新型隧道支护作业设备 钢拱架安装台车的研究及应用

立钢拱架是铁路、公路隧道支护作业的一道关键工序,传统的靠人工或简易机械搭设的方法不仅费时费力、效率低下,而且很不安全,经常造成砸伤人员、设备的事件发生;随着国家大力推行“隧道施工机械化”的号召,本文就新型拱架安装台车的研发背景、行业现状、设备性能特点、经济效益分析、发展前景等方面进行详细分析,以供同行参考。

拱架安装台车施工作业优化设计方案

针对已建及在建隧道施工过程中钢拱架的安装与拼接等相关工艺问题,结合某在建高速铁路隧道项目,设计研发一种新型的拱架安装台车,设计方案给出该设备的相关作业要求与结构组成,对该设备的工作原理进行分析,并根据施工作业需求确定其主要工作参数,通过CATIA软件构建拱架安装台车三维数值仿真模型,为后续分析结构的动力特性及施工过程中的受力情况计算奠定基础。设计的拱架安装台车能够推动今后隧道施工的高效率、低成本的发展趋势趋势。

拱架安装台车在隧道台阶法施工中的适应性研究

为进一步研究拱架安装台车在隧道台阶法施工中的适应性问题,以渝昆高铁昭通隧道为依托,介绍了拱架安装台车在台阶法施工中的应用情况,从人员配置、施工效率、经济效益、安全保障等方面进行分析。实践证明,使用拱架安装台车立拱,可有效保证拱架安装的安全和质量,同时起到减员增效、降低成本的作用。

XM1200三臂拱架台车在大断面软弱围岩隧道施工中的应用

为提高大断面软弱围岩隧道微台阶、全断面法开挖初期支护拱架施工机械化水平,引进三臂拱架安装台车进行拱架安装。通过对三臂拱架安装台车参数和性能、施工工艺、与传统台车对比应用效果等多方面进行分析,主要结论如下:1)三臂拱架安装台车抓举和连接拱架可在有效保证施工人员安全的前提下,缩短拱架安装时间; 2)钢拱架安装工艺流程更规范,有效提高拱架安装精度和质量; 3)三臂拱架安装台车和传统台架、改装机械设备应用效果相比,更适应大断面软弱围岩隧道微台阶、全断面法开挖初期支护拱架施工; 4)三臂拱架安装台车除可完成拱架安装施工外,还可辅助进行部分隧道高空作业施工。

软弱围岩隧道钻爆法机械化施工关键技术及装备

为实现软弱围岩大断面隧道钻爆法机械化施工,依托渝昆高速铁路(重庆—昆明)来福隧道,对凿岩钻孔与拱架安装施工工艺进行了研究。通过加长臂改造改进了凿岩台车,以适应软弱围岩条件下台阶法钻爆开挖隧道。通过增加托举装置的延长杆,改进了三臂拱架安装台车;结合“一长两短”的上台阶初期支护钢拱架设计方案,实现了拱顶初期支护钢铰接+三臂拱架安装的施工工艺。通过现场试验,采用改进后的凿岩台车施工,与传统人工手持风枪凿岩相比,两台阶与三台阶断面钻孔作业,施工效率分别提升89%、90%;采用改进后的拱架安装台车施工,与传统人工配合机械安装拱架相比,Ⅳ、Ⅴ级围岩段施工效率分别提升72%、81%。可见,采用改进后的凿岩台车和拱架安装台车机械化施工不仅可以提高施工效率,还可以降低施工风险。该套施工设备可在类似工程推广应用。