一种隧道施工中的新型全自动喷淋养护台车

2018-05-03李晶

价值工程 2018年14期

李晶

摘要：新建崇礼铁路在对二衬混凝土面的养护过程中，采用了一种新型喷淋养护台车。其功能不仅能满足隧道二衬混凝土浇筑面的养护，且两侧及顶部平台还可以作为隧道检测、注浆的平台使用，实现隧道机械化一机多用功能的要求，该台车从行走到养护喷淋部分均实现了自动化，大大提高了隧道养护效率、效果，并减轻了人工劳动强度，下面就这一新研制的台车结构、电控设计及工作原理与特点具体说明一下这种适合隧道养生使用的全自动喷淋养护台车。

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.

关键词：隧道；养护；检测；注浆；全自动；台车

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

中图分类号：U227.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）14-0129-02

0 引言

长期以来国内隧道混凝土衬砌浇注后，若不及时进行养护，混凝土中水分会因为蒸发过快而形成脱水现象，从而导致内部凝胶体的水泥颗粒不能充分水化，颗粒之间缺乏足够的粘结力，使得混凝土表面出现片状或粉状脱落。此外，水分过早的蒸发还会产生较大的收缩变形，出现干缩裂纹，造成强度不够等“通病”，所以混凝土浇筑后的养护非常重要。而目前隧道混凝土浇筑后养护还采用常规的人工背喷雾器进行喷水养护，工人劳动强度大，受人为因素影响较大，经常出现养生不及时或漏养现象。在隧道施工中引进一种混凝土养生施工设备，达到既不影响正常的隧道施工，又能满足新浇筑混凝土的养生需求，就显得尤为实用。

新建崇礼铁路的施工中就引进了一种新型喷淋养护台车，该台车主要进行隧道二衬混凝土浇筑面的养护，其两侧及顶部平台并作为隧道检测、注浆使用的平台。通过该台车的养护施工，可显著提高隧道衬砌混凝土强度和表面致密性，满足混凝土浇筑要求。其自动化程度高，可实现远程遥控操作，且隧道断面适应性强，能满足各类隧道断面，操作简单便捷，重复利用率高，可大范围推广于各类隧道混凝土养护施工中。

1 新型喷淋养护台车的主要构成

该台车采用门式结构、轮轨自行式行走，并留有足够的通车空间保证隧道施工设备的正常通行。其结构主要由门架总成、梯子平台总成、喷淋系统总成、行走机构总成组成。

1.1 门架总成

门架总成主要由型材搭接框梁，经螺栓连接而成，结构包括横梁、立柱、斜撑、纵梁、顶部及侧部工作平台等，采用螺栓连接各部件，该结构便于施工拆装。框架中部留隧道施工所需的通车空间，一般净空高4.5m，可满足隧道车辆正常的通行要求。顶部设有大面积平台，作为顶部隧道检测及注浆使用，门架侧向三层分别设置平台，其间距按实际需要设置，一般可为2m间距，作为侧向检测使用，上述结构如图1所示。

1.2 喷淋系统总成

喷淋系统由喷水系统及支架系统组成，喷水系统又分为水泵、水箱、水管及喷头。经过实际考察与实验，喷水系统的水管材质为PPR管，该种材质连接优于普通钢管，内壁光滑、易于仿形成型且连接处不易出现漏水现象，施工时依据实际隧道面进行仿形布置，采用管道专用连接工具，操作简单易懂，经过简单的培训即可掌握连接技巧。喷头采用喷淋状态可调式喷头，其喷洒范围及距离均可适量调节，在门架两侧底纵梁上各设置一组水箱，其容积依据水泵参数计算而得。上述结构如图2所示。

1.3 行走机构总成

行走机构为轮轨自行式，分为两种结构，一种为钢轨式结构，另一种为轮胎式结构。钢轨式具有导向好，台车运行稳定性强的优点，缺点需要人工铺设轨道，而轮胎式运行方便，但导向性差，运行易于偏向，方向不易调节。经实际实验运用，本次采用的是钢轨自行式行走机构，行走轮采用LD300型，通过LDAC1M型三合一减速机驱动，该减速机与锥形转子电动机、带齿圈的走轮组成集传动、减速、制动于一体的“三合一”运行机构，结构简单、轻小紧凑、维护、保养也极为方便，它的级闭式传动齿轮可以更换，能得到不同的传动比，可满足用户对行走速度的不同要求，很适合隧道内驱动行走，且操作配备了有线及无线遥控两种，可根据实际需求使用。另一方面为避免軌行式铺轨不便的缺点，减轻人工劳动强度，本次轨道采用钢轨为24kg/m型，较之隧道施工常用钢轨较小，便于实际隧道施工，且在此设计基础上设置了电缆卷筒往复式走形，在行程两端装设行程限位装置，可在设定范围内往复行走，实现台车自动往返行走或一般的长距离行走。所述结构如图3所示。

2 台车电气部分设计

隧道全自动喷淋养护台车的电气系统采用380V/50Hz交流电源，供电方式为电缆卷筒供电。操控方式采用无线遥控和有线按钮控制两种。控制箱采用户外防雨型，内设有4个16A三孔220V插座，方便注浆、检测等作业使用。整车还设有安全保护系统，其主要功能有：

①台车前后运行极限限位，防止电缆线拉断；

②台车前后设有换向开关，实现台车行走自动换向；

③水箱内设有水位计，防止水位过低致使水泵损坏；

④无线遥控和有线按钮控制联锁互锁，防止误操作；

⑤设有相序保护器；

⑥总电源急停开关；

⑦电机热过载保护；

⑧台车前后设有旋转警示灯。

3 臺车工作原理及特点

隧道二衬面混凝土浇筑成型后必须及时进行浇水保湿养护，以满足混凝土表面维持一定湿润状态，避免二衬面干燥出现裂纹，此时引进一种新型的全自动喷淋养护台车，行走机构由驱动装置为其提供动力，能以设定的速度在隧道中往复行走，到达养护需求位置后，打开喷淋控制泵按钮，调节可调喷头的养护距离及范围，进行二衬面养护，喷淋水源由台车底纵梁上设置的四个水箱提供，通过喷淋泵动力将水箱储水引入主进水管，再通过各分管分流水路，到达喷头进行全面雾化养生混凝土。二横梁上设置的防雨棚可蓄积隧道顶面滴落的水珠，并通过引导管二次流入水箱，经过滤网过滤建筑颗粒过程中注意水箱水位不能低于警戒线，低于警戒线需及时补充储水。系统一次性喷淋的喷洒时间由人工设定控制，往复行走配有电缆卷筒自动收放电缆，整车控制均为无线遥控控制。

喷淋系统喷出的养护水幕较为均匀，养护面避免形成干湿循环，克服了以往混凝土洒水养护不均匀的弊病，较好解决了隧道面混凝土的开裂问题，且水路随隧道面仿形布置，适应于各类隧道断面，具有施工操作简便、节省人力、用水等特点，养护效率高，养护时安全风险低，除在安装台车时需人工进行施工，喷淋养护时无需人工施工，仅需按动按钮即可，很大程度上降低了人工作业劳动强度，避免了发生安全事故的机率。