一種隧道施工中的新型全自動噴淋養(yǎng)護臺車

李晶

摘要：新建崇禮鐵路在對二襯混凝土面的養(yǎng)護過程中，采用了一種新型噴淋養(yǎng)護臺車。其功能不僅能滿足隧道二襯混凝土澆筑面的養(yǎng)護，且兩側(cè)及頂部平臺還可以作為隧道檢測、注漿的平臺使用，實現(xiàn)隧道機械化一機多用功能的要求，該臺車從行走到養(yǎng)護噴淋部分均實現(xiàn)了自動化，大大提高了隧道養(yǎng)護效率、效果，并減輕了人工勞動強度，下面就這一新研制的臺車結(jié)構(gòu)、電控設計及工作原理與特點具體說明一下這種適合隧道養(yǎng)生使用的全自動噴淋養(yǎng)護臺車。

Abstract： In the process of curing the concrete surface of the second lining of the newly constructed Chongli Railway adopts a new spray curing trolley. Its function can not only meet the maintenance of the tunnel's second lining concrete placement surface， but also the sides and the top platform can be used as a platform for tunnel inspection and grouting. It can realize the multi-purpose function of the machine for the tunnel mechanization. The trolley moves from the walk to the maintenance spray. The leaching part has been fully automated， greatly improving the efficiency and effectiveness of tunnel maintenance， and reducing the labor intensity. The following is a detailed description of the structure， electric control design and working principle and characteristics of the newly developed trolley.

關鍵詞：隧道；養(yǎng)護；檢測；注漿；全自動；臺車

Key words： tunnel；maintenance；testing；grouting；automatic；trolley

中圖分類號：U227.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）14-0129-02

0 引言

長期以來國內(nèi)隧道混凝土襯砌澆注后，若不及時進行養(yǎng)護，混凝土中水分會因為蒸發(fā)過快而形成脫水現(xiàn)象，從而導致內(nèi)部凝膠體的水泥顆粒不能充分水化，顆粒之間缺乏足夠的粘結(jié)力，使得混凝土表面出現(xiàn)片狀或粉狀脫落。此外，水分過早的蒸發(fā)還會產(chǎn)生較大的收縮變形，出現(xiàn)干縮裂紋，造成強度不夠等“通病”，所以混凝土澆筑后的養(yǎng)護非常重要。而目前隧道混凝土澆筑后養(yǎng)護還采用常規(guī)的人工背噴霧器進行噴水養(yǎng)護，工人勞動強度大，受人為因素影響較大，經(jīng)常出現(xiàn)養(yǎng)生不及時或漏養(yǎng)現(xiàn)象。在隧道施工中引進一種混凝土養(yǎng)生施工設備，達到既不影響正常的隧道施工，又能滿足新澆筑混凝土的養(yǎng)生需求，就顯得尤為實用。

新建崇禮鐵路的施工中就引進了一種新型噴淋養(yǎng)護臺車，該臺車主要進行隧道二襯混凝土澆筑面的養(yǎng)護，其兩側(cè)及頂部平臺并作為隧道檢測、注漿使用的平臺。通過該臺車的養(yǎng)護施工，可顯著提高隧道襯砌混凝土強度和表面致密性，滿足混凝土澆筑要求。其自動化程度高，可實現(xiàn)遠程遙控操作，且隧道斷面適應性強，能滿足各類隧道斷面，操作簡單便捷，重復利用率高，可大范圍推廣于各類隧道混凝土養(yǎng)護施工中。

1 新型噴淋養(yǎng)護臺車的主要構(gòu)成

該臺車采用門式結(jié)構(gòu)、輪軌自行式行走，并留有足夠的通車空間保證隧道施工設備的正常通行。其結(jié)構(gòu)主要由門架總成、梯子平臺總成、噴淋系統(tǒng)總成、行走機構(gòu)總成組成。

1.1 門架總成

門架總成主要由型材搭接框梁，經(jīng)螺栓連接而成，結(jié)構(gòu)包括橫梁、立柱、斜撐、縱梁、頂部及側(cè)部工作平臺等，采用螺栓連接各部件，該結(jié)構(gòu)便于施工拆裝。框架中部留隧道施工所需的通車空間，一般凈空高4.5m，可滿足隧道車輛正常的通行要求。頂部設有大面積平臺，作為頂部隧道檢測及注漿使用，門架側(cè)向三層分別設置平臺，其間距按實際需要設置，一般可為2m間距，作為側(cè)向檢測使用，上述結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 噴淋系統(tǒng)總成

噴淋系統(tǒng)由噴水系統(tǒng)及支架系統(tǒng)組成，噴水系統(tǒng)又分為水泵、水箱、水管及噴頭。經(jīng)過實際考察與實驗，噴水系統(tǒng)的水管材質(zhì)為PPR管，該種材質(zhì)連接優(yōu)于普通鋼管，內(nèi)壁光滑、易于仿形成型且連接處不易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，施工時依據(jù)實際隧道面進行仿形布置，采用管道專用連接工具，操作簡單易懂，經(jīng)過簡單的培訓即可掌握連接技巧。噴頭采用噴淋狀態(tài)可調(diào)式噴頭，其噴灑范圍及距離均可適量調(diào)節(jié)，在門架兩側(cè)底縱梁上各設置一組水箱，其容積依據(jù)水泵參數(shù)計算而得。上述結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.3 行走機構(gòu)總成

行走機構(gòu)為輪軌自行式，分為兩種結(jié)構(gòu)，一種為鋼軌式結(jié)構(gòu)，另一種為輪胎式結(jié)構(gòu)。鋼軌式具有導向好，臺車運行穩(wěn)定性強的優(yōu)點，缺點需要人工鋪設軌道，而輪胎式運行方便，但導向性差，運行易于偏向，方向不易調(diào)節(jié)。經(jīng)實際實驗運用，本次采用的是鋼軌自行式行走機構(gòu)，行走輪采用LD300型，通過LDAC1M型三合一減速機驅(qū)動，該減速機與錐形轉(zhuǎn)子電動機、帶齒圈的走輪組成集傳動、減速、制動于一體的“三合一”運行機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、輕小緊湊、維護、保養(yǎng)也極為方便，它的級閉式傳動齒輪可以更換，能得到不同的傳動比，可滿足用戶對行走速度的不同要求，很適合隧道內(nèi)驅(qū)動行走，且操作配備了有線及無線遙控兩種，可根據(jù)實際需求使用。另一方面為避免軌行式鋪軌不便的缺點，減輕人工勞動強度，本次軌道采用鋼軌為24kg/m型，較之隧道施工常用鋼軌較小，便于實際隧道施工，且在此設計基礎上設置了電纜卷筒往復式走形，在行程兩端裝設行程限位裝置，可在設定范圍內(nèi)往復行走，實現(xiàn)臺車自動往返行走或一般的長距離行走。所述結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2 臺車電氣部分設計

隧道全自動噴淋養(yǎng)護臺車的電氣系統(tǒng)采用380V/50Hz交流電源，供電方式為電纜卷筒供電。操控方式采用無線遙控和有線按鈕控制兩種。控制箱采用戶外防雨型，內(nèi)設有4個16A三孔220V插座，方便注漿、檢測等作業(yè)使用。整車還設有安全保護系統(tǒng)，其主要功能有：

①臺車前后運行極限限位，防止電纜線拉斷；

②臺車前后設有換向開關，實現(xiàn)臺車行走自動換向；

③水箱內(nèi)設有水位計，防止水位過低致使水泵損壞；

④無線遙控和有線按鈕控制聯(lián)鎖互鎖，防止誤操作；

⑤設有相序保護器；

⑥總電源急停開關；

⑦電機熱過載保護；

⑧臺車前后設有旋轉(zhuǎn)警示燈。

3 臺車工作原理及特點

隧道二襯面混凝土澆筑成型后必須及時進行澆水保濕養(yǎng)護，以滿足混凝土表面維持一定濕潤狀態(tài)，避免二襯面干燥出現(xiàn)裂紋，此時引進一種新型的全自動噴淋養(yǎng)護臺車，行走機構(gòu)由驅(qū)動裝置為其提供動力，能以設定的速度在隧道中往復行走，到達養(yǎng)護需求位置后，打開噴淋控制泵按鈕，調(diào)節(jié)可調(diào)噴頭的養(yǎng)護距離及范圍，進行二襯面養(yǎng)護，噴淋水源由臺車底縱梁上設置的四個水箱提供，通過噴淋泵動力將水箱儲水引入主進水管，再通過各分管分流水路，到達噴頭進行全面霧化養(yǎng)生混凝土。二橫梁上設置的防雨棚可蓄積隧道頂面滴落的水珠，并通過引導管二次流入水箱，經(jīng)過濾網(wǎng)過濾建筑顆粒過程中注意水箱水位不能低于警戒線，低于警戒線需及時補充儲水。系統(tǒng)一次性噴淋的噴灑時間由人工設定控制，往復行走配有電纜卷筒自動收放電纜，整車控制均為無線遙控控制。

噴淋系統(tǒng)噴出的養(yǎng)護水幕較為均勻，養(yǎng)護面避免形成干濕循環(huán)，克服了以往混凝土灑水養(yǎng)護不均勻的弊病，較好解決了隧道面混凝土的開裂問題，且水路隨隧道面仿形布置，適應于各類隧道斷面，具有施工操作簡便、節(jié)省人力、用水等特點，養(yǎng)護效率高，養(yǎng)護時安全風險低，除在安裝臺車時需人工進行施工，噴淋養(yǎng)護時無需人工施工，僅需按動按鈕即可，很大程度上降低了人工作業(yè)勞動強度，避免了發(fā)生安全事故的機率。

4 結(jié)語

綜上所述，隧道全自動噴淋養(yǎng)護臺車提供了一種可進行隧道面養(yǎng)護且兼用于隧道注漿及檢測作業(yè)平臺的臺車，實現(xiàn)了一機多用功能，在隧道施工中不僅保證了混凝土表面質(zhì)量，且提高了工作效率，降低了勞動強度，具有實際意義的推廣價值。

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