直徑。

3 多功能公路鐵路鉆孔臺(tái)車的加工工藝

3.1 工藝標(biāo)準(zhǔn)

材料和設(shè)備選購：

1)臺(tái)車主要材料必須選購國內(nèi)八大鋼廠生產(chǎn)的，必須有材料出廠證明書和產(chǎn)品合格證。

2)材料均應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件的要求。若特殊情況需代用時(shí)，必須征求設(shè)計(jì)部門的意見，同意后方可實(shí)施。

3)各種輔助材料(氧氣，乙炔，二氧化碳，焊條，焊絲)，均應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。不合格的材料嚴(yán)禁使用。

4)焊接設(shè)備和焊接工藝，比選各種焊接設(shè)備和焊接工藝，結(jié)合公司現(xiàn)有焊接設(shè)備，確定選擇二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊機(jī)，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接工藝，作為多功能鉆孔臺(tái)車的主要焊接設(shè)備和焊接工藝。

3.2 加工工藝

1)材料下料。a.厚度小于16 mm的鋼板采用沖剪機(jī)下料，用手砂輪或人工對(duì)板邊毛刺進(jìn)行修理。b.厚度大于16 mm的鋼板全部采用數(shù)控切割機(jī)切割下料。圖紙上要求打坡口的，必須用銑床加工坡口，確保坡口尺寸和精度，嚴(yán)禁氣割加工坡口。

2)材料校正。為了保證下料尺寸、精度和平整度，下料后，必須全部對(duì)材料進(jìn)行校正。

3)組焊。a.焊前對(duì)照加工圖紙復(fù)核下料尺寸和精度，不合格的材料嚴(yán)禁使用。b.為了保證焊接部件的尺寸和精度，必須事先預(yù)留焊接收縮量。c.組焊時(shí)，為確保焊接部件精度必須采用胎夾具進(jìn)行組裝。

4)焊接。a.焊接前，必須清理材料上的油污、泥土、鐵銹、氣割熔渣等。b.焊接前，必須進(jìn)行組焊試驗(yàn)，進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，調(diào)整焊接工藝，修正胎夾具，才可批量生產(chǎn)。c.焊接時(shí)要根據(jù)不同尺寸和精度要求的焊接件，采用合理的焊接規(guī)范(如焊接電流)，合理的焊接順序和焊接工藝，盡量減少焊接變形，確保焊接件尺寸和精度。d.鉆孔臺(tái)車各部件，除不連續(xù)焊縫和綴板焊縫外均為主要受力焊縫，必須保證其焊縫尺寸和焊接質(zhì)量。e.各種桿件采用模具組裝焊接。f.對(duì)行走梁，立柱，橫梁，縱梁等主要受力大的焊接件，固定由焊接技師，經(jīng)驗(yàn)豐富的焊工進(jìn)行焊接，安排專人負(fù)責(zé)檢查，焊接全過程跟蹤驗(yàn)收，確保焊接件的焊接質(zhì)量。g.采用與焊接件組焊相同的焊接規(guī)范、焊接順序和焊接工藝進(jìn)行焊接。焊接修復(fù)不得超過三次。h.焊接后的焊接件需要進(jìn)行火焰校正或機(jī)械校正，保證焊接件尺寸和精度。

5)鉆孔。a.所有組合焊件上的孔，一般組焊后進(jìn)行。b.對(duì)有互換要求的構(gòu)件，其鉆孔必須采用模具進(jìn)行，確保鉆孔尺寸和精度。c.鉆孔后，必須用手砂輪或人工對(duì)毛刺進(jìn)行清理。

4 結(jié)語

1)新設(shè)計(jì)制作的多功能公路鐵路鉆孔臺(tái)車結(jié)構(gòu)合理，功能齊全，滿足施工一線需求。

2)在多功能公路鐵路鉆孔臺(tái)車使用過程中，施工單位反映了一些問題，如臺(tái)車就位較慢等，以后設(shè)計(jì)和加工時(shí)加以充分考慮，全心全意為施工一線服務(wù)。

[1] 中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)(焊接結(jié)構(gòu))[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第5版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[3] 胡煌輝.高級(jí)焊工工藝與技能訓(xùn)練[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

Structural design and processing technology of multifunctional tunnel drilling trolley

Li Bingshan

(SteelStructureBranchCompany,ChinaRailway12thBureauGroup2ndEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030032,China)

In light of defects of simply drilling trolley currently used in highway railway tunnel, the paper puts forward a kind of multifunctional drilling trolley, describes its structural selection and design methods, and puts forward its processing technology criteria and procedures. Practice shows that: the newly manufactured multifunctional drilling trolley is rational in structure and multiple in function. Therefore, it meets construction requirements.

tunnel, drilling trolley, structural selection, processing technology

1009-6825(2016)18-0223-02

2016-04-17

李炳山(1965- )，男，工程師

U453

A