软弱围岩隧道台阶法施工用多通路混凝土台车的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种混凝土喷射设备，具体为一种软弱围岩隧道台阶法施工用多通路混凝土台车，解决现有各种混凝土台车无法满足软弱围岩多台阶隧道施工要求的问题，包括车体、折叠伸缩臂架、混凝土输送泵、速凝剂输送管、高压风输送管，速凝剂输送管和高压风输送管至少均为三根，混凝土输送硬管出口设有多通路分料器，结构由主通道、分通道及高压风支管构成，每个分通道出口连有加长混凝土输送软管Ⅰ、Ⅱ，每根加长混凝土输送软管Ⅰ、Ⅱ的连接处与相应速凝剂输送管连通，每根加长混凝土输送软管Ⅱ出口安装有直管式喷头。结构简单，机动性能好，便于操作及维护保养，喷射反弹率降低，效率提高，成本低，达到软弱围岩多台阶隧道施工初期支护要求。
【专利说明】软弱围岩隧道台阶法施工用多通路混凝土台车
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及ー种混凝土喷射设备，具体为ー种软弱围岩隧道台阶法施工用多通路混凝土台车。
【背景技术】
[0002]随着高速鉄路及高速公路技术的发展，长大隧道在新建鉄路公路中所占比例亦逐渐增大，为保证长大隧道快速安全优质施工，对隧道初期支护提出更高的要求，采用机械化喷射混凝土成了喷射混凝土技术发展的一种趋势，同时喷射混凝土机械正向着高效、安全、环保、实用和自动化方向发展。目前隧道初期支护混凝土湿喷射施工主要有两种方式:ー种是采用小型湿喷机进行作业，功能単一，生产效率较低，喷射量通常只有5?10 m3/h，另ー种是采用大型移动式喷射台车进行作业，大型移动式喷射台车无疑在效率和安全环保等方面具有更大优势，具有操作灵活、喷射效率高、节省劳动カ等优点。
[0003]但是对于软弱围岩台阶法隧道施工，由于受到松软围岩条件下台阶法施工过程中台阶各部位空间、场地地面条件和台阶长度的限制，实际效率远远达不到设备额定值，延长了喷射混凝土作业时间，台阶法隧道施工情况下现有机械手回转操作不便，无法靠近多个台阶同时进行混凝土喷射施工，而且喷头单一，受喷面较小，为此，在具体施工过程中，湿喷混凝土设备进行了多次选型，首先选用3台卧式湿喷机，由于喷锚管长(大于15米吋)极易堵管，故障率高，维修费用高，作业效率低；然后配置3台安徽佳乐YSP5-15S湿喷机，效率有所提高，维修成本有所降低，经现场测算，实际每台喷混凝土量也只能达到1.5m3/h左右，每循环喷混凝土时间仍然较长；最后通过增加湿喷设备数量，来缩短喷射混凝土的时间，现场配置4台安徽佳乐YSP5-15S湿喷机，由于设备较多，互相干扰大，进出场占用时间长。目前市场上比较先进的是普茨迈斯特湿喷机械手，喷射速度快，效率高，自动化程度高，但是回转操作不便，多台阶施工时无法对所有断面同时进行混凝土喷射施工，而且每台费用约在330-350万元左右，价格不菲，维修保养的配件价格也贵而且难买。
[0004]总之，由于喷射混凝土作业是多台阶隧道施工的控制性エ序，该エ序在整个初期支护循环中占用了大部分时间，并且在进行该エ序时其他エ序都不能作业，所以缩短喷射混凝土作业时间是加快施工进度的核心，因此迫切需要研发ー种适应软弱围岩台阶法施工条件、效率高、成本低的混凝土湿喷机械。
【发明内容】
[0005]本实用新型为了解决现有各种混凝土喷射设备均无法满足软弱围岩多台阶隧道施工要求的问题，提供ー种软弱围岩隧道台阶法施工用多通路混凝土台车。
[0006]本实用新型是采用如下技术方案实现的:软弱围岩隧道台阶法施工用多通路混凝土台车，包括车体、安装在车体上的折叠伸缩臂架、混凝土输送泵以及速凝剂泵送系统，还包含与混凝土输送泵连接、布设在折叠伸缩臂架上的混凝土输送硬管、与速凝剂泵送系统连接的速凝剂输送管以及布设在折叠伸缩臂架上的高压风输送管，本实用新型的创新点在于所述速凝剂输送管和高压风输送管至少均为三根，混凝土输送硬管出口设有多通路分料器，多通路分料器的结构是由与混凝土输送硬管出口连通的主通道、与主通道连通的至少三个分通道以及分别与每个分通道贯通的高压风支管构成，每个分通道出口均连接有加长混凝土输送软管I及加长混凝土输送软管II，每根加长混凝土输送软管I及加长混凝土输送软管II的连接处通过管接头与相应速凝剂输送管连通，每个分通道上的高压风支管与相应高压风输送管连通，每根加长混凝土输送软管II出口安装有直管式喷头。
[0007]为了进一步优化该混凝土台车的结构，完善其功能，本实用新型还进行了以下结构设计:
[0008]所述高压风支管与分通道的夹角α为15?20°，相邻分通道之间的夹角β为15?20°。多通路分料器结构符合流体力学原理，保证各通路混凝土压力及流量平衡，同时方便加工装配，减少物料对输送管的磨损。
[0009]所述加长混凝土输送软管I的长度为20?30m，此长度设计是 申请人:综合考虑到现有隧道断面大小、混凝土喷射效果以及人工操作方便等因素，并且经过多次施工实践以及经验总结而得到的。
[0010]所述加长混凝土输送软管II进口与直管式喷头出口之间的长度为3?4m，加长混凝土输送软管II进口即是速凝剂的添加口，本实用新型在速凝剂进入加长混凝土输送软管II后，经过3?4m长的距离与混凝土料进行充分混合，最终经直管式喷头喷出，一方面充分保证了速凝剂与混凝土的混合效果，另一方面合理控制了混凝土的初凝时间，使得喷射混凝土在接触作业面是及时凝固，确保混凝土湿喷效果，达到支护目的。此长度设计是 申请人:经过多次施工实践以及经验总结而得到的。
[0011]所述管接头内设有位于速凝剂输送管出口的雾化器，其作用是使得速凝剂与混凝土完全混合，保证喷射混凝土均匀喷设至作业面。
[0012]采用本实用新型的结构设计，结合实际软弱围岩台阶法施工环境对湿喷台车的要求，本着方便、简洁、实用的理念，在原有机械手的结构基础上进行了创造性的革新，将单一喷射通路改为多喷射通路，具体改进为，在原有混凝土输送硬管出口增设加长混凝土输送软管I，在喷射机组停机不移动的情况下，可同时满足各个台阶断面的混凝土喷射，同时增设多通路分料器，分通道的最佳数量为三个，可同时对隧道的顶部及两侧断面进行混凝土湿喷，在喷射机组不移动的情况下，喷射高度及宽度均能满足要求，喷射范围广且移动方便，能提高作业循环的速度，通过多次试验，本实用新型所述湿喷机的实际效率由原来的8?10m3/h提升到18?20m3/h,每循环作业时间由5?6小时缩短在3小时之内，最快纪录为2小时，有效解决了喷射砼作业时间过长的难题，并且湿喷效率、质量及操作性各方面接近于市场现有先进湿喷机械手，有效的弥补了湿喷机械手的不足之处，解决了进口湿喷机械手结构复杂，操作及维护保养难度大且费用高的问题。
[0013]总之，本实用新型所述台车结构相对简单，机动性能好，便于操作及维护保养，而且喷射反弹率大大降低，喷射效率大大提高，施工过程中设备故障率低，成本也远低于市场湿喷机械手，达到软弱围岩多台阶隧道施工初期支护要求，具有非常好的推广应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的左视图；[0015]图2为本实用新型的右视图；
[0016]图3为图1的局部放大图；
[0017]图中:1_车体；2_折叠伸缩臂架；3_混凝土输送泵；4_速凝剂泵送系统；5_混凝土输送硬管；6_速凝剂输送管；7_高压风输送管；8_多通路分料器；9_加长混凝土输送软管I ;10_加长混凝土输送软管II ;11_管接头；12_直管式喷头；8.1-主通道；8.2-分通道；8.3-高压风支管。
【具体实施方式】
[0018]ー种软弱围岩隧道台阶法施工用多通路混凝土台车，如图1、2所示，包括车体1、安装在车体上的折叠伸缩臂架2、混凝土输送泵3以及速凝剂泵送系统4，还包含与混凝土输送泵连接、布设在折叠伸缩臂架上的混凝土输送硬管5、与速凝剂泵送系统连接的速凝剂输送管6以及布设在折叠伸缩臂架上的高压风输送管7，所述速凝剂输送管和高压风输送管至少均为三根，混凝土输送硬管出口设有多通路分料器8，如图3所示，多通路分料器的结构是由与混凝土输送硬管5出ロ连通的主通道8.1、与主通道连通的至少三个分通道8.2以及分别与每个分通道贯通的高压风支管8.3构成，每个分通道出ロ均连接有加长混凝土输送软管I 9及加长混凝土输送软管II 10，每根加长混凝土输送软管I及加长混凝土输送软管II的连接处通过管接头11与相应速凝剂输送管6连通，每个分通道上的高压风支管
8.3与相应高压风输送管7连通，每根加长混凝土输送软管II出ロ安装有直管式喷头12。
[0019]高压风支管8.3与分通道8.2的夹角a为15?20°，相邻分通道之间的夹角3为15?20°。加长混凝土输送软管I 9的长度为20?30m ;加长混凝土输送软管II 10进ロ与直管式喷头12出ロ之间的长度为3?4m ;管接头11内设有位于速凝剂输送管出口的雾化器。
[0020]采用本实用新型台车进行施工时，喷射速度为20 m/s，反弹率保持在10 _15%，这时需风压风量均在可接受范围内，当喷射速度一定时，保持恰当的距离能取得最佳喷射效果，本实用新型选用的最佳喷射距离为2.0?2.5 m,喷射角度为90° ,最利于施喷人员作业。
【权利要求】
1.一种软弱围岩隧道台阶法施工用多通路混凝土台车，包括车体(I)、安装在车体上的折叠伸缩臂架(2)、混凝土输送泵(3)以及速凝剂泵送系统(4)，还包含与混凝土输送泵连接、布设在折叠伸缩臂架上的混凝土输送硬管(5 )、与速凝剂泵送系统连接的速凝剂输送管(6)以及布设在折叠伸缩臂架上的高压风输送管(7)，其特征是所述速凝剂输送管和高压风输送管至少均为三根，混凝土输送硬管出口设有多通路分料器(8)，多通路分料器的结构是由与混凝土输送硬管(5)出口连通的主通道(8.1)、与主通道连通的至少三个分通道(8.2)以及分别与每个分通道贯通的高压风支管(8.3)构成，每个分通道出口均连接有加长混凝土输送软管I (9)及加长混凝土输送软管II (10)，每根加长混凝土输送软管I及加长混凝土输送软管II的连接处通过管接头(11)与相应速凝剂输送管(6 )连通，每个分通道上的高压风支管(8.3)与相应高压风输送管(7)连通，每根加长混凝土输送软管II出口安装有直管式喷头(12)。
2.根据权利要求1所述的软弱围岩隧道台阶法施工用多通路混凝土台车，其特征是高压风支管(8.3)与分通道(8.2)的夹角α为15?20°，相邻分通道之间的夹角β为15?20。。
3.根据权利要求1或2所述的软弱围岩隧道台阶法施工用多通路混凝土台车，其特征是加长混凝土输送软管1(9)的长度为20?30m。
4.根据权利要求1或2所述的软弱围岩隧道台阶法施工用多通路混凝土台车，其特征是加长混凝土输送软管II (10)进口与直管式喷头(12)出口之间的长度为3?4m。
5.根据权利要求1或2所述的软弱围岩隧道台阶法施工用多通路混凝土台车，其特征是管接头(11)内设有位于速凝剂输送管出口的雾化器。
【文档编号】E21D11/10GK203430530SQ201320380227
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】雷军, 侯海林, 王启胜, 刘建佳, 王海峰, 豆建伟 申请人:中铁十二局集团第二工程有限公司