陳愛平

(成都工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 四川 成都 610000)

現(xiàn)有襯砌臺(tái)車下一環(huán)對(duì)位時(shí)，上一環(huán)混凝土還沒有完全達(dá)到強(qiáng)度，在對(duì)位時(shí)，稍有不慎，就會(huì)把上一環(huán)混凝土壓壞形成破損角。本論文通過采用測(cè)距報(bào)警及限位技術(shù)，在臺(tái)車模板接近混凝土面的過程中持續(xù)測(cè)距并在距離較近時(shí)報(bào)警，雷達(dá)報(bào)警后，調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)，降低油缸速度，緩緩靠近混凝土面，并在最終接觸時(shí)，觸發(fā)行程開關(guān)，操作臺(tái)紅燈亮，定位結(jié)束。通過使用精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車可以有效避免混凝土形成破損角的問題，從而提高施工單位的襯砌質(zhì)量。

1 背景技術(shù)

二次襯砌是隧道工程施工在初期支護(hù)內(nèi)側(cè)施作的模筑混凝土或鋼筋混凝土襯砌，與初期支護(hù)共同組成復(fù)合式襯砌。在隧道的修建過程中，二次襯砌的質(zhì)量是至關(guān)重要的質(zhì)量控制點(diǎn)，對(duì)于巖層破碎或地應(yīng)力較大的隧道尤其如此。從隧道的力學(xué)分析角度來講，在隧道的開挖、支護(hù)以及襯砌中，圍巖靜力有一個(gè)十分復(fù)雜的逐步釋放-約束-平衡的過程。因此，從某種程度來講，隧道施工過程，就是一個(gè)隧道圍巖力學(xué)平衡的一個(gè)從破壞到重建的過程。在這個(gè)過程中，根據(jù)圍巖級(jí)別的不同，可以有選擇性的使用錨桿、格柵、拱架、噴射混凝土、模筑（鋼筋）混凝土等方式方法對(duì)圍巖進(jìn)行力和位移的約束，其中模筑（鋼筋）混凝土通常就是講的二次襯砌。與初期支護(hù)側(cè)重于隧道的施工安全相比，二襯質(zhì)量的好壞，更直接地關(guān)系到隧道的堅(jiān)固性和耐久性。

目前我國(guó)隧道二次襯砌施工，除部分盾構(gòu)或TBM施工的隧洞采用裝配式襯砌以外，其余多數(shù)以使用襯砌臺(tái)車現(xiàn)澆為主?？紤]到襯砌臺(tái)車的有效襯砌長(zhǎng)度畢竟有限，實(shí)際施工過程中就存在著下一環(huán)臺(tái)車就位與上一環(huán)混凝土的搭接問題。傳統(tǒng)的搭接方式是由操作工人站在液壓站操作平臺(tái)上操作頂升和平移油缸，通過對(duì)臺(tái)車模板系的上下左右移動(dòng)來與上一環(huán)已襯砌完成的混凝土實(shí)現(xiàn)緊貼，由于隧道內(nèi)光線差、噪音大，加之液壓站操作平臺(tái)和模板邊緣距離較遠(yuǎn)，實(shí)際對(duì)位時(shí)難免出現(xiàn)對(duì)上一環(huán)混凝土過度擠壓的情況。由于上一環(huán)混凝土剛剛模筑完成不久，混凝土還沒有達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，在襯砌臺(tái)車的過度擠壓下，很容易形成破損角，進(jìn)而威脅到隧道的襯砌質(zhì)量以及后續(xù)的行車安全。這就需要解決傳統(tǒng)襯砌臺(tái)車普遍遇到的二次襯砌質(zhì)量形成破損的問題，本次研制就應(yīng)用而生。

2 精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車構(gòu)造

2.1 研制精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車的目的

本研制的目的在于，研制出一種精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車，臺(tái)車在傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)收支模的基礎(chǔ)上，通過雷達(dá)測(cè)距和限位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)襯砌臺(tái)車環(huán)與環(huán)搭接時(shí)的精準(zhǔn)對(duì)位，避免現(xiàn)有施工設(shè)備和施工手段造成的潛在的隧道二襯質(zhì)量缺陷。

2.2 精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車的構(gòu)成

精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車，包括頂模、兩個(gè)側(cè)模，其特征在于，其還包括測(cè)距系統(tǒng)、限位系統(tǒng)、操作面板以及模板移動(dòng)控制系統(tǒng)。

1.精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車測(cè)距系統(tǒng)

精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車測(cè)距系統(tǒng)包括可視測(cè)距攝像頭和雷達(dá)探頭以及報(bào)警裝置，其中可視測(cè)距攝像頭布置在頂模頂點(diǎn)，雷達(dá)探頭分布在兩個(gè)側(cè)模上；所述操作面板包括顯示屏，其中可視測(cè)距攝像頭和雷達(dá)探頭均與顯示屏相連，其可以將其圖像或者數(shù)據(jù)顯示在顯示屏上。

2.精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車限位系統(tǒng)

精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車限位系統(tǒng)包括分布在頂模上的頂模限位開關(guān)和分布在側(cè)模上的2個(gè)側(cè)模限位開關(guān)。操作面板包括頂模限位指示燈和2個(gè)側(cè)模限位指示燈；其中頂模限位開關(guān)與頂模限位指示燈相連，2個(gè)側(cè)模限位開關(guān)與2個(gè)頂模限位指示燈分別相連。

3.精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車模板移動(dòng)控制系統(tǒng)

精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車模板移動(dòng)控制系統(tǒng)包括液壓站、3組液壓缸和3組液壓閥，其中液壓站和3組液壓缸相連，3組液壓缸分別與頂模和兩個(gè)側(cè)模相連，3組液壓閥設(shè)置在 3組液壓缸上并通過線路連接到所述操作面板上。

本次研制的精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車液壓站設(shè)置有流量控制裝置。

2.3 精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車的特點(diǎn)

精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車具有成本較低、結(jié)構(gòu)可靠、操作方便、襯砌速度快、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，操控直觀方便的特點(diǎn)。

3 精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施圖例具體說明精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車的結(jié)構(gòu)。

如圖1、2、3和圖4所示，本次研制的精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車，包括頂模18、兩個(gè)側(cè)模19，其還包括測(cè)距系統(tǒng)、限位系統(tǒng)、操作面板10以及模板移動(dòng)控制系統(tǒng)。

測(cè)距系統(tǒng)包括可視測(cè)距攝像頭2和雷達(dá)探頭1，其中可視測(cè)距攝像頭2布置在頂模18頂點(diǎn)，雷達(dá)探頭1分布在兩個(gè)側(cè)模19上；所述操作面板10包括顯示屏16，其中可視測(cè)距攝像頭2和雷達(dá)探頭1均與顯示屏16相連，其可以將其圖像或者數(shù)據(jù)顯示在顯示屏16上。另外測(cè)距系統(tǒng)還可以設(shè)置一報(bào)警裝置，在可視測(cè)距攝像頭2和雷達(dá)探頭1測(cè)得的距離在一定的范圍內(nèi)的時(shí)候就開始報(bào)警。

精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車所述限位系統(tǒng)包括分布在頂模18上的頂模限位開關(guān)4和分布在側(cè)模19上的2個(gè)側(cè)模限位開關(guān)5；而所述操作面板10包括頂模限位指示燈14和2個(gè)側(cè)模限位指示燈15；其中頂模限位開關(guān)4與頂模限位指示燈14相連，2個(gè)側(cè)模限位開關(guān)5與2個(gè)頂模限位指示燈15分別相連。

精確對(duì)位全自動(dòng)襯砌臺(tái)車所述模板移動(dòng)控制系統(tǒng)包括液壓站3、3組液壓缸和3組液壓閥，其中液壓站3和3組液壓缸相連，3組液壓缸分別與頂模18和兩個(gè)側(cè)模18相連，3組液壓閥11設(shè)置在 3組液壓缸上并通過線路連接到所述操作面板10上。通?？梢栽谝簤赫?設(shè)置有流量控制裝置，其可以通過控制提供給液壓缸流量來控制液壓缸的運(yùn)行速度。

隧道二襯是一個(gè)連續(xù)的施工過程，在上一環(huán)已完成襯砌混凝土7襯砌完成后，臺(tái)車行走至下一環(huán)擬襯砌混凝土區(qū)間 6施工工位，臺(tái)車就位后，操作平移液壓閥11，調(diào)整模板系的水平角度，使得臺(tái)車中線和隧道中線對(duì)齊。

然后，這時(shí)可以啟動(dòng)測(cè)距系統(tǒng)，即操作面板上的顯示屏15點(diǎn)亮，雷達(dá)探頭1和可視測(cè)距攝像頭2開始工作，控制點(diǎn)距離信號(hào)和視屏信號(hào)傳輸至顯示屏15上，這時(shí)可以操作液壓閥11調(diào)整臺(tái)車高度，使臺(tái)車頂模18向上一環(huán)已完成襯砌混凝土7靠近，兩者間的相對(duì)距離在顯示屏15上連續(xù)更新顯示，并有視頻信號(hào)做直觀補(bǔ)充，在距離低于一定安全距離時(shí)，測(cè)距系統(tǒng)開始報(bào)警，這時(shí)可以通過流量控制裝置調(diào)節(jié)液壓站 3的流量，從而降低與頂模連接的液壓缸的運(yùn)行速度，使其帶動(dòng)臺(tái)車頂模18向上一環(huán)已完成襯砌混凝土7緩慢靠近。

在臺(tái)車頂模18與上一環(huán)已完成襯砌混凝土7剛好緊密貼合時(shí)，頂模限位開關(guān)4觸發(fā)，頂模限位指示燈14點(diǎn)亮，頂模定位結(jié)束。

同樣分別操作與側(cè)模相連液壓缸的液壓閥11，帶動(dòng)與側(cè)模相連液壓缸向上一環(huán)已完成襯砌混凝土7靠近，注意控制油缸運(yùn)行速度，在最終側(cè)模19與上一環(huán)已完成襯砌混凝土7剛好緊密貼合時(shí)，限位開關(guān)5觸發(fā)，側(cè)模限位指示燈15點(diǎn)亮，側(cè)模定位結(jié)束。

標(biāo)記：1-雷達(dá)探頭；2-可視測(cè)距攝像頭；3-液壓站；4-頂模限位開關(guān)；5-側(cè)模限位開關(guān)；6-下一環(huán)擬襯砌混凝土區(qū)間；7-上一環(huán)已完成襯砌混凝土； 10-操作面板；11-液壓閥； 14-頂模限位指示燈；15-側(cè)模限位指示燈；16-顯示屏；18-頂模；19-側(cè)模。