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湿喷机械手在高速铁路隧道施工中的应用

2017-05-11郑渊

中国设备工程 2017年5期
关键词:速凝剂机械手粉尘

郑渊

(中铁十二局集团第二工程有限公司,山西 太原 030013)

湿喷机械手在高速铁路隧道施工中的应用

郑渊

(中铁十二局集团第二工程有限公司,山西 太原 030013)

随着高速铁路的发展,采用大型混凝土湿喷机械手已成为隧道湿喷主流施工方式。本文以凤凰岭隧道湿喷机械手应用为例,详细介绍机械手湿喷工艺及湿喷效果。湿喷机械手性能优良,大大降低了隧道内粉尘浓度,保障工人身体健康,并有生产率高、回弹度低、施工质量高的特点。在此之前,湿喷机械手研发技术长期由国外垄断。CHP25B车载式湿喷机械手的研制使用,成功打破了国外垄断,大大降低了湿喷机械手的购买成本。

湿喷机械手;高速铁路;施工

1 工程概况

新建铁路北京至沈阳客运专线(京冀段)控制工程先期开工段施工JSJJSG-Ⅱ标段,位于河北省平泉县七沟镇、平泉镇境内。凤凰岭隧道全长9841m,为单洞双线隧道,内线间距5.0m,最大埋深195.4m。凤凰岭隧道1号斜井长470m,凤凰岭隧道2号斜井长400m。

2 设备选型

喷射混凝土采用CHP25B车载式湿喷机械手(图1),产地为湖南五新隧道智能装备股份有限公司。该设备特性:机动性强,转场方便,可兼顾多个掌子面;电动力系统,适应力强,可靠性高;机械手动作灵活,施工范围大,无施工盲区;速凝剂用量和混凝土方量自动匹配,减少速凝剂消耗;喷射量最大可达30m3/h,综合回弹率可控制不大于15%;性价比高,设备耐久。

图1

3 机械手湿喷工艺

(1)机械手湿喷混凝土工艺。喷射混凝土必须采用湿喷工艺,采用车载式湿喷机械手进行湿喷作业。喷射混凝土必须在规定的拌和站统一拌和,由专用的混凝土运输车运至施工地点。隧道开挖完成后,先对掌子面进行初喷作业,然后按照设计图纸要求施做支护措施,最后进行湿喷混凝土至设计厚度。①喷射前准备。岩面有渗水出露时,应先引排处理。当局部出水量较大时,可采用埋管、凿槽、树枝状排水盲沟等措施,将水引导疏出后再喷射混凝土。混凝土中可根据试验结果增添外加剂以确保喷射混凝土质量。应埋设标志或利用锚杆外露长度以控制喷射混凝土的厚度,确保最小厚度满足设计要求。检查材料、机具、劳力的准备情况,检查风、水、电等管线路并试运转,作业面具有良好的通风和照明条件。②喷射作业。混凝土中的水泥、细骨料、粗骨料以及骨料级配、水要符合《隧道施工及验收规范》的要求。在喷射混凝土之前应检查开挖断面尺寸,清除危石和墙脚的岩碴,用高压风将开挖面的粉尘和杂物清理干净。喷射作业应分段、分片、分层,由下而上依次进行。湿喷机械手喷嘴离岩面距离0.6~1.0m左右,拌合站应严格控制水灰比,使喷射层表面平整、光滑,无干斑或滑移流动现象。每次喷层厚度拱顶为3~5cm,边墙5~7cm,喷嘴应大致垂直岩面,以尽可能减少回弹。改变喷射混凝土配合比,增加水泥用量,先喷干混合料,待其与涌水融合后,再逐渐加水喷射。喷射时,先从远离出水点开始,逐渐向涌水点逼近,将散水集中,安设导管,将水引出,再向导管逼近喷射。当涌水范围大时,可设树枝状排水导管后再喷射。当涌水严重时,可设置泄水孔,边排水边喷射。(2)湿喷机械手对回弹率要求。影响喷射混凝土回弹率的综合因素包括喷射混凝土的配合比、坍落度、速凝剂效果、操作手的操作技能、压缩风压力、受喷面等方面,车载式湿喷机械手在实际工作中回弹率一般可以控制在10%左右,不超过15%。(3)湿喷机械手对速凝剂要求。速凝剂采用液体速凝剂。使用前应做效果试验,要求初凝不超过5分钟,终凝不超过10分钟。应根据水泥品种、水灰比等,通过试验确定速凝剂的最佳掺量,车载式湿喷机械手的速凝剂掺量一般为3%~5%,实际掺量一般为每方混凝土约22~30公斤。(4)湿喷机械手对喷射混凝土配合比要求。根据强度确定水灰比后,在合理控制成本的基础上,喷射混凝土配合比设计放在混凝土和易性上,保证坍落度控制在14~18cm的合理范围,并具有良好的粘聚性,满足易喷射、不易堵管、减少回弹量和粉尘,符合质量好、强度高、密实度高等物理力学指标要求。(5)湿喷机械手对混凝土原材料的要求。水泥选用与液体速凝剂相容性较好的42.5级硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。砂子选用级配合理,细度模数为2.5~3.2的坚硬耐久的中粗砂。石子选用级配合理,5~10mm的坚硬耐久的碎石,且粒形要好、针片状颗粒含量小于15%。(6)湿喷质量控制。①操作规程上墙,严格按照规程施工。②严把原材料关,不合格的原材料严禁入内。③质量保证体系必须到位。④喷射作业前,准备工作必须及时到位。⑤喷射混凝土要保证喷射混凝土厚度和平整度。⑥施工技术人员严格把关喷层厚度、喷层与受喷面粘结情况、喷射作业中各种参数,并形成检查记录。(7)湿喷安全控制。现场张贴安全标识牌,建立安全日志,喷射混凝土时必须带安全帽、防尘口罩等防护用品,电线必须包好,防止用电伤人,安全员必须在掌子面值班,电工必须持证上岗。(8)喷射混凝土粉尘和回弹控制措施 。为了减少粉尘的回弹量,必须采用复合高效减水型速凝剂这种材料,以增加喷射混凝土的粘度。提高培训混凝土操作人员的操作水平,并在湿喷作业施工过程中能熟练掌握。 为避免粉尘扩散严重,必须严格控制空压机的风压程度。加强隧道内的通风效果,将粉尘浓度降至最低,尽量都排在洞外。控制好一次的喷层厚度,避免喷层过厚导致坠落现象。控制好砂率配比和骨料粒径,必须满足要求。控制好受喷面与的最佳距离,一般在0.6~1.2m范围内,喷射角度要求必须垂直岩面,不得大于45°要求。 含砂率必须控制到位,为了减少回弹量,一般采用较多的砂率(60%左右)。当砂粒偏粗时,砂率可稍大些;砂粒偏细时,则砂率宜偏低些。

4 湿喷机械手湿喷效果

车载式湿喷机手的最大理论喷射量为30方/小时,实际工作中,受混凝土流动性、喷射部位、操作手技能的影响,车载式湿喷机械手的最大实际喷射量为25方/小时;根据工地现场工序协调的不同,隧道内一般综合喷射效率为15~20方/小时。从设备进场以来,车载式湿喷机械手的施工效率比之前人工湿喷有了大幅度提升,一个工作循环从进洞到出洞,时间一般控制在3~4个小时。项目部对喷射效率与效果非常满意。

5 湿喷机械手的维修保养

车载式湿喷机械手需要我们经常维护,这样才可以保持它的高性能,才能光洁如新,才能减少故障的发生次数。而没有维护保养的湿喷机往往导致故障频频出现,不仅耽误工期,也可能造成巨大的经济损失。

(1)湿喷机械手的维修。

整机组:①所有安全设施。采用目测和功能检查相结合的方法,排除所有安全隐患。②电线、动力电缆。采用目测检查方法。③电控柜。将电控柜内部灰尘清洁干净,保证正常运转。④水箱。确保水箱已加注满干净水。⑤灯光。开启后目测检查,正常照亮。⑥所有紧固螺栓。按照紧固件扭矩表检查。⑦底盘、喷射臂和混凝土泵所有润滑点,加注润滑脂。

混凝土泵:①整机。喷射作业或长时间中断喷射时彻底清除料斗、泵缸、S-摆管、输出口以及外部残留混凝土。②搅拌轴。检查轴两端支承固定和密封是否完好,检查搅动叶片紧固件。③眼镜板和切割环。检查和调整接触空隙,检查有无磨损和开裂。④手动润滑。清洗后加注润滑脂。⑤自动润滑。检查润滑油泵功能及储脂罐油位。⑥输送管路。检查和调整管箍密封并紧固,检查管壁厚度并转角度安装。

喷射臂:①回转机构、大小臂、喷射头:彻底清除粘附的混凝土;加注润滑油;清洁压轮架和压轮,加注润滑油;检查大小臂刮片;若磨损则更换;外部涂抹脱离剂或废油液。②输送管路:检查和调整管箍密封和紧固;检查钢管壁厚,旋转角度后安装。③混流管:检查密封和腐蚀情况。

液压系统:①检查液压油油位。②目视检查管路接头有无损坏漏油;目测检查液压缸、油马达密封。③检查滤芯污染指示,清理滤清器内的沉淀赃物。

(2)湿喷机械手的养护。树立维护保养意识,良好的维护保养是保证湿喷机良好运行的关键。建立一份日常基本项目检查表,定期进行保养。

6 结语

为确保完成节点目标,项目部隧道施工使用大型湿喷机械手后提高了施工进度与效率。该机械手充分保证了隧道内与其他工序的高效衔接,一定程度上提高了隧道施工进度,改善了隧道内空气质量。湿喷机械手避免掌子面上回弹料伤人事故,减少了操作人员与混凝土的接触,同时降低了洞内粉尘浓度,保护了工人的身体健康。采用CHP25B车载式湿喷机械手,在京沈凤凰岭隧道的初支作业中越来越体现出其独特的优势,有力推动了机械化施工在隧道项目的应用。

TP241

A

1671-0711(2017)03(上)-0114-02

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