浅谈HPS3016S混凝土喷射台车在铁路隧道施工中的应用

摘  要：研究表明铁路工程中现场喷射混凝土技术需采用特殊施工机械来实现，因此施工机械的设计水平和工作能力在一定程度上决定了喷射混凝土的质量。本文结合具体工程项目背景，基于集行走、泵送和喷射三大功能于一体的HPS3016S混凝土喷射台车，重点研究了利用喷射台车进行混凝土湿喷的操作方法，经实践证明这种机械装备对于铁路隧道施工具有重要作用和推广价值。

关键词：混凝土喷射台车;铁路隧道喷射混凝土施工;现场喷射混凝土工艺

中图分类号：U455.3  文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）03-0000-00

0引言

铁路隧道施工过程中，开展砼喷射工艺，会加快施工进度、减少回弹及粉尘危害，为隧道作业创造安全、稳定、干净的环境。目前，常用的砼喷射工艺可分为干喷、湿喷两类。干喷工艺，首先在施工现场将混凝土（砂石、水泥，包括粉状速凝剂）均匀干拌，然后送入干喷机，利用压缩空气的压力将干混料通过胶管送到喷管，同时在喷管中注入水，干混料和水在喷管内混合，然后从喷嘴高速喷出，使混凝土粘接到岩石或其它材料表面并迅速凝结硬化。这种施工工艺采用的机械设备小巧灵活，但是喷射出来的混凝土质量参差不齐，施工效率较低[1]。

湿喷工艺能够克服干喷工艺在工程实践中暴露出的缺陷，采用该施工工艺时，需要预先在搅拌站生产出合格的混凝土，然后将混凝土用罐车运送到施工现场，装入湿喷机并通过胶管送入喷管，水和液体速凝剂同时加入到喷管中，混凝土、水与液体速凝剂在喷管内混合，然后从喷嘴高速喷出，使混凝土粘接到岩石或其它材料表面并迅速凝结硬化。利用这种工艺喷射形成的混凝土质量稳定，回弹率低，施工效率较高。

铁路工程中现场喷射混凝土技术需要采用特殊的施工机械来实现，施工机械的设计水平和工作能力在一定程度上决定了喷射混凝土的质量[2]。本文结合具体工程项目背景，基于多功能（移动、泵送、喷射）HPS3016S混凝土喷射台车，重点研究了此喷射台车进行混凝土湿喷的操作方法，同时指明了喷管处理方法和施工结束后台车的处理方法。

1项目背景介绍

新建福州至厦门铁路工程（简称新福厦铁路工程）位于福建省沿海地区，北起福州市，途经莆田市、泉州市，南至厦门市和漳州市。本文研究由我单位承建的新建福厦铁路3标项目，其位于福建省福清市、莆田市境內，起讫里程为DK51+717.925～DK68+054.5，正线长16.337km。该工程中有3条隧道，分别是碧峰寺隧道8434m，后俞隧道274m，香山寺隧道1215m，合计开挖134m³，混凝土34.4万m³，湿喷砼量为69996m³全部使用湿喷工艺进行，投入6台HPS3016S混凝土喷射台车。

2混凝土喷射台车性能简介

HPS3016S混凝土喷射台车由中国铁建重工集团有限公司设计制造，具有移动、泵送和喷射三大主要功能，能够满足一般的隧道机械化施工技术标准要求。这种台车采用自动控制方式操控，工作性能稳定，喷射效果良好，有效提高了施工质量和效率。主要特点如下：

（1）生产率高：混凝土喷射能力高达30m³/h。

（2）回弹率低：回弹率可以控制在10%以内，远低于干喷作业15%～30%的混凝土回弹率，有效提高了材料利用率。

（3）喷射效果好：通过采用自动配比技术实现了水灰比的可靠控制，有效提高了混凝土喷射质量，实现了匀质、密实喷射。

（4）污染小：粉尘被控制在喷射台车内部，减小了泄露的风险，有效降低了对环境的污染和破坏，提高了工人的工作环境。

（5）操作简单：精确的速凝剂跟随系统和自动喷射功能，无线遥控操作系统，可大大减小操作工人的劳动强度，操作更简单方便。

3湿喷工艺流程图（图1）

图1 湿喷工艺流程图

4喷射机的操作顺序

混凝土喷射台车的操作顺序如下：

（1）机器进场。

（2）混凝土喷射台车的定位与稳定。

（3）检查及启动遥控器。

（4）移动和展开臂架。

（5）检查作业。①检查水箱水位;②检查液压油油位;③检查添加剂液位;④空气压力调节。

（6）喷射作业。

5提高喷射混凝土质量，减少回弹量的操作方法

只有为喷射台车设置合适的工作参数，才能实现提高喷射质量、减少回弹量的目的。工作参数的设置，主要包括：（1）喷射量可以根据现场情况和人员的熟练程度在控制柜面板上进行设定，一般为15-30m³/h，熟练度不高或在扫平的情况下可以将喷射方量调至15m³/h左右进行喷射;（2）速凝剂含量根据混凝土配比及喷射过程中混凝土的掉落情况进行设定，其设定值会根据喷射方量进行自动跟随匹配，一般在4%-6%，根据速凝剂的浓度会有相应的变化，可根据现场情况调节。

喷射过程中，需要根据地形随时调整臂架和喷头位置，喷射过程中应保持喷头垂直于拱架要喷射的部位。喷射时要做到一个垂直和一个平行，即“喷嘴垂直于喷射面+三臂平行于拱架”这样才能保证喷射的质量;喷射的三种模式通过不同机构的不同动作来实现，即通过控制垂直回转臂的伸缩来实现环向喷射模式、通过控制四臂的伸缩来实现纵向喷射模式、通过控制喷嘴的360°摆动来实现点喷射模式，这三种模式的综合作用可以实现多角度、全方位的喷射。

施工过程中，有的时候会遇到大面积环形拱架的喷射，这时需要采用特殊的工法，即“整体喷射打底+逐段喷射找平+凹陷位置补喷”的方式，实现高质量的喷射;切忌采用局部点喷射方式，避免造成喷射面凸出、影响美观的施工问题。

停止喷射作业时，可以选择结束按钮，关闭泵送和速凝剂泵电机，空压机和供风需等12S后手动停止。

6作业过程中堵管处理方法

喷射台车喷管堵塞是施工过程中经常出现的机械故障。喷管堵塞是有征兆的可以用来判断的，当出现电机噪音过大、压力表盘显示泵送压达到最大值且持续降不下来时，很有可能就是出现了喷管堵塞，这时检查混凝土是否继续喷射，如果混凝土的喷射也中断，就可以判定出现了喷管堵塞现象。出现了这种故障，需要采取以下措施进行处理：首先进行2～3次的“反泵→泵送”循环操作，看能否冲破堵塞物体;如果不能冲破，就需要降低整个泵送系统的工作压力，直到降为0MPa之后，然后再逐段管路进行排查，直到找出堵塞的管路后，利用高压水柱进行冲洗，主要采用合适的水柱压力，一般都能够冲开堵塞，实现正常工作状态。

7清洗喷射台车方法

混凝土湿喷机工作环境决定了清洗台车的重要性，它是保证湿喷机连续正常工作、提高机械寿命的重要环節，所以施工结束后必须及时清洗喷射台车。

（1）清洗料斗和S摆管阀时，首先启动反抽，使残留混凝土从输料管和缸内进入料斗，接着从卸料门排出。在反抽时可适当举高喷射臂，利用混凝土的重力帮助管道内混凝土排出;然后拆卸出料口处90°弯管;接着用高压水枪清洗料斗，若有混凝土已凝固，可使用工具将其凿下，务必使料斗各角落处均应清洗干净;然后将水管或水枪插入S摆管阀，启动反泵，两缸交替清洗，直至只有清水流出。最后关闭电机，将手探到S管最低处，检查并清除残留混凝土。注意插入深度为能将水枪喷嘴或水管头定位于密封环前，并用胶带做出标记，否则会被摆管阀切断。

（2）清洗输送管路时，由于在输送管路内的混凝土大部分已经用混凝土泵反抽的方法排除后，关闭料斗卸料门：降低喷射小臂，卸下喷嘴（清洗喷嘴与清洗输送管路同时进行），把留在喷射头上的输送管出口对墙脚。首先拆卸90°弯管两端的卡箍，移开90°弯管;然后往90°弯管出口处直管塞入DN150清洗球和湿水泥口袋纸团;接着安装好90°弯管两端的卡箍;接着在料斗内注入清水，并保持料斗有足够的供水;接着启动混凝土泵，向输送管道泵送清水;在纸团和清洗球从喷射头出口被泵出后，继续泵送至流出的水不再浑，管道清洗完成。正常情况下，混凝土泵提供的压力足以推动清洗球和纸团刮干净管壁粘附的混凝土。

（3）清洗喷头时，由于从混流器处输入速凝剂，该处若有混凝土残留，很快会凝固，必须在停止喷射后立即清理。首先确保在混凝土和速凝剂停喷后，压缩空气继续喷10-20秒钟;接着降低喷射臂，把喷射头调整到便于操作的高度和位置;接着关闭混凝士泵、速凝剂输送装置、空压机和喷射臂;接着卸开喷射头上混流器接头;接着从混流器中抽出喷嘴，清洗混流器，疏通并清理注入口;接着清洗和检查密封圈;最后清洗喷嘴，疏通各注入小孔。

（4）清洗臂架及车身时，首先用水枪对三臂、四臂及车身进行冲洗，清洗时，喷射水流不要垂直对准清洗面，应斜着冲洗，喷嘴到目标面的距离约30cm。

清洗车身过程中，请勿直接用高压水枪冲洗电缆卷筒、电控柜、臂架灯，以免造成漏电危险和损害电气元器件。

8结论与建议

本文结合具体工程项目，基于集行走、泵送和喷射三大功能于一体的HPS3016S混凝土喷射台车，研究了利用喷射台车进行混凝土湿喷的操作方法，同时指明了喷管处理方法和施工结束后台车的处理方法。经过新福厦项目工地的验证，达到了预期的目的，质量稳定，功效高，回弹率8%，环境污染小，证明这种机械装备对于铁路隧道现场喷射混凝土施工具有重大的促进作用，同时能够在保证工期和施工质量的前提下节约工程成本，有利于工程的顺利实施。本文的研究对工程实践具有一定的指导意义。

参考文献

[1]陶涛.混凝土喷射台车在隧道施工中的应用[J].工程技术：全文版，2016（3）：175-176.

[2]马顺利.混凝土喷射台车应用技术[J].隧道建设，2004（3）：69-71+61.

收稿日期：2020-02-02

作者简介：武颖婷（1988—），女，山西吕梁人，本科，工程师，研究方向：机械设备研究。