混凝土濕噴機(jī)組高原地區(qū)施工的技術(shù)措施

劉剛 賈貴青

摘要：在高原隧道施工過程中，混凝土濕噴機(jī)組已經(jīng)成為隧道施工標(biāo)配的自動(dòng)化設(shè)備。保障混凝土濕噴機(jī)組在高原施工環(huán)境的可靠性和出勤率，才能保證整個(gè)隧道施工循環(huán)的正常運(yùn)行。本文結(jié)合TUC3016B濕噴機(jī)組在高原高寒隧道的施工案例，分析了濕噴機(jī)組在高原施工環(huán)境下所采用的主要技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：混凝土濕噴機(jī)組;高原施工;技術(shù)措施

1 背景

在海拔較高地區(qū)以及季度寒冷地區(qū)，機(jī)械的使用性能會大大降低，輸出功率也會降低。TUC3016B混凝土濕噴機(jī)組針對在高原環(huán)境下的施工工況的保障技術(shù)，已經(jīng)在黑龍江佳牡客專線路紅旗隧道、以及拉林鐵路雀兒山隧道，藏噶隧道等項(xiàng)目施工過程中得到檢驗(yàn)，可以給類似的建設(shè)工程提供參考。

雀兒山隧道工程位于四川省甘孜州德格縣境內(nèi)，國道318線，隧道全長7048米，本標(biāo)段工程整體位于海拔4200米左右的高原地區(qū)，屬高海拔地區(qū)工程，具有海拔高，地應(yīng)力高，低氣溫，含氧低，氣壓低的特點(diǎn)，年平均氣溫-0.3℃，海拔越高，氣溫越低，積雪及結(jié)冰日期越長，氣候條件惡劣。同時(shí)造成機(jī)械設(shè)備及施工人員功效大幅度降低，要想順利完成施工建設(shè)，必須保證大規(guī)模機(jī)械化作業(yè)。這就要求高原地區(qū)施工的工程機(jī)械，要針對高原環(huán)境特點(diǎn)做針對性的技術(shù)處理和改進(jìn)，以保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

2 針對高原環(huán)境主要技術(shù)措施

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)

在高原低溫的特殊環(huán)境下，以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的工程機(jī)械出現(xiàn)功率下降，油耗上升，排放惡化，磨損加劇，氣動(dòng)困難，水溫升高，使用壽命縮短，維護(hù)頻率升高等問題，大大降低了其使用的可靠性和經(jīng)濟(jì)性[1]。

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)采用非道路工程機(jī)械專用發(fā)動(dòng)機(jī)，四缸直列式水冷四沖程渦輪增壓柴油機(jī)。在高原上含氧量低，氣壓低，普通發(fā)動(dòng)機(jī)在這樣的惡劣環(huán)境下，工作效率顯著降低，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量不足，輸出功率大幅降低，難以滿足動(dòng)力輸出需求。所以要選用增壓型發(fā)動(dòng)機(jī)來保持所需功率。

（2）配置更有效的低溫啟動(dòng)裝置，啟動(dòng)前對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行預(yù)熱，利用外置加熱爐，將發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的防凍液進(jìn)行循環(huán)加熱，這樣可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)在高原低溫缺氧的環(huán)境下，海拔4000米，零下30的環(huán)境下能夠正常啟動(dòng)。

（3）使用低溫燃料和防凍冷卻液，使系統(tǒng)運(yùn)行溫度符合工作環(huán)境要求。使用-35號低溫柴油，乙二醇防凍液，5w/30專用機(jī)油。

（4）發(fā)動(dòng)機(jī)在高原環(huán)境下工作，工作特性會發(fā)生變化，需要對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行針對性的調(diào)校，柴油機(jī)供油提前角在高原上有著火延遲，將柴油機(jī)供油提前角進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶崆埃@樣可以提升柴油機(jī)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)型。配套弗列加工程機(jī)械專用兩級空氣過濾器。

（5）進(jìn)氣管和空氣濾清器的調(diào)整，增壓式柴油機(jī)的濾清器采用旋風(fēng)紙質(zhì)空濾，兩級過濾，這樣可以保證在高原缺氧，風(fēng)沙大的條件下，柴油機(jī)仍可吸入足夠的空氣。

（6）發(fā)動(dòng)機(jī)散熱水箱采用高原型水箱，降低水箱內(nèi)壓，增大水箱散熱面積。

2.2 主體鋼結(jié)構(gòu)

車架采用Q345低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊接而成，Q345低合金結(jié)構(gòu)鋼和碳素結(jié)構(gòu)鋼比。具有強(qiáng)度高、綜合性能好、使用壽命長、應(yīng)用范圍廣、比較經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。為了防止車架受扭和提高整車的驅(qū)動(dòng)性能，車架與兩驅(qū)動(dòng)橋的連接采用了三點(diǎn)支撐的連接形式。車架與后車橋一端剛性固定與車橋上，形成兩點(diǎn)支撐，一端與前車橋鉸接，形成一點(diǎn)支撐，三點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)有效防止了車架受扭，保證四個(gè)車輪與地面同時(shí)接觸，保證地面對整車的附著力，增強(qiáng)整機(jī)的驅(qū)動(dòng)性能。

2.3 底盤傳動(dòng)系統(tǒng)

針對高原低溫環(huán)境，車橋及變速箱齒輪油要根據(jù)環(huán)境溫度進(jìn)行匹配：

車橋齒輪油：GL-4：80W-90-適用最低溫度-26℃;GL-4：75W-90-適用最低溫度-40℃;

變速箱齒輪油：GL-5：80W-90-適用最低溫度-26℃;GL-5：75W-90-適用最低溫度-40℃。

2.4 液壓系統(tǒng)

混凝土噴射機(jī)組的液壓系統(tǒng)主要由噴射臂液壓系統(tǒng)，混凝土泵送液壓系統(tǒng)，行走液壓系統(tǒng)，輔助液壓系統(tǒng)。在高原低溫環(huán)境，液壓油粘度變大，流動(dòng)性降低，系統(tǒng)效率低，油泵吸油困難，因此選用粘度較低的L-HV32#低溫抗磨液壓油。同時(shí)，由于高原地區(qū)氣壓低，空氣稀薄，散熱器散熱能力降低，因此需要降低液壓系統(tǒng)的發(fā)熱，同時(shí)增大液壓散熱器的散熱功率。濕噴機(jī)組臂架系統(tǒng)采用負(fù)載敏感系統(tǒng)，電比例多路閥控制，該系統(tǒng)控制精度高，壓力損失小，系統(tǒng)發(fā)熱小。同時(shí)針對泵送和行走系統(tǒng)，進(jìn)行功率匹配，提高控制精度，提高系統(tǒng)效率，減小發(fā)熱。

2.5 電控系統(tǒng)

為了適應(yīng)高原隧道作業(yè)工況，確保其安全、可靠性，整車低壓產(chǎn)品均采用施耐德產(chǎn)品，控制器和顯示器為德國進(jìn)口易福門品牌，工程機(jī)械專用系列產(chǎn)品，性能穩(wěn)定，抗震抗干擾能力強(qiáng)，耐低溫性能好，使用溫度可達(dá)零下-45℃，同時(shí)整車主要電氣元件均安裝在具有防護(hù)等級為IP55的電控箱內(nèi)，防止電氣元件受潮、落塵。整車采用雙動(dòng)力源控制系統(tǒng)，整車行駛時(shí)采用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，處于工作狀態(tài)時(shí)采用外動(dòng)力源，內(nèi)燃機(jī)和外動(dòng)力源不可同時(shí)啟用。為了適應(yīng)隧道的工作環(huán)境，此設(shè)備分為本地控制和遙控器控制，防止信號的干擾，遙控器采用的是有線遙控，在遙控器上可進(jìn)行臂架伸縮、俯仰、回轉(zhuǎn)、自動(dòng)噴射、混凝土增減、速凝劑增減等等。

高原電機(jī)要求在海拔高、氣壓低、缺氧、高寒、溫差大、風(fēng)沙大等惡劣條件下運(yùn)行.所以高原電機(jī)需要更高的絕緣水平、良好的通風(fēng)散熱結(jié)構(gòu)以及電機(jī)防振、防沙等結(jié)構(gòu)。海拔對電機(jī)的功率有較大影響，由于海拔高，空氣稀薄，轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙的導(dǎo)磁能力差，直接影響到電機(jī)的額定功率輸出。相同功率的電機(jī)于高原運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，實(shí)際功率會有所降低，因此選定電機(jī)時(shí)需計(jì)算電機(jī)功率降低余量及絕緣溫升需求，選用適當(dāng)?shù)碾姍C(jī)。另外，高原地區(qū)面臨低溫，低壓，缺氧，溫差變化劇烈等因素，容易引起電瓶電解液粘稠，電阻增加，充放電效率降低，蓄電池鈍化現(xiàn)象加劇，進(jìn)而導(dǎo)致蓄電池電量明顯降低，極端情況下，甚至不足以滿足設(shè)備的正常工作。因此我們選用風(fēng)帆低溫系列專用啟動(dòng)電瓶，滿足設(shè)備-40℃環(huán)境下使用。

3 結(jié)語

隨著川藏鐵路施工進(jìn)一步推進(jìn)，雅安至林芝段新建線路967.178km，其中新建隧道788.940km/71座，占線路總長81.57%，跨七江穿八山，大部分隧道施工處于高原高寒環(huán)境，因此，混凝土濕噴機(jī)組高原施工的保障技術(shù)措施，應(yīng)該予以推廣，服務(wù)于更多高原施工項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)：

[1]王俊，琚元元，周洋.混凝土濕噴機(jī)械手在長大隧道中的應(yīng)用[J].建設(shè)科技，2015（15）：181-182.