隧道用拱架臺車設計及應用

馮艷秋 張強 李高峰

[摘 ? ?要]拱架臺車是安裝支護拱架的專用機械設備，在歐、美、日等發達國家的圍巖支護作業中廣泛使用。文章主要對TGC1300拱架臺車的結構組成、主要參數、施工特點以及施工應用等方面進行了分析。

[關鍵詞]拱架臺車;隧道施工;施工機械

[中圖分類號]U455.3 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）03–00–03

[Abstract]The arch frame trolley is a special mechanical equipment for installing supporting arch frames， which is widely used in surrounding rock support operations in developed countries such as Europe， America， and Japan. Mainly analyze the structure composition， main parameters， construction characteristics and construction application of TGC1300 arch trolley.

[Keywords]arch frame trolley; tunnel construction; construction machinery

近十幾年來，隨著我國經濟的飛速發展，國內隧道建設總量已躍居世界前列。隧道在掘進過程，需要進行支護，以防止空頂部分巖體脫落或塌方。而拱架臺車是安裝支護拱架的專用機械設備，能夠保證安裝過程的安全和質量，同時降低施工勞動強度。在歐、美、日等發達國家的圍巖支護作業中，拱架臺車已被廣泛使用，而我國還是以人工為主。

為提高隧道施工技術整體技水平，徐工研發了TGC1300拱架臺車，本文主要對其結構組成、主要參數、施工特點以及施工應用等進行了介紹。

1 結構組成及主要參數

1.1 主要結構組成

TGC1300拱架臺車采用輪式工程底盤、三臂架結構，主要結構組成如圖1所示，包括車架總成、動力系統、傳動系統、液壓系統、電氣系統、駕駛室總成、工作臂、作業平臺等。

1.1.1 底盤

采用輪式工程底盤，四驅動力傳動、全轉向車橋和濕式停車加鉗盤駐車制動設計，具有體積小、速度快、轉彎半徑小、制動安全可靠等優點。

1.1.2 上車

采用整體車架結構并采用高穩定性的支腿前擴、后固定設計;動力系統采用120 kW道依茨發動機加135 kW西門子電機的柴電雙動力組合方式設計;同時配置基于人機工程設計的封閉結構、全視野外窗的駕駛室。

1.1.3 工作臂與平臺

采用一主二輔組合的三臂機械手設計，中位主臂具有重載伸縮功能和多自由度夾具機械手，能夠快速實現就地抓舉、微調定位拱架;兩側輔臂起高位抓舉、連接拱架單元作用，并能高效完成拱架在拱腰、邊墻拱腳定位。

1.2 主要技術參數

TGC1300拱架臺車整機重34 t，主臂最大載荷1 500 kg，其主要技術參數如表1所示。

2 主要施工特點

2.1 轉彎半徑小

TGC1300拱架臺車的輪式工程底盤，最高行駛速度可達15 km/h，外側最小轉彎半徑達11 m，內側最小轉彎半徑達到6 m，具有行駛通過性能優越，可滿足設備狹小空間靈活移動的特點，如圖2所示。

2.2 作業覆蓋范圍大

TGC1300拱架臺車最大作業高度13 m，最大作業寬度17 m，作業平臺最大覆蓋范圍達180 m2，屬于較大覆蓋范圍設備，可滿足特大斷面隧道施工建設需求，如圖3～圖5所示。

2.3 適應性強

TGC1300拱架臺車采用輪式工程底盤、電/柴雙動力系統，可滿足隧道內多種路面工況和環保要求。此外，一體化集約設計的工作臂與作業平臺，可覆蓋高鐵雙線180 m?以下開挖斷面，最大適應5 m開挖進尺要求;同時兼顧全斷面、微臺階法、長臺階法隧道開挖施工作業。

2.4 控制先進

全車采用多動作復合、無干擾的主輔泵和負載敏感控制設計、電液比例控制技術，具有響應快、定位精確、作業高效等優點。此外，基于PLC控制器加傳感檢測技術的作業監控與報警設計，人機交互友好、操作更安全。

3 施工案例介紹

深圳羊臺山贛深高鐵隧道，全長3 534 m，采用臺階法+上臺階導洞先行的施工工法。由于該隧道巖層較硬，巖爆幾率較小，爆破、清渣、混凝土噴漿后繼續向前推進，然后進行拱架安裝。TGC1300拱架臺車在施工過程中進行了安裝拱架的工作，其主要工作過程如圖6所示，各工序施工時間統計如表2所示。

TGC1300拱架臺車在施工過程中，單拱作業時間約57 min。從表3可以刊出，與傳統人工架拱相比，在施工時間、施工效率、勞動強度、安全性等方面具有優勢;但也存在采購投入及維護成本高、人員要求高等局限性。

5 結束語

TGC1300為三臂型拱架臺車，采用輪式工程底盤、柴電雙動力系統，具有轉彎半徑小、作業覆蓋范圍大、適應性強、控制先進等特點。

TGC1300拱架臺車作為一種專用施工設備，具有效率高、強度低、施工安全等優點，可用于軟巖隧道的拱架安裝，能有效控制圍巖變形，防止坍塌，在我國將會有廣闊的應用前景。

參考文獻

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