多功能隧道钻孔台车结构设计与加工工艺

李 炳 山

(中铁十二局集团第二工程有限公司钢结构分公司，山西 太原 030032)



·机械与设备·

多功能隧道钻孔台车结构设计与加工工艺

李 炳 山

(中铁十二局集团第二工程有限公司钢结构分公司，山西 太原 030032)

针对目前使用的公路铁路隧道简易掘进钻孔台架的不足，提出了一种多功能钻孔台车，阐述了该钻孔台车的结构选型及设计方法，并提出了其加工工艺标准及流程，经实践使用表明，新制作的多功能钻孔台车结构合理、功能齐全，满足了施工的要求。

隧道，钻孔台车，结构选型，加工工艺

1 概述

由于我国是一个多高山和多丘陵的国家，因此隧道在公路铁路工程建设中占有十分重要的地位。为此国内科研院所和有关高等院校，施工企业对铁路隧道建筑技术和施工设备进行了广泛而深入的研究，促进了我国的铁路隧道施工技术和施工设备不断更新换代，施工工艺和施工方法日新月异。

1)现在使用的公路铁路隧道简易掘进钻孔台架有如下的不足：a.简易掘进钻孔台架不能自己行走，需要装载机或挖掘机拖动到施工场地，费工费力费时。b.简易掘进钻孔台架工作平台依靠人力操作。这无形增加了施工人员的劳动强度，生产效率低下。c.简易掘进钻孔台架只能满足一种隧道断面的掘进开挖，不能满足不同断面隧道掘进，在一种隧道掘进完成后，转到下一隧道时不能使用，只能重新加工，这样就增加了工程成本，浪费了材料，很不经济。

2)新研制的自行式多功能钻孔台车与简易掘进钻孔台架相比有如下的优点：a.自行式多功能钻孔台车具有自己行走的功能。它可以通过电动机，减速机，链条和链轮，带动胶轮行走到施工场地，而且方便操作，省工省力。b.自行式多功能钻孔台车工作平台具有自我调节的功能。通过附设其上的液压缸可以自如调节到任意合适的位置，减轻了施工人员的劳动强度。c.自行式多功能钻孔台车具有满足不同隧道断面掘进的功能。通过设置其上的液压缸来调整多功能钻孔台车的高度，既能满足全断面隧道开挖，也能满足大断面隧道开挖，既节省了材料，同时也提高了工程进度。d.自行式多功能钻孔台车具有安装拱架及花拱架的功能。在多功能钻孔台车上设置有专门的拱架安装设备，不仅拱架安装方便，而且节省人力。e.自行式多功能钻孔台车具有吊机功能。在自行式多功能钻孔台车上设有起吊设备，可以吊运隧道施工所要的不同材料，一车多用。

2 公路铁路多功能钻孔台车的结构选型及结构设计

2.1 多功能钻孔台车的结构选型

参照现有的简易掘进钻孔台架，考虑到施工单位的施工能力，运输条件及施工环境等情况，遵循以下原则进行多功能钻孔台车的选型：

1)尺寸即尺寸链原则。

2)隧道施工影响原则。

3)隧道施工安全原则。

4)加工安装方便原则。

5)选用标准件原则。

2.2 多功能钻孔台车的结构设计

1)多功能钻孔台车主结构架设计。

多功能钻孔台车主架包括两根行走梁，四根立柱(含四根伸缩立柱)，四根横梁，四根纵梁以及横梁间隔撑等。以上主架均由10 mm厚的钢板焊接而成。

2)多功能钻孔台车工作平台设计。

多功能钻孔台车工作平台设计简单，主要有24个。主要由槽钢10号和直径10 mm的钢筋经焊接而成。

3)多功能钻孔台车行走机构设计。

多功能钻孔台车行走机构主要由电动机，减速器，链轮和链条及胶轮组成。

4)液压缸设计。

依据自行式多功能钻孔台车方案设计确定的参数(载荷，行程)来计算，然后根据台车结构布置要求去操作，油缸的基本参数与尺寸，综合国内油缸标准内外经系列尺寸选取油缸直径。

3 多功能公路铁路钻孔台车的加工工艺

3.1 工艺标准

材料和设备选购：

1)台车主要材料必须选购国内八大钢厂生产的，必须有材料出厂证明书和产品合格证。

2)材料均应符合设计文件的要求。若特殊情况需代用时，必须征求设计部门的意见，同意后方可实施。

3)各种辅助材料(氧气，乙炔，二氧化碳，焊条，焊丝)，均应符合技术标准。不合格的材料严禁使用。

4)焊接设备和焊接工艺，比选各种焊接设备和焊接工艺，结合公司现有焊接设备，确定选择二氧化碳气体保护焊机，采用二氧化碳气体保护焊焊接工艺，作为多功能钻孔台车的主要焊接设备和焊接工艺。

3.2 加工工艺

1)材料下料。a.厚度小于16 mm的钢板采用冲剪机下料，用手砂轮或人工对板边毛刺进行修理。b.厚度大于16 mm的钢板全部采用数控切割机切割下料。图纸上要求打坡口的，必须用铣床加工坡口，确保坡口尺寸和精度，严禁气割加工坡口。

2)材料校正。为了保证下料尺寸、精度和平整度，下料后，必须全部对材料进行校正。

3)组焊。a.焊前对照加工图纸复核下料尺寸和精度，不合格的材料严禁使用。b.为了保证焊接部件的尺寸和精度，必须事先预留焊接收缩量。c.组焊时，为确保焊接部件精度必须采用胎夹具进行组装。

4)焊接。a.焊接前，必须清理材料上的油污、泥土、铁锈、气割熔渣等。b.焊接前，必须进行组焊试验，进行焊接工艺评定，调整焊接工艺，修正胎夹具，才可批量生产。c.焊接时要根据不同尺寸和精度要求的焊接件，采用合理的焊接规范(如焊接电流)，合理的焊接顺序和焊接工艺，尽量减少焊接变形，确保焊接件尺寸和精度。d.钻孔台车各部件，除不连续焊缝和缀板焊缝外均为主要受力焊缝，必须保证其焊缝尺寸和焊接质量。e.各种杆件采用模具组装焊接。f.对行走梁，立柱，横梁，纵梁等主要受力大的焊接件，固定由焊接技师，经验丰富的焊工进行焊接，安排专人负责检查，焊接全过程跟踪验收，确保焊接件的焊接质量。g.采用与焊接件组焊相同的焊接规范、焊接顺序和焊接工艺进行焊接。焊接修复不得超过三次。h.焊接后的焊接件需要进行火焰校正或机械校正，保证焊接件尺寸和精度。

5)钻孔。a.所有组合焊件上的孔，一般组焊后进行。b.对有互换要求的构件，其钻孔必须采用模具进行，确保钻孔尺寸和精度。c.钻孔后，必须用手砂轮或人工对毛刺进行清理。

4 结语

1)新设计制作的多功能公路铁路钻孔台车结构合理，功能齐全，满足施工一线需求。

2)在多功能公路铁路钻孔台车使用过程中，施工单位反映了一些问题，如台车就位较慢等，以后设计和加工时加以充分考虑，全心全意为施工一线服务。

[1] 中国机械工程学会焊接学会.焊接手册(焊接结构)[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2] 成大先.机械设计手册[M].第5版.北京：化学工业出版社，2008.

[3] 胡煌辉.高级焊工工艺与技能训练[M].北京：化学工业出版社，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，工程师

U453

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