濕噴機(jī)械手在高速鐵路隧道施工中的應(yīng)用

鄭淵

（中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，山西 太原 030013）

濕噴機(jī)械手在高速鐵路隧道施工中的應(yīng)用

鄭淵

（中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，山西 太原 030013）

隨著高速鐵路的發(fā)展，采用大型混凝土濕噴機(jī)械手已成為隧道濕噴主流施工方式。本文以鳳凰嶺隧道濕噴機(jī)械手應(yīng)用為例，詳細(xì)介紹機(jī)械手濕噴工藝及濕噴效果。濕噴機(jī)械手性能優(yōu)良，大大降低了隧道內(nèi)粉塵濃度，保障工人身體健康，并有生產(chǎn)率高、回彈度低、施工質(zhì)量高的特點(diǎn)。在此之前，濕噴機(jī)械手研發(fā)技術(shù)長(zhǎng)期由國(guó)外壟斷。CHP25B車(chē)載式濕噴機(jī)械手的研制使用，成功打破了國(guó)外壟斷，大大降低了濕噴機(jī)械手的購(gòu)買(mǎi)成本。

濕噴機(jī)械手；高速鐵路；施工

1 工程概況

新建鐵路北京至沈陽(yáng)客運(yùn)專(zhuān)線（京冀段）控制工程先期開(kāi)工段施工JSJJSG-Ⅱ標(biāo)段，位于河北省平泉縣七溝鎮(zhèn)、平泉鎮(zhèn)境內(nèi)。鳳凰嶺隧道全長(zhǎng)9841m，為單洞雙線隧道，內(nèi)線間距5.0m，最大埋深195.4m。鳳凰嶺隧道1號(hào)斜井長(zhǎng)470m，鳳凰嶺隧道2號(hào)斜井長(zhǎng)400m。

2 設(shè)備選型

噴射混凝土采用CHP25B車(chē)載式濕噴機(jī)械手（圖1），產(chǎn)地為湖南五新隧道智能裝備股份有限公司。該設(shè)備特性：機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，轉(zhuǎn)場(chǎng)方便，可兼顧多個(gè)掌子面；電動(dòng)力系統(tǒng)，適應(yīng)力強(qiáng)，可靠性高；機(jī)械手動(dòng)作靈活，施工范圍大，無(wú)施工盲區(qū)；速凝劑用量和混凝土方量自動(dòng)匹配，減少速凝劑消耗；噴射量最大可達(dá)30m3/h,綜合回彈率可控制不大于15%；性?xún)r(jià)比高，設(shè)備耐久。

圖1

3 機(jī)械手濕噴工藝

（1）機(jī)械手濕噴混凝土工藝。噴射混凝土必須采用濕噴工藝，采用車(chē)載式濕噴機(jī)械手進(jìn)行濕噴作業(yè)。噴射混凝土必須在規(guī)定的拌和站統(tǒng)一拌和，由專(zhuān)用的混凝土運(yùn)輸車(chē)運(yùn)至施工地點(diǎn)。隧道開(kāi)挖完成后，先對(duì)掌子面進(jìn)行初噴作業(yè)，然后按照設(shè)計(jì)圖紙要求施做支護(hù)措施，最后進(jìn)行濕噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。①?lài)娚淝皽?zhǔn)備。巖面有滲水出露時(shí)，應(yīng)先引排處理。當(dāng)局部出水量較大時(shí)，可采用埋管、鑿槽、樹(shù)枝狀排水盲溝等措施，將水引導(dǎo)疏出后再?lài)娚浠炷?。混凝土中可根?jù)試驗(yàn)結(jié)果增添外加劑以確保噴射混凝土質(zhì)量。應(yīng)埋設(shè)標(biāo)志或利用錨桿外露長(zhǎng)度以控制噴射混凝土的厚度，確保最小厚度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。檢查材料、機(jī)具、勞力的準(zhǔn)備情況，檢查風(fēng)、水、電等管線路并試運(yùn)轉(zhuǎn)，作業(yè)面具有良好的通風(fēng)和照明條件。②噴射作業(yè)?；炷林械乃?、細(xì)骨料、粗骨料以及骨料級(jí)配、水要符合《隧道施工及驗(yàn)收規(guī)范》的要求。在噴射混凝土之前應(yīng)檢查開(kāi)挖斷面尺寸，清除危石和墻腳的巖碴，用高壓風(fēng)將開(kāi)挖面的粉塵和雜物清理干凈。噴射作業(yè)應(yīng)分段、分片、分層，由下而上依次進(jìn)行。濕噴機(jī)械手噴嘴離巖面距離0.6～1.0m左右，拌合站應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比，使噴射層表面平整、光滑，無(wú)干斑或滑移流動(dòng)現(xiàn)象。每次噴層厚度拱頂為3～5cm，邊墻5～7cm，噴嘴應(yīng)大致垂直巖面，以盡可能減少回彈。改變噴射混凝土配合比，增加水泥用量，先噴干混合料，待其與涌水融合后，再逐漸加水噴射。噴射時(shí)，先從遠(yuǎn)離出水點(diǎn)開(kāi)始，逐漸向涌水點(diǎn)逼近，將散水集中，安設(shè)導(dǎo)管，將水引出，再向?qū)Ч鼙平鼑娚洹．?dāng)涌水范圍大時(shí)，可設(shè)樹(shù)枝狀排水導(dǎo)管后再?lài)娚?。?dāng)涌水嚴(yán)重時(shí)，可設(shè)置泄水孔，邊排水邊噴射。（2）濕噴機(jī)械手對(duì)回彈率要求。影響噴射混凝土回彈率的綜合因素包括噴射混凝土的配合比、坍落度、速凝劑效果、操作手的操作技能、壓縮風(fēng)壓力、受?chē)娒娴确矫?，?chē)載式濕噴機(jī)械手在實(shí)際工作中回彈率一般可以控制在10%左右，不超過(guò)15%。（3）濕噴機(jī)械手對(duì)速凝劑要求。速凝劑采用液體速凝劑。使用前應(yīng)做效果試驗(yàn)，要求初凝不超過(guò)5分鐘，終凝不超過(guò)10分鐘。應(yīng)根據(jù)水泥品種、水灰比等，通過(guò)試驗(yàn)確定速凝劑的最佳摻量，車(chē)載式濕噴機(jī)械手的速凝劑摻量一般為3%～5%，實(shí)際摻量一般為每方混凝土約22～30公斤。（4）濕噴機(jī)械手對(duì)噴射混凝土配合比要求。根據(jù)強(qiáng)度確定水灰比后，在合理控制成本的基礎(chǔ)上，噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)放在混凝土和易性上，保證坍落度控制在14～18cm的合理范圍，并具有良好的粘聚性，滿(mǎn)足易噴射、不易堵管、減少回彈量和粉塵，符合質(zhì)量好、強(qiáng)度高、密實(shí)度高等物理力學(xué)指標(biāo)要求。（5）濕噴機(jī)械手對(duì)混凝土原材料的要求。水泥選用與液體速凝劑相容性較好的42.5級(jí)硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。砂子選用級(jí)配合理，細(xì)度模數(shù)為2.5～3.2的堅(jiān)硬耐久的中粗砂。石子選用級(jí)配合理，5～10mm的堅(jiān)硬耐久的碎石，且粒形要好、針片狀顆粒含量小于15%。（6）濕噴質(zhì)量控制。①操作規(guī)程上墻，嚴(yán)格按照規(guī)程施工。②嚴(yán)把原材料關(guān)，不合格的原材料嚴(yán)禁入內(nèi)。③質(zhì)量保證體系必須到位。④?chē)娚渥鳂I(yè)前，準(zhǔn)備工作必須及時(shí)到位。⑤噴射混凝土要保證噴射混凝土厚度和平整度。⑥施工技術(shù)人員嚴(yán)格把關(guān)噴層厚度、噴層與受?chē)娒嬲辰Y(jié)情況、噴射作業(yè)中各種參數(shù)，并形成檢查記錄。（7）濕噴安全控制?，F(xiàn)場(chǎng)張貼安全標(biāo)識(shí)牌，建立安全日志，噴射混凝土?xí)r必須帶安全帽、防塵口罩等防護(hù)用品，電線必須包好，防止用電傷人，安全員必須在掌子面值班，電工必須持證上崗。（8）噴射混凝土粉塵和回彈控制措施 。為了減少粉塵的回彈量，必須采用復(fù)合高效減水型速凝劑這種材料，以增加噴射混凝土的粘度。提高培訓(xùn)混凝土操作人員的操作水平，并在濕噴作業(yè)施工過(guò)程中能熟練掌握。 為避免粉塵擴(kuò)散嚴(yán)重，必須嚴(yán)格控制空壓機(jī)的風(fēng)壓程度。加強(qiáng)隧道內(nèi)的通風(fēng)效果，將粉塵濃度降至最低，盡量都排在洞外。控制好一次的噴層厚度，避免噴層過(guò)厚導(dǎo)致墜落現(xiàn)象?？刂坪蒙奥逝浔群凸橇狭剑仨殱M(mǎn)足要求。控制好受?chē)娒媾c的最佳距離，一般在0.6～1.2m范圍內(nèi)，噴射角度要求必須垂直巖面，不得大于45°要求。 含砂率必須控制到位，為了減少回彈量，一般采用較多的砂率（60%左右）。當(dāng)砂粒偏粗時(shí)，砂率可稍大些；砂粒偏細(xì)時(shí)，則砂率宜偏低些。

4 濕噴機(jī)械手濕噴效果

車(chē)載式濕噴機(jī)手的最大理論噴射量為30方/小時(shí)，實(shí)際工作中，受混凝土流動(dòng)性、噴射部位、操作手技能的影響，車(chē)載式濕噴機(jī)械手的最大實(shí)際噴射量為25方/小時(shí)；根據(jù)工地現(xiàn)場(chǎng)工序協(xié)調(diào)的不同，隧道內(nèi)一般綜合噴射效率為15～20方/小時(shí)。從設(shè)備進(jìn)場(chǎng)以來(lái)，車(chē)載式濕噴機(jī)械手的施工效率比之前人工濕噴有了大幅度提升，一個(gè)工作循環(huán)從進(jìn)洞到出洞，時(shí)間一般控制在3～4個(gè)小時(shí)。項(xiàng)目部對(duì)噴射效率與效果非常滿(mǎn)意。

5 濕噴機(jī)械手的維修保養(yǎng)

車(chē)載式濕噴機(jī)械手需要我們經(jīng)常維護(hù)，這樣才可以保持它的高性能，才能光潔如新，才能減少故障的發(fā)生次數(shù)。而沒(méi)有維護(hù)保養(yǎng)的濕噴機(jī)往往導(dǎo)致故障頻頻出現(xiàn)，不僅耽誤工期，也可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

（1）濕噴機(jī)械手的維修。

整機(jī)組：①所有安全設(shè)施。采用目測(cè)和功能檢查相結(jié)合的方法，排除所有安全隱患。②電線、動(dòng)力電纜。采用目測(cè)檢查方法。③電控柜。將電控柜內(nèi)部灰塵清潔干凈，保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。④水箱。確保水箱已加注滿(mǎn)干凈水。⑤燈光。開(kāi)啟后目測(cè)檢查，正常照亮。⑥所有緊固螺栓。按照緊固件扭矩表檢查。⑦底盤(pán)、噴射臂和混凝土泵所有潤(rùn)滑點(diǎn)，加注潤(rùn)滑脂。

混凝土泵：①整機(jī)。噴射作業(yè)或長(zhǎng)時(shí)間中斷噴射時(shí)徹底清除料斗、泵缸、S-擺管、輸出口以及外部殘留混凝土。②攪拌軸。檢查軸兩端支承固定和密封是否完好，檢查攪動(dòng)葉片緊固件。③眼鏡板和切割環(huán)。檢查和調(diào)整接觸空隙，檢查有無(wú)磨損和開(kāi)裂。④手動(dòng)潤(rùn)滑。清洗后加注潤(rùn)滑脂。⑤自動(dòng)潤(rùn)滑。檢查潤(rùn)滑油泵功能及儲(chǔ)脂罐油位。⑥輸送管路。檢查和調(diào)整管箍密封并緊固，檢查管壁厚度并轉(zhuǎn)角度安裝。

噴射臂：①回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、大小臂、噴射頭：徹底清除粘附的混凝土；加注潤(rùn)滑油；清潔壓輪架和壓輪，加注潤(rùn)滑油；檢查大小臂刮片；若磨損則更換；外部涂抹脫離劑或廢油液。②輸送管路：檢查和調(diào)整管箍密封和緊固；檢查鋼管壁厚，旋轉(zhuǎn)角度后安裝。③混流管：檢查密封和腐蝕情況。

液壓系統(tǒng)：①檢查液壓油油位。②目視檢查管路接頭有無(wú)損壞漏油；目測(cè)檢查液壓缸、油馬達(dá)密封。③檢查濾芯污染指示，清理濾清器內(nèi)的沉淀贓物。

（2）濕噴機(jī)械手的養(yǎng)護(hù)。樹(shù)立維護(hù)保養(yǎng)意識(shí)，良好的維護(hù)保養(yǎng)是保證濕噴機(jī)良好運(yùn)行的關(guān)鍵。建立一份日?；卷?xiàng)目檢查表，定期進(jìn)行保養(yǎng)。

6 結(jié)語(yǔ)

為確保完成節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，項(xiàng)目部隧道施工使用大型濕噴機(jī)械手后提高了施工進(jìn)度與效率。該機(jī)械手充分保證了隧道內(nèi)與其他工序的高效銜接，一定程度上提高了隧道施工進(jìn)度，改善了隧道內(nèi)空氣質(zhì)量。濕噴機(jī)械手避免掌子面上回彈料傷人事故，減少了操作人員與混凝土的接觸，同時(shí)降低了洞內(nèi)粉塵濃度，保護(hù)了工人的身體健康。采用CHP25B車(chē)載式濕噴機(jī)械手，在京沈鳳凰嶺隧道的初支作業(yè)中越來(lái)越體現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，有力推動(dòng)了機(jī)械化施工在隧道項(xiàng)目的應(yīng)用。

TP241

A

1671-0711（2017）03（上）-0114-02