[发明专利]软弱围岩隧道台阶法施工用多通路混凝土台车

说明书

技术领域

本发明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。 

背景技术

随着高速铁路及高速公路技术的发展，长大隧道在新建铁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：一种是采用小型湿喷机进行作业，功能单一，生产效率较低，喷射量通常只有5 ～10 m3/h，另一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、节省劳动力等优点。 

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米时）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。 

总之，由于喷射混凝土作业是多台阶隧道施工的控制性工序，该工序在整个初期支护循环中占用了大部分时间，并且在进行该工序时其他工序都不能作业，所以缩短喷射混凝土作业时间是加快施工进度的核心，因此迫切需要研发一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

本发明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，提供一种软弱围岩隧道台阶法施工用多通路混凝土台车。 

本发明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，本发明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。 

为了进一步优化该混凝土台车的结构，完善其功能，本发明还进行了以下结构设计： 

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。 

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。 

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，本发明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。