隧道用拱架台车设计及应用

冯艳秋 张强 李高峰

[摘    要]拱架台车是安装支护拱架的专用机械设备，在欧、美、日等发达国家的围岩支护作业中广泛使用。文章主要对TGC1300拱架台车的结构组成、主要参数、施工特点以及施工应用等方面进行了分析。

[关键词]拱架台车;隧道施工;施工机械

[中图分类号]U455.3 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）03–00–03

[Abstract]The arch frame trolley is a special mechanical equipment for installing supporting arch frames， which is widely used in surrounding rock support operations in developed countries such as Europe， America， and Japan. Mainly analyze the structure composition， main parameters， construction characteristics and construction application of TGC1300 arch trolley.

[Keywords]arch frame trolley; tunnel construction; construction machinery

近十幾年来，随着我国经济的飞速发展，国内隧道建设总量已跃居世界前列。隧道在掘进过程，需要进行支护，以防止空顶部分岩体脱落或塌方。而拱架台车是安装支护拱架的专用机械设备，能够保证安装过程的安全和质量，同时降低施工劳动强度。在欧、美、日等发达国家的围岩支护作业中，拱架台车已被广泛使用，而我国还是以人工为主。

为提高隧道施工技术整体技水平，徐工研发了TGC1300拱架台车，本文主要对其结构组成、主要参数、施工特点以及施工应用等进行了介绍。

1 结构组成及主要参数

1.1 主要结构组成

TGC1300拱架台车采用轮式工程底盘、三臂架结构，主要结构组成如图1所示，包括车架总成、动力系统、传动系统、液压系统、电气系统、驾驶室总成、工作臂、作业平台等。

1.1.1 底盘

采用轮式工程底盘，四驱动力传动、全转向车桥和湿式停车加钳盘驻车制动设计，具有体积小、速度快、转弯半径小、制动安全可靠等优点。

1.1.2 上车

采用整体车架结构并采用高稳定性的支腿前扩、后固定设计;动力系统采用120 kW道依茨发动机加135 kW西门子电机的柴电双动力组合方式设计;同时配置基于人机工程设计的封闭结构、全视野外窗的驾驶室。

1.1.3 工作臂与平台

采用一主二辅组合的三臂机械手设计，中位主臂具有重载伸缩功能和多自由度夹具机械手，能够快速实现就地抓举、微调定位拱架;两侧辅臂起高位抓举、连接拱架单元作用，并能高效完成拱架在拱腰、边墙拱脚定位。

1.2 主要技术参数

TGC1300拱架台车整机重34 t，主臂最大载荷1 500 kg，其主要技术参数如表1所示。

2 主要施工特点

2.1 转弯半径小

TGC1300拱架台车的轮式工程底盘，最高行驶速度可达15 km/h，外侧最小转弯半径达11 m，内侧最小转弯半径达到6 m，具有行驶通过性能优越，可满足设备狭小空间灵活移动的特点，如图2所示。

2.2 作业覆盖范围大

TGC1300拱架台车最大作业高度13 m，最大作业宽度17 m，作业平台最大覆盖范围达180 m2，属于较大覆盖范围设备，可满足特大断面隧道施工建设需求，如图3～图5所示。

2.3 适应性强

TGC1300拱架台车采用轮式工程底盘、电/柴双动力系统，可满足隧道内多种路面工况和环保要求。此外，一体化集约设计的工作臂与作业平台，可覆盖高铁双线180 m?以下开挖断面，最大适应5 m开挖进尺要求;同时兼顾全断面、微台阶法、长台阶法隧道开挖施工作业。

2.4 控制先进

全车采用多动作复合、无干扰的主辅泵和负载敏感控制设计、电液比例控制技术，具有响应快、定位精确、作业高效等优点。此外，基于PLC控制器加传感检测技术的作业监控与报警设计，人机交互友好、操作更安全。

3 施工案例介绍

深圳羊台山赣深高铁隧道，全长3 534 m，采用台阶法+上台阶导洞先行的施工工法。由于该隧道岩层较硬，岩爆几率较小，爆破、清渣、混凝土喷浆后继续向前推进，然后进行拱架安装。TGC1300拱架台车在施工过程中进行了安装拱架的工作，其主要工作过程如图6所示，各工序施工时间统计如表2所示。

TGC1300拱架台车在施工过程中，单拱作业时间约57 min。从表3可以刊出，与传统人工架拱相比，在施工时间、施工效率、劳动强度、安全性等方面具有优势;但也存在采购投入及维护成本高、人员要求高等局限性。

5 结束语

TGC1300为三臂型拱架台车，采用轮式工程底盘、柴电双动力系统，具有转弯半径小、作业覆盖范围大、适应性强、控制先进等特点。

TGC1300拱架台车作为一种专用施工设备，具有效率高、强度低、施工安全等优点，可用于软岩隧道的拱架安装，能有效控制围岩变形，防止坍塌，在我国将会有广阔的应用前景。

参考文献

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