自動布料帶壓澆筑智能襯砌臺車施工關(guān)鍵技術(shù)研究

馬利

（中鐵十六局集團北京建功機械有限公司，天津 300302）

對于鐵路工程項目來說，隧道施工環(huán)境復(fù)雜，在隧道開挖支護方面有很高的要求。傳統(tǒng)的隧道開挖支護施工設(shè)備在實際施工中暴露出技術(shù)瓶頸，給隧道施工質(zhì)量帶來很多不利影響，鐵路運營安全也受到威脅。為此，針對鐵路隧道施工中襯砌臺車的施工設(shè)備及施工技術(shù)進行分析研究是十分必要的。

1 襯砌臺車發(fā)展歷程

在隧道施工中，襯砌施工主要經(jīng)歷了人工立模階段、模板臺架階段、網(wǎng)架式襯砌臺車階段、全液壓自動行走襯砌臺車階段。隨著襯砌施工技術(shù)的不斷發(fā)展，襯砌臺車性能得到不斷完善，提升了襯砌混凝土施工質(zhì)量。如自動布料帶壓澆筑智能襯砌臺車，在隧道施工中得到越來越多的應(yīng)用，在提高隧道施工安全和施工質(zhì)量方面發(fā)揮出重要作用。

2 自動布料帶壓澆筑智能襯砌臺車技術(shù)特點

自動布料帶壓澆筑智能襯砌臺車的主要結(jié)構(gòu)包括模板、門架、輸送管路、行走機構(gòu)、混凝土輸送泵、滑移軌道、自然澆筑系統(tǒng)、帶壓灌注系統(tǒng)、啟動振動系統(tǒng)。

自動布料帶壓澆筑智能襯砌臺車采用了多種技術(shù)，使其具有更好的施工效果。

（1）采用了雙灌注技術(shù)。自動布料帶壓澆筑智能襯砌臺車灌注系統(tǒng)分為上下兩個灌注系統(tǒng)。其中上灌注系統(tǒng)是在伸縮輸送管的作用下實現(xiàn)對拱頂混凝土澆筑。由于混凝土輸送管采用橡膠密封連接的方式因此可以實現(xiàn)混凝土澆筑的連續(xù)對接。同時，設(shè)備中窗口布置合理，可以實現(xiàn)將混凝土水平壓入帶壓澆筑。下灌注系統(tǒng)是在機械手臂的作用下使混凝土逐層流下來，并將混凝土通過窗口澆筑到模板內(nèi)，準確快CHINA PLANT ENGINEERING速地完成混凝土澆筑。這樣的技術(shù)方式比傳統(tǒng)方式更加便捷。傳統(tǒng)方式中，工作人員需要頻繁移動滑槽才能使混凝土流下來，很難保證混凝土向下流動的連續(xù)性。而在機械手臂的作用下，混凝土可以逐層流到模板完成混凝土澆筑。上灌注系統(tǒng)和下灌注系統(tǒng)之間能夠快速切換。同時，雙灌注系統(tǒng)還具有防泄漏、快速清洗的功能，不容易出現(xiàn)設(shè)備堵塞，澆灌速度快。

（2）采用了氣動振動技術(shù)。傳統(tǒng)的振動設(shè)備大多頻率較低，在使用的過程中容易與襯砌臺車的振動頻率發(fā)生同頻共振，不利于設(shè)備使用壽命。自動布料帶壓澆筑智能襯砌臺車中使用了高頻氣動振動設(shè)備，解決了傳統(tǒng)振動設(shè)備與臺車容易同頻共振的問題。在這樣的情況下，設(shè)備振動不容易影響到混凝土密實度，使混凝土質(zhì)量得到了更好的保證。工作人員對隧道施工中的混凝土質(zhì)量進行試驗，得到了很好的混凝土施工效果。采用傳統(tǒng)的電動振動設(shè)備和采用氣動振動設(shè)備條件下，混凝土振搗密實度測量結(jié)果表現(xiàn)出明顯的差異。氣動振動設(shè)備得到的混凝土密室度比電動振動設(shè)備得到的密實度更高，氣動振動技術(shù)下的混凝土振搗質(zhì)量效果更好。

（3）采用了軟搭接技術(shù)。自動布料帶壓澆筑智能襯砌臺車在混凝土施工和設(shè)備連接的位置采用了軟搭接技術(shù)。及使用接近開關(guān)，同時，采用具有較好的緩沖性能的橡膠材料，實現(xiàn)了軟搭接的效果，同時也能夠很好地保證搭接的準確性和密封性。這樣的技術(shù)特點不僅使襯砌臺車帶模澆筑混凝土具有很好的持續(xù)性，確保帶模澆筑時的整體密封性，而且也能夠避免設(shè)備在澆過程中使模板位置發(fā)生偏移，避免了對混凝土的損壞，大大提高了混凝土澆筑質(zhì)量。

（4）采用了壓力調(diào)控技術(shù)。自動布料帶壓澆筑智能襯砌臺車采用了智能傳感器技術(shù)，通過安裝智能傳感器裝置對混凝土灌注壓力進行實時監(jiān)測并靈活調(diào)控，滿足混凝土施工需求。在臺車澆筑過程中，通過智能傳感器對臺車內(nèi)的混凝土狀態(tài)進行監(jiān)測，對混凝土澆筑的方量進行檢測，從而實現(xiàn)對澆筑進程的把控。在拱頂關(guān)注的過程中，利用在拱頂設(shè)置的壓力傳感器裝置實時收集拱頂壓力。同時，利用防水板低位處的電極反饋裝置監(jiān)測拱頂混凝土是否已經(jīng)灌滿。通過傳感器裝置給出的監(jiān)測信號，工作人員可通過顯示裝置看到實際數(shù)值，并將實際數(shù)值與施工工藝設(shè)定值進行比對，從而判斷出拱頂混凝土施工是否已經(jīng)灌滿。

（5）采用了信息集成技術(shù)。自動布料帶壓澆筑智能襯砌臺車內(nèi)部安裝了智能感應(yīng)裝置，同時，帶有信息集成和信息傳輸系統(tǒng)，因此可以從顯示裝置中讀取出混凝土施工的各項參數(shù)。同時，利用信息傳輸系統(tǒng)可以將混凝土施工參數(shù)上傳到臺車電腦系統(tǒng)進行統(tǒng)計分析，工作人員可以獲得混凝土灌注方量、灌注壓力、混凝土液位、入模溫度等參數(shù)。工作人員可以獲得混凝土內(nèi)芯溫度和外表面溫度，便于工作人員對混凝土入模溫度進行控制，同時，更準確地把控好混凝土澆筑時間。當混凝土施工現(xiàn)場出現(xiàn)異常情況時，系統(tǒng)自動發(fā)出警報。

3 自動布料帶壓澆筑智能襯砌臺車施工關(guān)鍵技術(shù)

對隧道初支斷面進行認真檢測。在隧道襯砌施工作業(yè)前，工作人員必須對隧道初支斷面進行仔細測量。采用全站儀測量初支斷面的凈空，及時記錄測量結(jié)果，并上報給相關(guān)部門和人員。如果施工作業(yè)區(qū)間內(nèi)有侵限部位，應(yīng)先對這些部位進行鑿除，鑿除后再對初支斷面凈空進行測量，測量結(jié)果通過質(zhì)量驗收后再進行后續(xù)施工。

做好防水板和鋼筋安裝。采用防水板襯砌鋼筋一體機進行防水板和鋼筋的安裝。防水板應(yīng)固定牢固，固定完成后對土工布的松弛率進行質(zhì)量檢驗。防水板焊接完后，進行質(zhì)量檢驗。檢驗符合施工質(zhì)量要求后在安裝襯砌鋼筋保護層墊塊。安裝好鋼筋保護層墊塊后采用擠壓套筒連接環(huán)將鋼筋置于正確的位置，最后綁扎鋼筋，從縱向、環(huán)向兩個方向綁扎，確定鋼筋綁扎固定牢固。

智能襯砌臺車定位。測量人員和操作人員配合，使襯砌臺車的模板中線位置與隧道中線位置對準。然后，以模板鉸接的平面位置和標高作為參照坐標，通過操作油缸使整個頂模調(diào)整到與隧道拱頂施工相對應(yīng)的位置，關(guān)閉油缸截止閥。測量人員一邊校核尺寸一邊操作邊模油缸，使邊模調(diào)整到正確的位置，然后，關(guān)閉油缸截止閥，防止位置移動。

帶壓灌注操作。灌注系統(tǒng)為自動化操作模式。通過控制操作鍵實現(xiàn)對灌注設(shè)備灌注方向的調(diào)控。在操控系統(tǒng)下，混凝土輸送管能夠在隧道環(huán)向的左中右三個方向得到精準定位，操作簡便，定位準確度高。液壓油缸在輸送和提升混凝土的過程中使輸送管道和灌注窗口的準確對接，提高了灌注效率。灌注系統(tǒng)中封閉的混凝土管路系統(tǒng)使混凝土出料口始終保持一定的壓力，實現(xiàn)混凝土帶壓入模、澆筑。

注意技術(shù)參數(shù)的控制。在確?；炷翝仓|(zhì)量的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡可能減少混凝土浪費。通過混凝土流量計測得混凝土澆筑方量，然后，與施工工藝中混凝土澆筑總方量進行比對，有效指導(dǎo)混凝土拌和量，保證混凝土供應(yīng)，同時減少浪費。及時查看混凝土液位，襯砌臺車是否出現(xiàn)偏壓的情況，確保襯砌臺車模板承載力低于混凝壓力，避免施工風險，確保施工質(zhì)量。

4 應(yīng)用效果

自動布料帶壓澆筑智能襯砌臺車的應(yīng)用效果包括：

施工質(zhì)量提升：自動布料帶壓澆筑智能襯砌臺車的技術(shù)優(yōu)勢使機械設(shè)備和施工需求更好地吻合。臺車主體和模板結(jié)構(gòu)匹配度高，而且啟動振動技術(shù)解決了傳統(tǒng)振動技術(shù)下振動質(zhì)量不高，拱頂振搗困難的問題。同時，混凝土密實度更高，混凝土表面氣泡率更低。采用襯砌軟搭接技術(shù)，很好地避免了混凝土質(zhì)量損壞，使襯砌混凝土施工質(zhì)量得到提升。

施工效率提高：自動布料帶壓澆筑智能襯砌臺車中的自動化裝置和智能信息設(shè)備使施工操作更加簡便快速。而且管路清洗十分方便快捷，比傳統(tǒng)施工工藝縮短了施工時間。采用智能傳感器技術(shù)，可以更快更準確地收集工藝參數(shù)，提高了工作人員判斷效率和做決策的效率。

施工成本降低：由于采用自動智能化的施工設(shè)備，施工作業(yè)中現(xiàn)場工作人員數(shù)量減少，降低了人工成本。采用雙灌注技術(shù)實現(xiàn)了分層分窗澆筑，同樣的操作人員條件下，整機布料速度大大提升，提高了施工效率，降低了施工成本。

施工安全性提升。信息系統(tǒng)對設(shè)備運行參數(shù)和施工參數(shù)信息進行收集，并將信息傳輸?shù)焦芾碇行摹Ｒ坏┌l(fā)現(xiàn)異常，自動報警，提高了施工風險防控能力，使施工安全性得到提升。

5 結(jié)語

我國的高速鐵路事業(yè)發(fā)展迅速，鐵路工程項目施工質(zhì)量也面臨新的標準和要求。為了提升鐵路項目的施工質(zhì)量，采用科學的施工設(shè)備和施工工藝是十分關(guān)鍵的。本文對自動布料帶壓澆筑智能襯砌臺車技術(shù)特點和施工技術(shù)進行了論述，旨在推動隧道施工工藝水平不斷提升，推動鐵路工程建設(shè)行業(yè)積極發(fā)展。