1 工程概況

石黔高速公路全線長度 46km ，其中隧道路段占比達 43% ，主要涉及機電安裝的分項占比如圖1所示。隧道建設中電纜及光纜敷設完后，需要轉運大量蓋板對電纜溝進行覆蓋，但施工中發(fā)現(xiàn)在隧道內(nèi)移動蓋板比較困難。另外，在 3km 以上的超長隧道運營過程中，如果需要逐一揭蓋板進行檢修、排除故障，人力物力的投入較高；除此之外，投入大量人員后，運營高速公路隧道內(nèi)施工安全管控將成為難點，人員分散，容易發(fā)生交通事故。

鑒于上述問題，需要尋找一種移動式揭、蓋電纜溝蓋板工具，其中投入人員少顯得尤為重要。

2 研制背景

在隧道光、電纜施工完成后需要蓋好重量達 80kg 的電纜溝蓋板，一條 2km 的隧道中，電纜溝蓋板的寬度以 0.47m 計算，電纜溝蓋板數(shù)量可達8510塊。如要全部蓋完，每天投入10人，需要8天。而市面上現(xiàn)有叉車靈活性不強，其他大型機械在隧道內(nèi)作業(yè)安全風險高。因此，需要針對電纜溝蓋板結構特點設計出一種轉運小車，以實現(xiàn)多種場景下高效率的電纜溝蓋板轉運[1]。

3 設計方案

高速公路揭、蓋電纜溝蓋板作業(yè)主要利用電纜溝蓋板之間的縫隙（圖2）進行。

利用這個縫隙，設計一種剪刀夾實現(xiàn)對電纜溝蓋板的抓取。利用BIM技術進行轉運小車三維立體設計，小車的具體輪廓如圖3所示。

該小車包括移動架、可調(diào)推拉桿件以及可調(diào)推拉桿件端部的夾持結構，根據(jù)杠桿原理計算出力矩在夾持電纜溝蓋板時，利用可調(diào)推拉桿件和夾持機構將豎直方向的受力轉化為水平壓力對電纜溝蓋板進行夾持、轉運，可以有效提高施工效率。

大小，從而確定桿件的長度；夾持結構包括懸掛鉤、懸掛繩以及連接在懸掛繩上用于夾持電纜溝蓋板的夾持夾。鋼絲繩屬于關鍵部件，是實現(xiàn)力矩轉化的關鍵[2]。將可調(diào)推拉桿件和夾持機構連接在移動架上，公Y

4關鍵技術及創(chuàng)新點

轉運小車的關鍵部件及結構詳細說明如圖4所示，剪刀夾關鍵件如圖5所示。

剪刀夾的設計，需要實現(xiàn)受力自動收緊，不受力自動松開。轉運小車可根據(jù)需要搬運的電纜溝蓋板的重量和尺寸調(diào)節(jié)推拉桿件的長度，利用杠桿原理，調(diào)節(jié)施加的作用力，節(jié)省人力物力，降低安全管控風險。

利用L形限位槽13-1水平段，在預備夾持電纜溝蓋板時，可在不受力的情況下，使第三連接件進入限位槽13-1垂直段內(nèi)，從而使電纜溝蓋板輕松夾持在兩個夾持鉤之間；在夾持電纜溝蓋板時，連接件自動滑落至限位槽的水平段內(nèi)，將電纜溝蓋板牢牢夾持住，一人即可實現(xiàn)電纜溝蓋板的夾持和搬運。

1—移動輪;2—頂撐桿;3—支撐連接桿；4—支撐桿；5—固定套筒;6—第一推拉桿;6-1—第一調(diào)節(jié)槽;7—第二推拉桿；7-1—第二調(diào)節(jié)槽;8—把手;9—第一調(diào)節(jié)件;10—第二調(diào)節(jié)件;11—懸掛鉤；12—懸掛繩;12-1—懸掛環(huán);13—夾持連接桿；14—第一連接件;15—第一夾持件;16—第二夾持件;17—夾持鉤;18—第二連接件;22—第四連接件。

對力的轉化問題：要將豎直方向的力變換成橫向的力矩，經(jīng)過查詢和受力分析、受力計算可知，采 用高碳鋼絲繩可以滿足需求。

本系統(tǒng)采用杠桿原理，進行受力情況計算，力矩計算公式為 為動力， F₂ 為阻力， L₁ 為動力臂， L₂ 為阻力臂），將大量數(shù)據(jù)代入公式，得到最佳杠桿長度，確定最終長度。

5 創(chuàng)新點

1）避免投入大量人員進行轉運，有效實現(xiàn)安全管控。正常情況下須投入大量人員移動電纜溝蓋板，而隧道內(nèi)車流量大、光線不足，容易發(fā)生交通事故；使用移動小車進行轉運，效率高，每人轉運的數(shù)量大。

2）無須能源，綠色施工。設計的小車無須能源燃料，只需要滾輪及扁鋼、鋼絲繩等部件，使用杠桿原理實現(xiàn)省力的目的。

3）電纜溝蓋板轉運方向及場景不受控制。根據(jù)電纜溝蓋板的特點，設計的小車抓住電纜溝蓋板移動不受周圍影響，轉向方便，操作簡單。

4可隨時根據(jù)需要搬運的電纜溝蓋板的重量和尺寸調(diào)節(jié)可調(diào)推拉桿件的長度，利用杠桿原理，減小在搬運電纜溝蓋板過程中需要施加的作用力，節(jié)省了人力，也減輕了勞動強度。

5）轉運安全，設置自鎖裝置。在夾持電纜溝蓋板時，連接件自動滑落至限位槽的水平段內(nèi)，將電纜溝蓋板牢牢夾持住，一人即可實現(xiàn)電纜溝蓋板的夾持和搬運。

6 研制過程

基于上述關鍵技術及關鍵部位設計，對轉運小車進行加工制作，最上方手握杠桿長度為 12.5m ，末端設置了一個長度 20cm 、直徑 2.5cm 的套筒手柄，杠桿與支撐架的支點是通過支撐架上焊接的 20cm 套筒固定，套筒上方有兩個旋鈕（旋鈕之間距離為10cm） ，可以通過旋轉固定，也可以松開旋鈕調(diào)節(jié)遠端和操作端的距離，從而調(diào)節(jié)杠桿受力大小。遠端下方有一個掛鉤，掛鉤上方有一個螺栓，通過兩個螺帽固定。掛鉤下方是鋼絲繩，鋼絲繩下方懸吊的是剪刀夾（剪刀夾自然狀態(tài)下與電纜溝蓋板寬度匹配，為44cm） ，剪刀夾上端有兩個孔用于固定鋼絲繩，夾子有三個檔用來調(diào)節(jié)夾子大小 （22～66cm） ，夾子中間有一個固定夾子擺動的扁鐵，其上有一個L形限位器，防止夾子在不受力的情況下收縮一次性穿入電纜溝縫隙。正常情況下剪刀夾處于蓋板寬度，受力情況下螺栓運動在L形限位孔下端，剪刀夾受力，牢牢抓住蓋板，一個人即可操作；蓋板放下時，剪刀夾不受力，螺栓運動在L形限位孔上端，自鎖器自動打開。最下方是兩個 35cm 的充氣滾輪，用于前后左右移動。制作流程及過程圖片如表1所示。

施工時傳統(tǒng)的方式為人工搬運，無法使用機械進行作業(yè)，隧道空間狹小，叉車作業(yè)無法在隧道內(nèi)進行轉運，蓋板數(shù)量較多，需要投入大量人員，安全管控難度大。現(xiàn)在主要使用移動小車進行轉運，巧妙利用電纜溝蓋板之間的縫隙，剪刀夾通過縫隙夾住電纜溝蓋板，再利用自鎖器實現(xiàn)蓋板的固定[3]。轉運到指定地點后，將蓋板放入電纜溝槽內(nèi)，自鎖器在未受力的情況下自動打開，實現(xiàn)了蓋板平穩(wěn)放置。在小車轉運過程中控制好小車移動的速度，一人即可迅速完成蓋板的轉運，省力、省時、安全可靠，如圖6所示。

7投入使用效果對比

石黔高速公路橋邊 2260m 隧道共計有19232塊蓋板，分為四組進行現(xiàn)場測算，每組一個人員，每人負責一個隧道一側的4808塊蓋板。以此隧道為試驗點的原因是數(shù)量具有代表性，可以正確測算實施效率。對是否使用小車進行效率對比，結果如圖7所示。

8 結束語

針對隧道電纜溝蓋板的轉運給施工及檢修工作帶來的不便，本文研制出電纜溝蓋板轉運小車，該轉運小車操作靈活性、安全性、"適用性強，相比傳統(tǒng)方法靠人工將重蓋板撬起后再由人工搬運，省時、省力、高效，具有推廣的價值。轉運小車確實能大大提高施工、運行及檢修人員工作效率，有效降低施工人員的安全風險，并且在其他領域的蓋板及重物轉運方面其同樣具有廣泛的推廣應用價值。

[參考文獻]

[1］林少偉，姜珊珊，晏超穎.一種新型電纜溝蓋板打開工具[J].中國新通信，2019，21（7）：81.

[2]謝瓊香，吳偉力，陳基順.電纜溝蓋板撬運輔助工具的研制[J].機電信息，2016（33）：127-128.

[3]竇征，齊飛，孫鵬.變電站電纜溝蓋板搬運裝置設計[J].農(nóng)村電工，2021，29（6）：28.

收稿日期：2025-03-12

作者簡介：裴念琦（1986一），男，河南西平人，工程師，研究方向：電力。