天平山隧道防水板铺设台车应用

天平山隧道防水板铺设台车应用

2010年4月份以来，天平山隧道出口进行了一系列的机械化配套工作，各作业线的设备已经配置到位并应用到实际的施工生产中。本文以防排水作业线的配置情况为基础，介绍防水板铺设台车的研制、使用情况。

防水板铺设台车简介

1.1台车结构

该防水板台车的型号为ZFS-10，主要由台架、行走装置、横移装置、铺设装置、提升装置、旋转平台等部分组成。其结构见图1.2.1所示。

1.1.1.台车主体

台车主体为钢结构件栓接而成，固定在台车走行装置上，主要用于安装防水板铺设装置和旋转平台爬行装置的弧形轨道，其上设有固定工作平台和通风管支架，方便工人安装操作和隧道内通风管通过台车。

1.1.2．行走装置

台车采用轮轨式行走装置，两侧各有一台2.2kw电机通过链条带动滚轮在钢轨上行走。行走速度为3.05m/min。

图1.2.1防水板台车结构示意图

1.1.3．横移装置

横移装置由液压系统控制横移滑座左右滑动实现台车行走梁以上的部分左右移动。台架立柱与行走梁通过滑座联接，液压系统控制滑座内的油缸伸缩带动滑座左右滑动，从而实现台车主架的横移。横移液压系统设置有双向液压锁，当台车横移到位之后自锁，避免台架在外力作用下自动左右移动，出现事故。横移装置可以在±150mm范围内调节，当初衬面凸凹不平的时，可以通过该装置调节台车两侧与初衬面的距离，避免发生刮碰。

1.1.4．防水板铺设装置

防水板铺设装置两端各有一台0.75kw电机通过链条带动链轮在弧形轨道上行走，旋转速度为2.9m/min。弧形轨道与隧道断面内表面为等距圆弧，轨道半

径为R=5990mm。该装置的移动通过手持式手柄点动控制，提高了防水板铺设作业的安全系数。

1.1.5．旋转平台

旋转平台为铺设防水板时的作业平台。平台沿弧形轨道旋转时，平台会沿轨道径向方向倾斜，当倾斜到一定角度时，电路控制系统自动控制摆动油缸摆动，调正平台，保证平台始终水平。当旋转平台出现故障，平台无法自动保持水平时，平台倾斜至一定角度时（倾斜角度≥3o），电路系统会自动控制制动器，锁死平台，以保证工人作业安全。旋转平台结构示意图如图1.2.2所示。

图1.2.2旋转平台结构示意图

2.防水板台车的使用

在台车的使用过程中，我们总结了台车的工作流程，记录了台车工作循环的数据，与简易台车的使用情况进行了对比。

2.1.防水板台车的工作流程

1.防水板铺设作业准备，该步骤包括测量班放样，铺设防水板铺设台车轨道；

2.移动防水板铺设台车至工作位置，检查爬行轨道与初衬面距离，调节台车横移装置，保证爬行轨道与初衬面距离大致相同，保证铺设防水板时，防水板能顺利通过；

3.安装土工布，启动防水板铺设装置，待达到安全距离后，启动旋转平台，铺设土工布；

4.土工布铺设完成后，安装防水板，启动防水板铺设装置，待达到安全距离后，启动旋转平台，铺设防水板（铺设防水板过程中，可根据情况调节防水板的纵向和轴向位置）；

5.重复2-4步骤，铺设下一板土工布和防水板，直至铺设工作完毕；

6.防水板铺设工作完毕之后，调整防水板铺设装置和旋转平台到适当位置，取下铺设装置上的剩余防水板，断开总电源与各分电源，结束工作。

2.2.防水板台车的使用记录

在防水板台车的使用过程中，针对施工的各个环节，进行了跟踪记录。防水板台车施工记录如下表2.1.1所示。

表2.1.1防水板台车施工记录表

2.3.防水板台车的使用效果

1.工人劳动强度大幅降低，防水板铺设台车与简易台车相比能显著降低施工人员劳动强度。防水板铺设台车有防水板铺设装置，能够实现土工布和防水板的铺设自动化，旋转平台作为自动控制的作业平台，能够沿初衬环面旋转，使土工布和防水板的定位、铺设、焊接更加方便，省力。

2.需要同时施工工人数量减少。由表2.1.1可以看出，在使用简易台车的时候一般需要5～6人，而且在防水板的起吊和台车行走时还需装载机配合，而使用防水板铺设台车时，仅需要3个人，无需装载机配合。一般情况下，使用防水板台车时，由1个人控制铺设装置和旋转平台，掌握好铺设装置和旋转平台之间的距离，以便于铺设工作的进行，另外两个人进行防水板的固定和焊接工作，工作效率较高。

3.完成一板防水板铺设需要工时少。由表2.1.1可以看出，虽然在使用简易台车和防水板铺设台车的时候，防水板的铺设和焊接需时基本相同，防水板铺设台车需时较短，在加快防水板铺设的进度上效果有限，但是，由于防水板铺设台车需要同时工作的人数较少，因此，使用防水板台车所需工时少，效率高。

4.防水板位置调整、固定、焊接较方便，防水板铺设效果明显提高。由于防水板台车有自动化的铺设装置和作业平台的辅助，防水板的展开可以自动进行，防水板的位置调整则可以通过台车的定位和铺设装置上的调节装置调整。防水板的固定在防水板的展开过程中由工人随旋转平台固定，操作较为方便。防水板的焊接在防水板固定之后，有人工随旋转平台进行焊接，操作也较为方便。由于，防水板铺设的整个过程中，各个环节的操作比较方便，出现漏焊、防水板局部焊穿的现象比较少，焊接效果明显提高。

5.工作安全系数高。防水板铺设台车，有完整的液压和电路布置，线路和电线路互不干扰，电气控制线路有安全保护装置和规范的操作装置，可以避免漏电、触电事故的发生。台车固定平台有护栏和护梯，方便施工人员上下，旋转平台有自锁装置，可以保证施工人员的安全。

6.防水板台车有横移装置，可以调整台车与初衬面之间的距离，保证台车在整过隧道中顺利通过。

3.防水板台车存在的问题和改进方向

防水板台车在安装、调试和实际施工生产中出现了一些问题，有些问题我们在安装和调试阶段已经解决，但仍有问题遗留。

1.在台车研制和设计阶段，过多的考虑施工的自动化，而忽略了台车的实用性。该防水板台车最主要的缺点就是不能进行钢筋的绑扎。由于台车有旋转平台作为防水板铺设的作业平台，台车上的固定平台相对较少，不能进行钢筋绑扎。因此，防水板铺设台车在围岩较差和复杂多变的隧道中应用受到。在今后台车的设计中，应该在不与旋转平台发生干涉的情况下，增加固定平台的数量，合理布置平台间距，使之能进行钢筋的绑扎，同时可以作为防水板铺设的辅助作业平台，保证施工生产的顺利进行。

2.在设计和加工阶段，对台车的整体重量和关键结构综合考虑不够。在设计过程中，为了追求台车的轻便，忽略了隧道施工环境对台车的结构强度和稳定性的要求，导致台车关键部位结构不合理，降低台车使用安全系数和使用寿命。台车的横移装置结构不合理，台车在左右横移的时候涉及到除行走梁意外的所有部分，而这些部分移动只靠立柱在滑座上滑动实现，整个结构的稳定性降低，可靠性下降。弧形轨道和固定平台的固定和支撑不可靠，稳定性不够，导致弧形轨道间距不均匀，影响铺设装置和旋转平台的在弧形轨道上的旋转运动。在今后的设计中，要台车的结构和轻便兼顾，综合考虑施工环境对台车结构的要求和影响。

3.在现有结构下，铺设装置和旋转平台能够配合，实现防水板台车的铺设自动化，但是，旋转平台和铺设装置的在结构上仍然需要改进。铺设装置的布料杆的刚性不够，导致防水板的铺设费力；旋转平台与出衬面之间的距离不可调，在旋转平台转动一周过程中，出现平台与作业面之间的距离不够情况，影响防水板的固定和焊接。

4.总结

虽然该防水板台车已经投入使用，并取得一定的效果，但是，台车在结构和功能上仍然存在一些问题，需要在今后的工作中不断改进。在台车的改进工作中，要注重台车的实用性，综合考虑隧道施工环境对台车结构、功能的要求和影响，做出更加合理、实用的台车。