混凝土濕噴機組高原地區施工的技術措施

劉剛 賈貴青

摘要：在高原隧道施工過程中，混凝土濕噴機組已經成為隧道施工標配的自動化設備。保障混凝土濕噴機組在高原施工環境的可靠性和出勤率，才能保證整個隧道施工循環的正常運行。本文結合TUC3016B濕噴機組在高原高寒隧道的施工案例，分析了濕噴機組在高原施工環境下所采用的主要技術措施。

關鍵詞：混凝土濕噴機組;高原施工;技術措施

1 背景

在海拔較高地區以及季度寒冷地區，機械的使用性能會大大降低，輸出功率也會降低。TUC3016B混凝土濕噴機組針對在高原環境下的施工工況的保障技術，已經在黑龍江佳牡客專線路紅旗隧道、以及拉林鐵路雀兒山隧道，藏噶隧道等項目施工過程中得到檢驗，可以給類似的建設工程提供參考。

雀兒山隧道工程位于四川省甘孜州德格縣境內，國道318線，隧道全長7048米，本標段工程整體位于海拔4200米左右的高原地區，屬高海拔地區工程，具有海拔高，地應力高，低氣溫，含氧低，氣壓低的特點，年平均氣溫-0.3℃，海拔越高，氣溫越低，積雪及結冰日期越長，氣候條件惡劣。同時造成機械設備及施工人員功效大幅度降低，要想順利完成施工建設，必須保證大規模機械化作業。這就要求高原地區施工的工程機械，要針對高原環境特點做針對性的技術處理和改進，以保證設備的正常運行。

2 針對高原環境主要技術措施

2.1 發動機

在高原低溫的特殊環境下，以內燃機為動力的工程機械出現功率下降，油耗上升，排放惡化，磨損加劇，氣動困難，水溫升高，使用壽命縮短，維護頻率升高等問題，大大降低了其使用的可靠性和經濟性[1]。

（1）發動機采用非道路工程機械專用發動機，四缸直列式水冷四沖程渦輪增壓柴油機。在高原上含氧量低，氣壓低，普通發動機在這樣的惡劣環境下，工作效率顯著降低，發動機進氣量不足，輸出功率大幅降低，難以滿足動力輸出需求。所以要選用增壓型發動機來保持所需功率。

（2）配置更有效的低溫啟動裝置，啟動前對發動機進行預熱，利用外置加熱爐，將發動機內的防凍液進行循環加熱，這樣可以保證發動機在高原低溫缺氧的環境下，海拔4000米，零下30的環境下能夠正常啟動。

（3）使用低溫燃料和防凍冷卻液，使系統運行溫度符合工作環境要求。使用-35號低溫柴油，乙二醇防凍液，5w/30專用機油。

（4）發動機在高原環境下工作，工作特性會發生變化，需要對發動機進行針對性的調校，柴油機供油提前角在高原上有著火延遲，將柴油機供油提前角進行適當的提前，這樣可以提升柴油機的運行經濟型。配套弗列加工程機械專用兩級空氣過濾器。

（5）進氣管和空氣濾清器的調整，增壓式柴油機的濾清器采用旋風紙質空濾，兩級過濾，這樣可以保證在高原缺氧，風沙大的條件下，柴油機仍可吸入足夠的空氣。

（6）發動機散熱水箱采用高原型水箱，降低水箱內壓，增大水箱散熱面積。

2.2 主體鋼結構

車架采用Q345低合金高強度結構鋼焊接而成，Q345低合金結構鋼和碳素結構鋼比。具有強度高、綜合性能好、使用壽命長、應用范圍廣、比較經濟等優點。為了防止車架受扭和提高整車的驅動性能，車架與兩驅動橋的連接采用了三點支撐的連接形式。車架與后車橋一端剛性固定與車橋上，形成兩點支撐，一端與前車橋鉸接，形成一點支撐，三點支撐結構有效防止了車架受扭，保證四個車輪與地面同時接觸，保證地面對整車的附著力，增強整機的驅動性能。

2.3 底盤傳動系統

針對高原低溫環境，車橋及變速箱齒輪油要根據環境溫度進行匹配：

車橋齒輪油：GL-4：80W-90-適用最低溫度-26℃;GL-4：75W-90-適用最低溫度-40℃;

變速箱齒輪油：GL-5：80W-90-適用最低溫度-26℃;GL-5：75W-90-適用最低溫度-40℃。

2.4 液壓系統

混凝土噴射機組的液壓系統主要由噴射臂液壓系統，混凝土泵送液壓系統，行走液壓系統，輔助液壓系統。在高原低溫環境，液壓油粘度變大，流動性降低，系統效率低，油泵吸油困難，因此選用粘度較低的L-HV32#低溫抗磨液壓油。同時，由于高原地區氣壓低，空氣稀薄，散熱器散熱能力降低，因此需要降低液壓系統的發熱，同時增大液壓散熱器的散熱功率。濕噴機組臂架系統采用負載敏感系統，電比例多路閥控制，該系統控制精度高，壓力損失小，系統發熱小。同時針對泵送和行走系統，進行功率匹配，提高控制精度，提高系統效率，減小發熱。

2.5 電控系統

為了適應高原隧道作業工況，確保其安全、可靠性，整車低壓產品均采用施耐德產品，控制器和顯示器為德國進口易福門品牌，工程機械專用系列產品，性能穩定，抗震抗干擾能力強，耐低溫性能好，使用溫度可達零下-45℃，同時整車主要電氣元件均安裝在具有防護等級為IP55的電控箱內，防止電氣元件受潮、落塵。整車采用雙動力源控制系統，整車行駛時采用內燃機驅動，處于工作狀態時采用外動力源，內燃機和外動力源不可同時啟用。為了適應隧道的工作環境，此設備分為本地控制和遙控器控制，防止信號的干擾，遙控器采用的是有線遙控，在遙控器上可進行臂架伸縮、俯仰、回轉、自動噴射、混凝土增減、速凝劑增減等等。

高原電機要求在海拔高、氣壓低、缺氧、高寒、溫差大、風沙大等惡劣條件下運行.所以高原電機需要更高的絕緣水平、良好的通風散熱結構以及電機防振、防沙等結構。海拔對電機的功率有較大影響，由于海拔高，空氣稀薄，轉子和定子之間的間隙的導磁能力差，直接影響到電機的額定功率輸出。相同功率的電機于高原運轉時，實際功率會有所降低，因此選定電機時需計算電機功率降低余量及絕緣溫升需求，選用適當的電機。另外，高原地區面臨低溫，低壓，缺氧，溫差變化劇烈等因素，容易引起電瓶電解液粘稠，電阻增加，充放電效率降低，蓄電池鈍化現象加劇，進而導致蓄電池電量明顯降低，極端情況下，甚至不足以滿足設備的正常工作。因此我們選用風帆低溫系列專用啟動電瓶，滿足設備-40℃環境下使用。

3 結語

隨著川藏鐵路施工進一步推進，雅安至林芝段新建線路967.178km，其中新建隧道788.940km/71座，占線路總長81.57%，跨七江穿八山，大部分隧道施工處于高原高寒環境，因此，混凝土濕噴機組高原施工的保障技術措施，應該予以推廣，服務于更多高原施工項目。

參考文獻：

[1]王俊，琚元元，周洋.混凝土濕噴機械手在長大隧道中的應用[J].建設科技，2015（15）：181-182.