超長距離、大斷面引水隧洞鉆孔灌漿施工機械化研究與應用
1.立項的背景和目的。
(1)立項的背景。
錦屏二級水電站主要4條長約16.7千米引水隧洞構成,隧洞之間的中心間距60米,一般埋深1500~2000米,最大埋深約2525米。鉆爆法施工洞段為馬蹄形斷面,混凝土襯砌后洞徑11.8米。TBM開挖隧洞為圓形斷面,混凝土襯砌后洞徑為11.2米。經查新,其設計、施工技術水平處于世界前列,為世界最大規模水工隧洞。
由于錦屏二級水電站引水隧洞施工戰線長達23.2千米,其中TBM洞段5.8公里,平均每500米一個施工通道,通風散煙條件差。其中固結灌漿鉆灌110.2萬米,施工強度最高達7萬米每月。隧洞的開挖支護、襯砌、灌漿、混凝土消缺等多工序、多點、密集、交叉、高強作業,施工難度和施工強度世所罕見。如何按期完成如此巨大、高強的灌漿工程,具有極大的挑戰性和風險性。
(2)立項的目的。
利用我局在錦屏二級東端1、2號引水隧洞的基礎處理施工為依托,與專業臺車生產廠家聯合開發,對大型斷面、超長隧洞的鉆灌施工平臺進行開發研究,從而提高超長距離、大斷面引水隧洞鉆孔灌漿施工機械化程度,以解決長戰線、高強度、大干擾等問題。
2.研究內容及目標。
(1)研究內容。
1)全液壓自行式坑道鉆孔臺車研究與應用。
根據現場施工環境,臺車既要滿足鉆機的鉆孔高度及覆蓋范圍,滿足洞室腰線以上的全部鉆孔作業,又要達到臺車下方能通過鋼筋運輸車輛、混凝土運輸車輛的目的。臺車的構造要簡單、合理、安裝簡便、操作方便。
2)全液壓自行式棧橋臺車研究與應用。
結合圓形洞室的施工條件,既要大型全液壓露天鉆機在臺車上鉆孔、調頭,又要滿足鋼筋、混凝土車輛的通過,達到鉆機與其他設備錯車的目的。臺車的構造要簡單、合理,安拆簡便、操作方便,能有效承受各種荷載,整體承重可靠。
3)自行式灌漿臺車研究與應用。
根據現場施工環境,既要滿足灌漿作業的高度及覆蓋范圍,又要達到臺車下方能通過鋼筋運輸車輛、混凝土運輸車輛的目的。結合公司現有的灌漿設備,充分利用灌漿臺車平臺的有限空間,多擺放設備,增加灌漿孔數量,提高單臺臺車的灌漿量的目的。臺車的構造要簡單、合理、安裝簡便、操作方便。
4)引水隧洞鉆孔灌漿施工機械配合施工研究。
針對鉆孔、灌漿工作而言,結合引水隧洞的特點和現場施工實際情況,如何滿足多工作面的同時施工作業,實現鉆孔設備、灌漿設備的安裝、拆除及鉆孔施工作業的便捷性,采用何種輔助設施,更加有效地控制目標成本,提高經濟效益。本課題的完成,能保障各個鉆孔灌漿工序快速、高效、經濟的實施,避免了與土建施工的干擾,保證項目在工期極其緊張、施工強度極大的情況下快速高效的完成各項施工任務。
(2)研究目標。
保障錦屏二級水電站引水隧洞施工各個鉆孔灌漿工序快速、高效、經濟的實施,從而保證項目在工期極其緊張、施工強度極大的情況下快速高效的完成各項施工任務。為今后類似的長距離、大斷面隧洞工程的基礎處理施工提供重要的參考價值和指導意義,可獲得顯著的經濟效益和社會效益,解放了勞動力資源。
3.研究方法和技術路線。
(1)研究方法。
本科研課題以錦屏二級水電站東端1、2號引水隧洞工程為依托對象,對洞室的施工條件進行系統全面地研究與分析。通過不同施工方法的論證,對超長距離、大斷面引水隧洞鉆孔灌漿施工提出合理的施工工藝和方法。利用CAD計算機輔助設計,根據目前公司現有的機械設備情況,設計出能夠滿足超長距離、大斷面引水隧洞鉆孔灌漿施工的設備。通過現場調試、運行試驗確定最終的參數。根據最終參數進行批次生產投入使用。
(2)研究技術路線。
圖1-1:技術路線圖
4.主要成果及創新點。
(1)主要成果。
1)專利成果。
該項目獲得國家實用新型專利4項,目前已受理4項:
①自行式隧洞灌漿臺車(專利號ZL 2012 2 0307383.3);
②全液壓自行式棧橋臺車(專利號ZL 2012 2 0307220.5);
③自行式坑道鉆孔臺車(專利號ZL 2012 2 0307203.5);
④扶正器(專利號ZL 2010 2 0563530.4)。
該項目申報國家發明專利1項,目前正在受理中:自行式坑道鉆孔臺車。
2)研究成果
①東端1、2號引水隧洞在施工過程中,開挖支護、襯砌、灌漿混凝土消缺等多工序、多點、密集、交叉、高強作業,施工難度和施工強度世所罕見,施工效果獲得業主好評。
②東端1、2號引水隧洞共投入鉆孔臺車17臺、灌漿臺車37臺,回填兼質量檢查13臺,棧橋臺車2臺。東端1號引水隧洞臺車分布見圖1-2。
圖1-2:東端1號引水隧洞臺車分布圖
③大型全液壓露天鉆機施工洞室腰線以下的灌漿孔,鉆孔臺車施工腰線以下的全部鉆孔作業,實現洞室鉆孔的無縫連接。
圖1-3:圓形洞室無縫連接方式(左圖)及平底洞室無縫連接方式(右圖)
④2012年2月~2012年7月東端1號引水隧洞處于施工高峰期,月均鉆孔強度5.7萬米, 灌漿強度5.0萬米,2012年11月~2013年5月東端2號引水隧洞進入施工高峰期,月均鉆孔強度6.3萬米,灌漿強度5.5萬米。其中東端1號引水隧洞最高峰月鉆孔強度7.2萬米,灌漿強度6.4萬米,東端2#引水隧洞最高峰月鉆孔強度7.9萬米,灌漿強度7.1萬米。
⑤坑道鉆孔臺車:臺車安裝完畢后就可以投入使用了,根據臺車的類型進行設備安裝,如:坑道鉆孔臺車可以配備的設備有小型全液壓坑道鉆機、中型全液壓鉆機等,該臺車的可變幅懸臂可以通過液壓鉆機自身的液壓壓力控制,每一臺設備都可以獨立操作,互不影響。見下圖。
圖1-4:配備哈邁Dm30全液壓鉆機的臺車(左圖)及配備重探DH30全液壓鉆機的臺車(右圖)
⑥棧橋臺車:棧橋臺車是專門為大型全液壓露天鑿巖機提供的特殊設備。該設備為大型型全液壓露天鑿巖機提供了一個80余平米的工作平臺,鉆機可以在該平臺上施工洞室腰線以上的灌漿孔,解決了鉆孔臺車無法施工的部位,還可以讓兩種鉆機在圓形洞室內調頭,減少鉆機來回行走的時間以及避免不必要的磨損,增加了鉆孔作業時間,提高設備工作效率。
圖1-5:D7在棧橋臺車上施工腰線孔(左圖)及D7在棧橋上停車避讓混凝土運輸車(右圖)
⑦灌漿臺車:該設備在安裝完畢后,能夠將全部的灌漿設備容納在臺車內部,形成了漿液配置、攪拌、壓送、監控等一系列的灌漿工作的集中管理模式。
圖1-6:灌漿臺車內部一覽(左圖)及灌漿臺車內部一覽(右圖)
圖1-7在灌漿臺車上面,洞室頂孔觸手可及(左圖)和灌漿臺車下部的集中排污系統(右圖)
(2)主要創新點。
1)研制了一種新型的金剛石柱齒鉆頭扶正器,解決了彎孔、斜孔和孔壁毛糙的成孔缺陷,保證了各種灌漿器具的正常使用,提高了灌漿塞的卡塞密封能力,保證了灌漿質量。
2)研制了全液壓自行式坑道鉆孔臺車,解決了洞室腰線以上全部鉆孔作業。臺車的可移動懸臂和可調環距模塊,通過其自身的液壓油缸自由變換孔位和環距,輕松實現1-3米之間的任意環距的鉆孔作業。
3)研制了全液壓自行式鉆孔平臺,解決了中型液壓設備的鉆孔作業。中型液壓鉆機可以完成腰線以下至底板之間的灌漿孔的鉆孔任務,配以鉆孔平臺,可以完成上頂拱至腰線的鉆孔作業。
4)研制了全液壓自行式棧橋臺車,解決圓形洞室大型液壓鉆機與其他設備錯
5)研制了自行式灌漿臺車,解決了全洞段的灌漿作業。在臺車上,洞室頂部灌漿孔全部觸手可及,臺車底部排污系統確保了洞室的文明施工。
6)研制了一種粉塵收集袋,解決了洞室內全液壓鉆機除塵降塵。集塵罩是可移動式的,在開孔時司機可以很清晰地觀察到開孔情況,提高開孔精度。粉塵收集袋配備了高效的粉塵預分離器,可保證除塵器工作更安全,除塵效果更佳。
5.技術經濟效益。
以錦屏二級為例,采用臺車施工方案較采用大面積、多工作面排架施工方案節約3396萬元,實現進度效益約4000萬元,實現平均月效益231萬元,平均日效益7.7萬元,具體計算見表1。
表1:大面積、多工作面排架施工與臺車施工方案經濟效益對比分析表
施工方案 | 大面積、多工作面排架施工 | 臺車施工方案 | 差價(萬元) | 備注 |
材料設備購置費(萬元) | 3110 | 2135 | —975 | 按照兩條隧洞5Km施工排架計算,按照每洞段延米0.6t架管,扣件160個,架管按照4800元/噸,扣件按照8元/個。 |
臨建費用(萬元) | 1044 | 97 | —947 | 排架主要是指竹馬道板、臺車主要是臺車上部結構計算,扣件160個,竹馬道板按照24元/張,密目網1.5元/㎡ |
搭拆除費用(萬元) | 1366 | 1254 | —112 | 排架搭拆按照460元/延米,臺車搭拆按照4200元/噸,計算包含運輸費用 |
攤銷費用(萬元) | —468 | —330 | 138 | 架管按照40%損耗, |
其它費用(萬元) | 2500 | 1000 | —1500 | 包括安全文明施工、搬家、誤工等費用,排架約是臺車的2~3倍。 |
合計 | 7552 | 4156 | —3396 |
備注:負為節約,其他費用只要計算的是安全和文明施工效益。
本課題研究成果可以為今后類似的長距離、大斷面隧洞工程的基礎處理施工提供重要的參考價值和指導意義,可獲得顯著的經濟效益和社會效益,解放了勞動力資源。
二、研究內容及成果
1.全液壓自行式坑道鉆孔臺車研究與應用。
(1)研究問題。
1)解決臺車下方能通過各類運輸車輛的問題。
2)解決洞室腰線以上的全部鉆孔作業的問題。
(2)研究內容。
坑道鉆機臺車軌道中心線跨距為5.0米,臺車輪直徑約為300~400毫米,每邊4個。臺車由電動機驅動行走,臺車行走速度5~10米/分鐘。端部設有夾軌裝置;臺車就位后需要有頂升裝置,千斤頂作用點在鋼軌頂面,千斤頂與鋼軌接觸通過橡膠塊緩沖。各千斤頂在鎖定后要能達到不讓各軌輪不承重的要求。
臺車平臺設計長度約為9米,寬度為10~11米,端部設有活動翼板,翼板放下后與洞面距離約為30厘米,平臺兩側要附加4個千斤頂,千斤頂端部與洞面接觸通過橡膠塊緩沖。
臺車承重及受力情況:每一部坑道鉆機總重量約為500千克,不包括鉆材、工器具、以及其他輔助設備,鉆機在工作時,單臺鉆機的推進與提拔力最大為1400牛頓。鉆機的泵站要均勻分布在平臺上,要留有足夠的過道和維修空間。
兩端懸臂距離,以鉆機安裝后,自動力頭回轉軸中心起測量,距離為6米。
懸臂的移動,移動采用液壓油缸,鉆機定位根據1號引水隧洞灌漿孔位布置來鎖定,為了避讓鋼筋層和預埋管的偏差,要求鉆機實現在x,y方向上±12厘米的微調,并能在任意一點鎖定。
鉆機在固定后,推進梁端部(穩桿器)與洞面距離控制在30厘米左右;
各鉆機的操作平臺見圖2-1,要求每一部鉆機有足夠的作業空間,該空間包含鉆機操作臺、部分鉆桿、鉆孔時使用的必要工具和鉆機在吊裝、拆卸時所需要的空間,平臺位置要以鉆機的工作位置安裝,要能在兩孔位之間方便操作手作業;要設有頂部鉆機的吊裝,拆卸裝置,起吊重量不得小于鉆機重量。
圖2-1:操作平臺布置圖
臺車總電源,配電箱,分電箱:主電源與照明電源的布置與保護,每臺鉆機功率為18千瓦,分電箱要與泵站實行一對一控制。照明設備共設8盞,每端4盞,功率大于1千瓦并有防水功能的燈具。兩端還需設有220伏多用插板,便于給維修提供電源。
臺車的上水管布置,主水管要位于臺車下部,方便與水源連接,主水管直徑不得小于2.5英寸,并使用鍍鋅管。主水管由下至上,在平臺的兩端各分設4個1英寸的球閥,每個球閥上要有一根長度不小于15厘米的拔梢短管,管口向上。
為方便水、渣收集,要求平臺中間略高于兩側,但坡度不大于3.5‰,兩側制作U型集水槽,由端部引管集中排放,平臺各個接縫要做防水處理。
平臺中部開孔,便于設備、材料的運輸。開孔尺寸請參照已提供的鉆機外形尺寸來定,在不使用時用蓋蓋住,要求所用的蓋要能承受鉆機最大件的重量。
上下扶梯,建議設在臺車端部,坡度不大于60°。
針對中型液壓鉆機的特點,研制了全液壓自行式鉆孔平臺,解決了中型液壓設備進行全洞段的鉆孔作業問題。中型液壓鉆機的工作平臺可以自行升降且移動方便,主要針對平底板洞室,可以完成腰線以下至底板之間的灌漿孔的鉆孔任務,同時配以鉆孔平臺,可以完成上頂拱至腰線的鉆孔作業。由于中型液壓鉆機體積較小,在施工過程中占用空間小,富余了施工通道,避免了與土建施工的相互干擾,提高了整體施工效率。
針對洞內使用風動鉆機降塵除塵困難的問題,專門設計了一種粉塵收集袋、集塵罩是可移動式的,在開孔時司機可以很清晰地觀察到開孔情況,提高開孔精度。粉塵收集袋配備了高效的粉塵預分離器,可保證除塵器工作更安全,除塵效果更佳。
大型全液壓露天鉆機的鉆孔質量控制,由于大型全液壓露天鉆機屬于錨固型液壓鉆機,使用金剛石柱齒鉆頭配以高頻頂沖擊器來鉆孔,其鉆孔效率可高達1米/分鐘,由于金剛石柱齒鉆頭在施工傾斜孔和水平孔的時候其導向性較差,再加上鉆進速度快,鉆具自重等因素,這就導致了成孔出現彎孔、斜孔和孔壁毛糙的現象,使得灌漿器具在部分孔位不能正常使用,經過長期觀察并結合現場施工人員的研究,為金剛石柱齒鉆頭設計了一種新型的扶正器。該扶正器的投入使用,徹底解決了彎孔、斜孔和孔壁毛糙的成孔缺陷,保證了各種灌漿器具的正常使用,提高了灌漿塞的卡塞密封能力,保證了灌漿壓力。
(3)研究成果。
1)設計“全液壓自行式坑道鉆孔臺車”,滿足臺車下方能通過鋼筋運輸車輛、混凝土運輸車輛,結合小型、中型全液壓鉆孔設備,滿足洞室腰線以上的全部鉆孔作業。
2)大型全液壓露天鉆機施工洞室腰線以下的灌漿孔,鉆孔臺車施工腰線以上的全部鉆孔作業,實現洞室鉆孔的無縫連接。
3)設計了全液壓自行式鉆孔平臺,解決了中型液壓設備的鉆孔作業。中型液壓鉆機可以完成腰線以下至底板之間的灌漿孔的鉆孔任務,配以鉆孔平臺,可以完成上頂拱至腰線的鉆孔作業。
4)設計了一種新型的金剛石柱齒鉆頭扶正器,解決了彎孔、斜孔和孔壁毛糙的成孔缺陷,保證了各種灌漿器具的正常使用,提高了灌漿塞的卡塞密封能力,保證了灌漿質量。
5)設計了一種粉塵收集袋,解決了洞室內全液壓鉆機除塵降塵。集塵罩是可移動式的,在開孔時司機可以很清晰地觀察到開孔情況,提高開孔精度。粉塵收集袋配備了高效的粉塵預分離器,可保證除塵器工作更安全,除塵效果更佳。
2.全液壓自行式棧橋臺車研究與應用。
(1)研究問題。
1)解決圓形洞室各類運輸車輛通過的難題。
2)解決圓形洞室中型全液壓露天鉆機錯車、調頭、鉆孔作業的問題。
(2)研究內容。
棧橋式臺車軌道中心線跨距為5米,臺車輪直徑約為300-400毫米,每邊4個。臺車由電動機驅動行走,臺車行走速度5-10米/分鐘。端部設有夾軌裝置。平臺面至洞底的垂直高度要小于1.7米。
結構形式:過車平臺長度約10米,寬度約8米。棧橋平臺長度與引橋長度驗證,要便于運輸、安裝、拆卸,平臺的承重總質量要大于55噸(不包括臺車自身重量)。整個臺車要具有抗沖擊和反推力的能力,特別是針對汽車上下橋時的晃動。
圖2-2:棧橋平臺長度與引橋長度驗證
平臺的舉升通過液壓油缸實現,平臺舉升高度考慮在20厘米左右,要保證油缸伸出后整個平臺與洞面有15~20厘米的空隙;升降油缸的布置盡量不要凸出平臺,避免鉆機碰撞。
平臺下落后,兩側要有橡膠板與洞面隔開,橡膠板要具有很高的抗壓、防滑性能,該橡膠塊要方便采購(加工)和更換。當平臺完全與洞面接觸后,升降油缸要留有一定的浮動余量,該余量要大于平臺過車時橡膠塊的變形量,以保證鋼軌不承受主要載荷。
引橋的長度,要求引橋與洞底的夾角控制在9~12°左右,保證各種施工車輛能順利通過。
引橋的強度,要滿足施工現場最大質量的車輛正常通過并保證不變形,為保護洞面,引橋下端部要安裝橡膠塊,該橡膠塊要有高的抗壓、抗裂性能并方便采購(加工)和更換。
棧橋電源,要配有配電箱,各走線要進行保護。泵站布置在平臺下方,升降油缸控制要安全、可靠,操作要方便。照明設施:預計4盞具有防水功能的燈具,分布在平臺四周,每盞燈的功率預計為1千瓦。
(3)研究成果。
設計“全液壓自行式棧橋臺車”,解決鉆機工作與通行車輛的難題,滿足Atlas Roc D7、湯姆洛克700-2全液壓露天鉆機在臺車上鉆孔、調頭,滿足鋼筋、混凝土車輛的通過,達到鉆機與其他設備錯車的目的。
3.自行式灌漿臺車研究與應用。
(1)研究問題。
1)解決臺車下方能通過各類運輸車輛的問題;
2)解決洞室全部灌漿作業的問題。
(2)研究內容。
灌漿臺車軌道中心線跨距為5米,臺車輪直徑約為300~400毫米,每邊4個。臺車由電動機驅動行走,臺車行走速度5~10米/分鐘。端部設有夾軌裝置;臺車就位后需要有頂升裝置,千斤頂作用點在鋼軌頂面,千斤頂與鋼軌接觸通過橡膠塊緩沖。各千斤頂在鎖定后要能達到不讓各軌輪不承重的要求。臺車平臺設計長度約為6米,寬度為9米,平臺兩側要附加4個千斤頂,千斤頂端部與洞面接觸通過橡膠塊緩沖。
臺車承重及受力情況:每一臺灌漿泵總重量約為900千克,共放置4臺;600型儲漿槽在攪漿時總重約合900千克/臺,共放置2臺;雙層低速攪拌機攪漿時總重約合500千克,共放置4臺。以上設備在工作狀態下合計重量約合7噸,灌漿臺車設計承重不得低于12噸。
為方便水、渣收集,要求平臺中間略高于兩側,但坡度不大于3.5‰,兩側制作U型集水槽,由端部引管集中排放,平臺各個接縫要做防水處理。
上下扶梯,建議設在臺車端部,坡度不大于60°。
(3)研究成果。
設計“自行式灌漿臺車”,滿足臺車下方能通過鋼筋運輸車輛、混凝土運輸車輛;在灌漿臺車上,完成洞室邊頂拱灌漿孔的卡塞作業問題。使用灌漿臺車完成全洞段灌漿作業。
4.鉆孔灌漿施工機械配合研究。
(1)研究問題。
1)解決各類臺車與現有設備的配合施工問題;
2)解決洞室鉆孔灌漿設備配置與施工進度問題
(2)研究內容。
在澆筑過橫通道之前,灌漿無法安排施工。襯砌臺車過橫通道之后,安裝配套的臺車,同時輔以D7或多臂鉆。進行施工,灌漿臺車按照月強度1500米/臺,在襯砌完成后兩個月可以完成灌漿施工。不同的工作面根據具體的交通,襯砌、工程量進行安排。
圖2-3:典型斷面灌漿布置圖
臺車的布置充分考慮襯砌工作面的長度,剩余工程量,施工干擾、施工工期等因素。回填臺車緊跟每個襯砌臺車,同步進行施工;鉆孔臺車和灌漿臺車按照1:1或者1:2的比例進行協調配置;棧橋臺車布置在圓形洞室洞段,為其它施工提供交通,保證灌漿的進行。
引水隧洞內目前的設備配置見下表:
表2-1:引水隧洞內目前的設備配置表
設備名稱 | 規格型號 | 工作范圍 |
鉆孔臺車 | 10.6m×10m×11m | 腰線以上的鉆孔作業 |
灌漿臺車 | 7.8m×9.6m×6.1m | 全洞段灌漿作業 |
棧橋臺車 | / | 圓形洞室腰線以下的鉆孔作業 |
回填兼質量檢查臺車 | 6m×7.6m×6.1m | 全部回填灌漿及質量檢查 |
湘豹全液壓鉆機 | XLD2000型 | 配置鉆孔臺車或單獨施工腰線以下 |
阿特拉斯多功能液壓鉆機 | Atlas Roc D7 | 腰線以下的鉆孔作業 |
湯姆洛克全液壓露天鉆機 | 700-2型 | 腰線以下的鉆孔作業 |
多臂鉆 | Boomer 353E | 全洞段的鉆孔作業 |
東端1、2號引水隧洞共投入鉆孔臺車17臺、灌漿臺車37臺,回填兼質量檢查臺車13臺,棧橋臺車2臺,湘豹全液壓鉆機18臺,阿特拉斯D7鉆機10臺,湯姆洛克700-2全液壓露天鉆機4臺,多臂鉆4臺。
(3)研究成果。結合大型全液壓鉆機和開發的鉆孔臺車、灌漿臺車、棧橋臺車、回填兼質量檢查臺車,完成洞室內的全部鉆孔灌漿作業,實現超長距離、大斷面引水隧洞鉆孔灌漿施工機械化。
實現各類臺車之間,臺車與現有設備之間的合理配置,保證在工程量巨大、工期緊、施工強度高情況下,引水隧洞鉆孔灌漿作業任務的完成。
三、主要結論
1.大型全液壓露天鉆機的鉆孔質量控制,由于大型全液壓露天鉆機屬于錨固型液壓鉆機,使用金剛石柱齒鉆頭配以高頻頂沖擊器來鉆孔,其鉆孔效率可高達1米/分鐘,由于金剛石柱齒鉆頭在施工傾斜孔和水平孔的時候其導向性較差,再加上鉆進速度快,鉆具自重等因素,這就導致了成孔出現彎孔、斜孔和孔壁毛糙的現象,使得灌漿器具在部分孔位不能正常使用,經過長期觀察并結合現場施工人員的研究,為金剛石柱齒鉆頭設計了一種新型的扶正器(如下圖)。該扶正器的投入使用,徹底解決了彎孔、斜孔和孔壁毛糙的成孔缺陷,保證了各種灌漿器具的正常使用,提高了灌漿塞的卡塞密封能力,保證了灌漿壓力。
圖3-1:扶正器圖
圖3-2:扶正器、T38(T45、T51)鉆桿、金剛石柱齒鉆頭裝配圖
圖3-3:扶正器工作原理示意圖
2.設計了“全液壓自行式坑道鉆孔臺車”,滿足洞室腰線以上的全部鉆孔作業。該臺車在設計時通過對灌漿孔位分布設計的總圖分析,充分考慮了鉆孔角度的控制,比如:該工程的引水隧洞都以上部圓的圓心作為洞軸線,在設計時臺車,通過不同高度的立柱梁來調整臺車懸臂中心軸的高度,使其始終與洞軸線重合(見下圖),這樣,小型全液壓鉆機在臺車的懸臂上就可以繞洞軸線旋轉,讓鉆具的中心線始終保持與灌漿孔位的切線呈垂直狀態,保證了鉆孔角度的精確度。根據灌漿孔位分布布置總圖,還確定了灌漿孔位的環距長度,坑道鉆孔臺車可以通過其自身的液壓油缸自由變換孔位的環距長度,輕松實現1-3米之間的任意環距,確保了各種密度孔位的鉆孔(如下圖5-4、5-5)。
坑道鉆孔臺車的可移動懸臂和可調環距模塊,特別適用于各類不同孔位、不同環距的隧洞施工,突出技術先進、經濟合理、安全高效等多方面的優勢,是一種可在同類型隧洞建設工程中廣泛推廣應用的先進技術。
圖3-4:坑道鉆孔臺車正視圖坑道鉆孔臺車側視圖
3.研制了全液壓自行式鉆孔平臺,解決了中型液壓設備的鉆孔作業。中型液壓鉆機可以完成腰線以下至底板之間的灌漿孔的鉆孔任務,配以鉆孔平臺,可以完成上頂拱至腰線的鉆孔作業。由于中型體積較小,在施工過程中占用空間小,富余了施工通道,避免了與土建施工的相互干擾,提高了整體施工工作效率。
4.根據鉆機的鉆孔高度及覆蓋范圍,針對鋼筋運輸車輛、混凝土運輸車輛的通行問題,結合現有的中型全液壓鉆孔設備,針對圓形洞室大型全液壓露天鉆機在臺車上鉆孔、調頭,鋼筋、混凝土車輛通行的問題,設計了“全液壓自行式棧橋臺車”,達到鉆機與其他設備錯車目的,充分利用現有的大型全液壓露天鉆機鉆孔設備滿足洞室腰線以下的鉆孔作業。
5.根據灌漿作業的高度及覆蓋范圍,針對鋼筋運輸車輛、混凝土運輸車輛通行的問題,結合公司現有的灌漿設備,設計了“自行式灌漿臺車”,充分利用灌漿臺車平臺的有限空間,多擺放設備,增加灌漿孔數量,提高單臺臺車的灌漿量。
6.研制了一種粉塵收集袋,解決了洞室內全液壓鉆機除塵降塵。集塵罩是可移動式的,在開孔時司機可以很清晰地觀察到開孔情況,提高開孔精度。粉塵收集袋配備了高效的粉塵預分離器,可保證除塵器工作更安全,除塵效果更佳。(主創人員:夏中伏、李紅福、殷國權、張剛武、胡小順、單衛華、曾 健、曾 建、雷 艦、蔣 陵、楊 軍、王天西、方 虎、韓文豐、韓衛東)

責任編輯:大云網
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