浅析隧道多功能立架台车快速安装钢拱架施工技术

浅析隧道多功能立架台车快速安装钢拱架施工技术

布丽琴·谢力扎提

6527221996****1021， 新疆 博乐 833400

摘要：国内的铁路公路隧道在实际施工中主要采用钻爆法。立钢拱架是隧道支护作业的关键流程之一，钢骨架安装台车通常用于铁路公路隧道内的钢拱架安装工作，可辅助实现锚网、锚杆、装药、牵拉处理和排线等操作，以实现既定的理想效果。综上所述，未来行业内会逐渐应用并发展的是一种稳定、可靠、适应性更强、操作简便、维护性高、安全性高、环保性能引人注目、智能化机械化程度更高的新型拱架安装台车。

关键词：新型隧道；支护作业设备；钢拱架；研究应用

目前，铁路和公路隧道的支护工作中，立钢拱架是至关重要的一步。传统方式往往依赖人力或简单的机械搭设，存在精力消耗大、耗时长、效率低下的问题，同时安全性也无法得到保证，容易导致人员伤亡和设备安全事故。随着国家现阶段推进隧道施工机械化的政策，对于相关领域来说，必须高度重视并加强隧道施工的机械化和智能化发展。基于这一背景，本文旨在分析新型的隧道支护操作设备——钢拱架安装台车的研究和应用，以期为机械化发展提供理论指导和参考，实现对目前新型隧道支护操作设备的进一步促进。

一、钢拱架安装台车研究背景

1隧道施工的需求不断增长

我国以往基于现代时代需求，提出了一项全球性的发展倡议——一带一路。在此背景下，也对基础建设和配套设施提出了要求。为了增强其持久性特征，国内将继续大力投入基础设施建设，并加快发展城际快速通道。随着西部大开发的加速推进，全国新建铁路公路网的数量不断增加，而地质条件的差异性也决定了各地隧道建设的增长趋势。这不仅符合国家安全环保和节能的相关法规要求，也是不可避免的发展趋势。

2隧道施工工法的革新

目前，隧道施工市场对实际隧道施工技术提出了严格的要求。传统的人工开挖方式的成本逐渐增加，但综合效益保持稳定。与此同时，安全质量事故和职业病等问题严重影响当前施工的稳定进行。针对以钻爆法为基础的传统施工方式，相关设施面临着更新换代的需求。同时，积极回应国家在隧道施工机械化方面的倡导，对提升隧道施工机械化水平、推动全面机械化发展进程也有着苛刻要求。

二、拱架安装台车技术状况

拱架安装台车的具体技术应用情况可分为进口和国产两种。

首要，引进支架装载车。NORMET UTILIFT 2000作为代表机型，具备两根抓臂和两个工作平台的构造。它采用轮式自行走方式，抓臂的底座为骨架式。主要在欧洲地区进行钢拱架安装工作，并且必须遵循严格的现场工艺规范；目前国内铁路隧道和公路隧道的实际工况条件发生了明显变化，因此很难有效适应。因此，在国内，这两种隧道的应用相对较少，并且推广受到限制。

下一步是使用国产拱架安装台车。两家主要的机型代表是铁建重工的SCD112A和基于NORMET UTILIFT 2000的局部改进和提升。第二个厂商为北京新能正源环境科技有限公司的JC3B1250型号。该型号的工作结构采用了三根抓臂和三个工作平台，并采用履带式自行走的行走方式。抓臂的底座采用了固定摆动式，并设置了2.8km/h的行驶速度。立拱过程需要超过六个人靠近拱顶和掌子面，一般适用于截面较大的隧道拱架安装工作。

三、新型拱架安装台车的技术优越性解析

1更凸显安全、环保、节能的使用优势

控制系统之中主要应用了低压控制系统，且配置了相应的倒车警示灯、机械手作业指示灯；机械臂的回转更加安全；在整车模式下，可以实现全景的实时监控。

行车制动主要采取双回路液压制动，更加安全可靠；机械手、平台自动的调平设计优势存在，因此实际的作业更加平稳；国Ⅲ电喷柴油发动机具有燃油经济性高，废气排放量低的优势；IE3高效三相的交流异步电机既高效又节能，同时噪音相对较小不会对操作人员产生影响。

2动力及行驶的性能更加优越

主要采用了双动力系统为驱动，可以满足全工况下的拱架安装实际施工规范；最大时速可高达20km/h，爬坡度在30%。且隧道的进场、山路转场能做到轻松、自如、快速；离地的间隙在450mm，接近角和离去角分别为20°，行驶的通过性能更加优越。

3整机的设计更加先进且完善

该机主要采用了正T型结构的全工程底盘，采用四轮驱动方式；设计采用了三臂全回转结构，突显了结构紧凑的特点，使展臂的回收更加自由灵活。该机型是国内首创，使用效果较为理想，并已获得国家发明专利。在实际模拟工况下，通过优化匹配设计，实现了整机的最佳化。重心位置更加科学合理，性能更加完善，展现出更强的抗倾覆能力。

4操作、维护、保养工作的开展更加方便

该机型采用双重无线遥控器进行操作，工作平台更加独立。三臂机械手可独立控制并同时工作。操作手柄、按钮和操作位置均符合工作人员的操作习惯，人机交互流畅。设备和仪表位置明显，方便实时监控设备的运行状态。整机布局更科学合理，提供了较大的空间用于维护、保养和检修，并方便工作人员操作。车辆配备了可旋转的驾驶室，提升了操作员的舒适度，并扩大了视野。

5作业的功能呈现多用途、幅域宽阔、效率更高的优势

可以更好满足铁路、公路隧道钢拱架（工字钢拱架、H型钢拱架、钢格栅拱架）的实际安装需求，且具备安装锚网、锚杆、装药、欠挖处理、隧道检测排险等辅助作业的性能；拱架机械手之上在必要的情况下可允许加装工作吊篮，三工作臂可实现单独或平行的作业；拱架机械手能实现近地面的抓取处理，快捷进行装夹；拱架的机械手电比例控制更灵活、精准、快速实现拱架的安工序装；单臂机械手的最大夹持重量最大为1t，实际的作业高度可达12.8m，且该数据是现阶段国内最高。工作平台机械手的额定荷载为500kg，平台的面积经过计算为1.2mx1.6m。

四、新型拱架安装台车的技术发展趋势

对于国内铁路和公路隧道拱架安装台车的发展趋势，目前的分析结果显示，更倾向于采用轮式自行走的方式。这主要是因为轮式自行走方式具有更强的机动性。此外，采用抓臂和工作平台臂的方式更加灵活、反应更迅速，并且操作性出色，因此安装工作的效率也更高；隧道内的施工适应性更佳，可根据隧道截面和开挖工艺的变化灵活调整，以满足实际的续期需求；实现一种机型具备多种性能、多种功能，可辅助进行隧道施工作业；维护检修更加便捷；智能化发展方向，实现无人操作。

结束语

从上述所述可以明显看出，在深入研究和推广安装钢拱架台车的过程中，可以实现对铁路和公路隧道钢拱架施工作业的机械化发展。因此，可以大大保证钢拱架安装施工的安全性和施工质量，从而实现预期的理想效果。在提高钢拱架安装安全和工作质量的同时，还能减少劳动力和劳动强度，预防隧道职业病的发生。可以很明显地看出，这对于提高国内隧道施工技术整体水平，具有重要的影响和推动作用。

参考文献

[1]倪平利. 新型隧道支护作业设备钢拱架安装台车的研究及应用[J]. 中国设备工程， 2020(18):2.

[2]章良兵. 大跨矿山法隧道新型支护结构关键技术研究及工程应用[D]. 北京建筑大学.

[3]王博. 软弱围岩隧道钢拱架安装台车工作装置的结构分析与优化研究[D]. 长安大学.

[4]熊朝家. 瓦斯隧道新型机械连接式钢拱架锚喷支护施工技术研究[J]. 智能建筑与工程机械.

[5]王峰. 长大隧道钢拱架安装设备的研制与应用[J]. 国防交通工程与技术， 2015, 13(A01):2.

[6]曲海锋， 朱合华， 黄成造，等. 隧道初期支护的钢拱架与钢格栅选择研究[J]. 地下空間與工程學報， 2007, 3.