多功能隧道鉆孔臺車結構設計與加工工藝

李 炳 山

(中鐵十二局集團第二工程有限公司鋼結構分公司，山西 太原 030032)

?

·機械與設備·

多功能隧道鉆孔臺車結構設計與加工工藝

李 炳 山

(中鐵十二局集團第二工程有限公司鋼結構分公司，山西 太原 030032)

針對目前使用的公路鐵路隧道簡易掘進鉆孔臺架的不足，提出了一種多功能鉆孔臺車，闡述了該鉆孔臺車的結構選型及設計方法，并提出了其加工工藝標準及流程，經實踐使用表明，新制作的多功能鉆孔臺車結構合理、功能齊全，滿足了施工的要求。

隧道，鉆孔臺車，結構選型，加工工藝

1 概述

由于我國是一個多高山和多丘陵的國家，因此隧道在公路鐵路工程建設中占有十分重要的地位。為此國內科研院所和有關高等院校，施工企業對鐵路隧道建筑技術和施工設備進行了廣泛而深入的研究，促進了我國的鐵路隧道施工技術和施工設備不斷更新換代，施工工藝和施工方法日新月異。

1)現在使用的公路鐵路隧道簡易掘進鉆孔臺架有如下的不足：a.簡易掘進鉆孔臺架不能自己行走，需要裝載機或挖掘機拖動到施工場地，費工費力費時。b.簡易掘進鉆孔臺架工作平臺依靠人力操作。這無形增加了施工人員的勞動強度，生產效率低下。c.簡易掘進鉆孔臺架只能滿足一種隧道斷面的掘進開挖，不能滿足不同斷面隧道掘進，在一種隧道掘進完成后，轉到下一隧道時不能使用，只能重新加工，這樣就增加了工程成本，浪費了材料，很不經濟。

2)新研制的自行式多功能鉆孔臺車與簡易掘進鉆孔臺架相比有如下的優點：a.自行式多功能鉆孔臺車具有自己行走的功能。它可以通過電動機，減速機，鏈條和鏈輪，帶動膠輪行走到施工場地，而且方便操作，省工省力。b.自行式多功能鉆孔臺車工作平臺具有自我調節的功能。通過附設其上的液壓缸可以自如調節到任意合適的位置，減輕了施工人員的勞動強度。c.自行式多功能鉆孔臺車具有滿足不同隧道斷面掘進的功能。通過設置其上的液壓缸來調整多功能鉆孔臺車的高度，既能滿足全斷面隧道開挖，也能滿足大斷面隧道開挖，既節省了材料，同時也提高了工程進度。d.自行式多功能鉆孔臺車具有安裝拱架及花拱架的功能。在多功能鉆孔臺車上設置有專門的拱架安裝設備，不僅拱架安裝方便，而且節省人力。e.自行式多功能鉆孔臺車具有吊機功能。在自行式多功能鉆孔臺車上設有起吊設備，可以吊運隧道施工所要的不同材料，一車多用。

2 公路鐵路多功能鉆孔臺車的結構選型及結構設計

2.1 多功能鉆孔臺車的結構選型

參照現有的簡易掘進鉆孔臺架，考慮到施工單位的施工能力，運輸條件及施工環境等情況，遵循以下原則進行多功能鉆孔臺車的選型：

1)尺寸即尺寸鏈原則。

2)隧道施工影響原則。

3)隧道施工安全原則。

4)加工安裝方便原則。

5)選用標準件原則。

2.2 多功能鉆孔臺車的結構設計

1)多功能鉆孔臺車主結構架設計。

多功能鉆孔臺車主架包括兩根行走梁，四根立柱(含四根伸縮立柱)，四根橫梁，四根縱梁以及橫梁間隔撐等。以上主架均由10 mm厚的鋼板焊接而成。

2)多功能鉆孔臺車工作平臺設計。

多功能鉆孔臺車工作平臺設計簡單，主要有24個。主要由槽鋼10號和直徑10 mm的鋼筋經焊接而成。

3)多功能鉆孔臺車行走機構設計。

多功能鉆孔臺車行走機構主要由電動機，減速器，鏈輪和鏈條及膠輪組成。

4)液壓缸設計。

依據自行式多功能鉆孔臺車方案設計確定的參數(載荷，行程)來計算，然后根據臺車結構布置要求去操作，油缸的基本參數與尺寸，綜合國內油缸標準內外經系列尺寸選取油缸直徑。

3 多功能公路鐵路鉆孔臺車的加工工藝

3.1 工藝標準

材料和設備選購：

1)臺車主要材料必須選購國內八大鋼廠生產的，必須有材料出廠證明書和產品合格證。

2)材料均應符合設計文件的要求。若特殊情況需代用時，必須征求設計部門的意見，同意后方可實施。

3)各種輔助材料(氧氣，乙炔，二氧化碳，焊條，焊絲)，均應符合技術標準。不合格的材料嚴禁使用。

4)焊接設備和焊接工藝，比選各種焊接設備和焊接工藝，結合公司現有焊接設備，確定選擇二氧化碳氣體保護焊機，采用二氧化碳氣體保護焊焊接工藝，作為多功能鉆孔臺車的主要焊接設備和焊接工藝。

3.2 加工工藝

1)材料下料。a.厚度小于16 mm的鋼板采用沖剪機下料，用手砂輪或人工對板邊毛刺進行修理。b.厚度大于16 mm的鋼板全部采用數控切割機切割下料。圖紙上要求打坡口的，必須用銑床加工坡口，確保坡口尺寸和精度，嚴禁氣割加工坡口。

2)材料校正。為了保證下料尺寸、精度和平整度，下料后，必須全部對材料進行校正。

3)組焊。a.焊前對照加工圖紙復核下料尺寸和精度，不合格的材料嚴禁使用。b.為了保證焊接部件的尺寸和精度，必須事先預留焊接收縮量。c.組焊時，為確保焊接部件精度必須采用胎夾具進行組裝。

4)焊接。a.焊接前，必須清理材料上的油污、泥土、鐵銹、氣割熔渣等。b.焊接前，必須進行組焊試驗，進行焊接工藝評定，調整焊接工藝，修正胎夾具，才可批量生產。c.焊接時要根據不同尺寸和精度要求的焊接件，采用合理的焊接規范(如焊接電流)，合理的焊接順序和焊接工藝，盡量減少焊接變形，確保焊接件尺寸和精度。d.鉆孔臺車各部件，除不連續焊縫和綴板焊縫外均為主要受力焊縫，必須保證其焊縫尺寸和焊接質量。e.各種桿件采用模具組裝焊接。f.對行走梁，立柱，橫梁，縱梁等主要受力大的焊接件，固定由焊接技師，經驗豐富的焊工進行焊接，安排專人負責檢查，焊接全過程跟蹤驗收，確保焊接件的焊接質量。g.采用與焊接件組焊相同的焊接規范、焊接順序和焊接工藝進行焊接。焊接修復不得超過三次。h.焊接后的焊接件需要進行火焰校正或機械校正，保證焊接件尺寸和精度。

5)鉆孔。a.所有組合焊件上的孔，一般組焊后進行。b.對有互換要求的構件，其鉆孔必須采用模具進行，確保鉆孔尺寸和精度。c.鉆孔后，必須用手砂輪或人工對毛刺進行清理。

4 結語

1)新設計制作的多功能公路鐵路鉆孔臺車結構合理，功能齊全，滿足施工一線需求。

2)在多功能公路鐵路鉆孔臺車使用過程中，施工單位反映了一些問題，如臺車就位較慢等，以后設計和加工時加以充分考慮，全心全意為施工一線服務。

[1] 中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊(焊接結構)[M].北京：機械工業出版社，2008.

[2] 成大先.機械設計手冊[M].第5版.北京：化學工業出版社，2008.

[3] 胡煌輝.高級焊工工藝與技能訓練[M].北京：化學工業出版社，2007.

Structural design and processing technology of multifunctional tunnel drilling trolley

Li Bingshan

(SteelStructureBranchCompany,ChinaRailway12thBureauGroup2ndEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030032,China)

In light of defects of simply drilling trolley currently used in highway railway tunnel, the paper puts forward a kind of multifunctional drilling trolley, describes its structural selection and design methods, and puts forward its processing technology criteria and procedures. Practice shows that: the newly manufactured multifunctional drilling trolley is rational in structure and multiple in function. Therefore, it meets construction requirements.

tunnel, drilling trolley, structural selection, processing technology

1009-6825(2016)18-0223-02

2016-04-17

李炳山(1965- )，男，工程師

U453

A