TBM延伸鋼絲繩皮帶粘接方法探討

■徐海錫，韋欣東 ■葛洲壩集團(tuán)第五工程有限公司，湖北 宜昌 443000

1 工程概述

NJ水電工程為長(zhǎng)隧洞引水式電站，引水隧洞全長(zhǎng)28．5km，采用兩臺(tái)敞開(kāi)式TBM自下而上逆坡掘進(jìn)。TBM及主配套總長(zhǎng)度約190m，最小轉(zhuǎn)彎半徑800m;每循環(huán)掘進(jìn)長(zhǎng)度1．8m，平均月進(jìn)尺為360m;采用皮帶機(jī)出渣方式，通過(guò)連續(xù)、固定皮帶機(jī)直接將洞渣從掌子面運(yùn)送至洞外棄渣場(chǎng)。

2 接頭的形式選擇探討

2．1 接口的階梯形式

接頭的階梯剖切口角度，是接頭形式的一個(gè)重要因素。一般接頭的階梯形式，可以分為三種。分別為直角形、斜角形和人字形。首先，直角形是指剖切口與膠帶中心線成直角。這種形式受力集中當(dāng)膠帶運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，容易發(fā)生接頭開(kāi)裂現(xiàn)象。雖然施工簡(jiǎn)單，但是一般不采用。其次，斜角形是指剖切口與膠帶中心線成斜角。這種形式受力狀況好，不易發(fā)生接頭開(kāi)裂現(xiàn)象，所以目前皮帶硫化普遍采用的是斜角形階梯形式。再次，人字形是指剖切口與膠帶中心線成對(duì)稱形雙斜角。這種形式受力集中程度介于前兩種形式之間，并且形狀較復(fù)雜很難對(duì)合準(zhǔn)確，一般也不采用。歸結(jié)以上形式及項(xiàng)目部所提供硫化機(jī)形式，現(xiàn)在我們項(xiàng)目部選用接口階梯形式為斜角形，斜角度為16．7。

2．2 膠帶接頭硫化長(zhǎng)度的選擇

(1)根據(jù)皮帶廠家提供資料，寬度800mm的ST1250鋼絲繩芯皮帶，內(nèi)有鋼絲繩77根，每根4．7mm，鋼絲繩間中間膠寬度2mm，每邊緣處15mm不能擺鋼絲，所選用一階階梯形式。根據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)資料顯示，鋼絲繩間間隙不小于鋼絲繩的1/4，而中間膠厚度在1．5-5mm。中間膠厚度可取1．5mm。那么一階階梯接頭寬度為770mm．所以現(xiàn)在皮帶粘結(jié)過(guò)程中采用一階階梯接頭，但是不用中間膠的形式進(jìn)行粘結(jié)。

按照現(xiàn)在一階階梯形式:及缺少中間膠又打不到剩余芯膠和硫化膠厚度，硫化出的接頭強(qiáng)度勢(shì)必會(huì)變小。

(2)二節(jié)階梯形式的計(jì)算:假設(shè)中間膠1．5mm;理論寬度:116×4．7+115×1．5=717．7mm＜770mm;鋼絲繩間間隙:(770-116 ×4．7)÷115=1．95mm;鋼絲繩所剩芯膠和刷膠厚度最大為1．95-1．5=0．45mm;所以從鋼絲繩的數(shù)量，直徑，間隙上來(lái)算，二階階梯形式接頭可行。

(3)膠帶接頭硫化長(zhǎng)度:膠帶接頭的硫化長(zhǎng)度是有鋼絲繩間的搭接長(zhǎng)度，階梯階數(shù)，接頭切割臺(tái)階及斜坡和長(zhǎng)短鋼絲差決定的。

項(xiàng)目部提供的硫化機(jī)長(zhǎng)度為950mm，而提供資料要求，長(zhǎng)度上每端比皮帶硫化接頭至少長(zhǎng)8寸，也就是有效硫化為:950-8×2×25．4=543．6mm。

而經(jīng)過(guò)多次粘結(jié)經(jīng)驗(yàn)硫化810mm皮帶問(wèn)題不大，但是850mm，硫化過(guò)程中，硫化板兩端或許會(huì)有部分橡膠溢出，如果采用二階階梯形式，硫化機(jī)稍微有些短，而且正常情況下，國(guó)內(nèi)論文大多顯示二階階梯硫化強(qiáng)度偏低。

3 硫化工藝過(guò)程

由于現(xiàn)今采用的是一階階梯硫化方法，所以以下硫化工藝過(guò)程以廠家提供資料中一階階梯形式進(jìn)行探討。

(1)搭建硫化平臺(tái)。首先，找到切割位置，然后把皮帶放松，兩端夾緊，割斷皮帶，然后把接頭兩端各3米處所有上架拆除。在槽鋼上放兩塊木板，在木板上放距軌道，在距軌道上放橫梁，在橫梁上放下加熱板。最后，在加熱板前后用螺栓裝上架子，在架子上放好木板，平臺(tái)就搭建好了。(2)接頭劃線。在接頭處，用直尺找出中點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，用合適的長(zhǎng)度，分別標(biāo)出在兩邊緣處的點(diǎn)1(距自己近的邊上的點(diǎn))和點(diǎn)2，然后以點(diǎn)2為基準(zhǔn)向切口的方向240mm邊緣處標(biāo)出點(diǎn)3，連接這點(diǎn)3與點(diǎn)1，即為切割斜角線，參照切割斜角線，以距切割斜角線較近的切口處的邊緣點(diǎn)為基準(zhǔn)，向里分別以750mm、800mm距離劃出與切割斜角線平行的線，然后沿這兩條線割出兩個(gè)槽即可。(3)剝出鋼絲。用裁紙刀先把，鋼絲繩左右兩端的膠皮剃掉，再剝掉上下兩端的膠皮，然后掛掉四個(gè)角，八刀剝成接近正八邊形。切記，鋼絲上需要留些許芯膠，千萬(wàn)不要把鋼絲刮光。(4)割出臺(tái)階。將劃線階段兩個(gè)槽之間的，上下蓋膠割掉。(5)切割斜坡面。在臨臺(tái)階的蓋膠上，割出一個(gè)45度的斜坡。(6)鋼絲畫(huà)線與剪切成形。以斜坡上端線為基準(zhǔn)向切口方向畫(huà)700mm，750mm兩條平行線，然后從邊沿處算起，以長(zhǎng)短長(zhǎng)短……把鋼絲沿線剪斷。(7)打磨。皮帶頭子切割面用角磨機(jī)打磨時(shí)則需要謹(jǐn)慎認(rèn)真，即不能把橡膠層打的老化(冒煙，有橡膠燃燒的味道)，又必須把蠟層打掉，打磨到上面沒(méi)有反光則可。打磨的范圍是從內(nèi)部斜角向內(nèi)50mm上下兩面，和鋼絲尾端留出的50mm。(8)芯膠、面膠的切割與清洗。按照皮帶斜角的方向切割面膠、芯膠(把面膠不帶膠布的那層向向上與切割面比對(duì)，然后把芯膠不帶膠布的那層向下與面膠比對(duì))，由于面、芯膠是寬500mm的，而切割面是800mm，所有每個(gè)接口要割4段面膠、芯膠，長(zhǎng)度在950mm左右，角度16．7度。然后分別用汽油清洗不帶膠布層的一面，然后吹干。(9)芯膠、面膠的刷膠與粘貼。把膠倒在一個(gè)碗里，然后用刷子均勻的涂抹相應(yīng)面膠、芯膠上(一定要涂抹全面，不能有涂抹不到的地方)，用鼓風(fēng)機(jī)把膠吹干，然后再第二遍，把第一遍涂抹的不夠的地方重點(diǎn)涂抹，再用鼓風(fēng)機(jī)吹干，再把芯膠面膠粘在一起。(10)底膠的結(jié)合與刷膠。把粘好的兩片底膠的相應(yīng)邊沿用橡膠水清洗，然后把邊沿連在一起，用橡膠錘砸結(jié)合成一片，在芯膠一面刷膠。(11)標(biāo)出膠帶中心線與對(duì)中。分別再皮帶兩端接頭膠帶上畫(huà)三個(gè)中點(diǎn)，用繩子沿著中心點(diǎn)拉出中心線，對(duì)中過(guò)程中，先調(diào)皮帶兩端的縱向長(zhǎng)度，在根據(jù)繩子對(duì)中。對(duì)中之后用F卡固定，任何人不要再上皮帶，接頭不正壞事多啊，易跑偏、斷裂。(12)鋼絲的刷膠刷兩遍。(13)下加熱板白紙的鋪設(shè)。把下加熱板上鋪上白紙，把底膠鋪在白紙上，然后把兩膠帶端與底膠比對(duì)，做上記號(hào)，割出斜坡，并把芯膠條鋪在底膠兩端下邊沿。(14)在底膠上鋪設(shè)鋼絲(中間膠)找出膠帶兩端最中間的鋼絲繩，由中間向兩邊搭接鋪設(shè)。最外兩根鋼絲為順皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)方向，防止被撕邊，現(xiàn)在沒(méi)鋪中間膠。(15)皮帶邊沿的填補(bǔ)與芯膠條的鋪蓋。把割下的底膠填補(bǔ)在兩邊沿處，緊挨著鋼絲繩，然后清洗，刷膠另一面，再用4個(gè)30mm左右的芯膠條蓋住兩端的鋼絲繩頭部。(16)蓋膠的刷膠與鋪設(shè)。蓋膠在芯膠面割出斜坡，刷膠，然后蓋到鋼絲繩上面，然后在斜坡結(jié)合處清洗，刷膠，貼上30mm左右的芯膠條。防止刮板把接口刮開(kāi)。(17)接頭的休整。用直尺以原來(lái)膠帶邊緣為基準(zhǔn)把左右邊沿處多余部分切除，并用刀子在上面的芯膠面膠上割出一排排的劃痕，一定要割到鋼絲處，以便硫化時(shí)排出鋼絲間的空氣與水蒸氣。(18)白紙的鋪蓋，用A3白紙把接頭處蓋好。(19)邊鐵的鋪設(shè)。(20)邊鐵拉緊裝置的安裝。(21)上加熱板安裝。(22)拉緊邊鐵拉緊裝置，拉緊到邊鐵和原皮帶間沒(méi)有間隙而原皮帶無(wú)變形為準(zhǔn)。(23)橫梁的鋪設(shè)。(24)拉緊螺栓的拉緊，12個(gè)拉緊螺栓拉力要基本相同不可一邊緊一邊松。(25)配電箱的連接。(26)加壓設(shè)備的連接。(27)開(kāi)始硫化，在硫化過(guò)程中，等溫度加熱到100度時(shí)，壓力加到12．5bar左右，不能低于12bar，不能高于14bar。溫度加熱到110度時(shí)停止加熱5分鐘。原先是10bar，110度不停止。(28)硫化結(jié)束，水冷后一定要不加熱板中的水排出，不然水垢或下次加熱中的水蒸氣可能把硅加熱器搞壞。