自主研发制造适合公路隧道施工的新设备 ——甘肃路桥建设集团四公司自行式二衬模板台车投入使用
本报记者 刘静 本报通讯员 袁海峰 李吉仓
日前，甘肃路桥建设集团四公司承建的兰州南绕城7标传来喜讯：西果园隧道第一模二次衬砌混凝土顺利完成浇筑，这标志着经公司自主研发的自行式二次衬砌模板台车正式投入施工生产，也意味着近一年的隧道设备科技研发工作取得了实质性成果。
近年来，甘肃路桥建设集团作为甘肃省最大的公路施工企业，坚持施工专业化、班组化、机械化的“三化”建设。四公司作为集团下属企业，一直以来主打隧道施工品牌，是甘肃省内一支优秀的隧道施工铁军。响应集团号召，四公司在机械化施工方面着力不少，投入大量资金购置先进作业设备，逐步探索实现隧道开挖、拱架安装、锚喷支护和初衬模筑混凝土、二衬模筑混凝土、仰拱等隧道施工全过程机械化作业，力求走出一条从人工到机械化施工的全新转型之路。
2014年以来，为进一步实现隧道施工的全程机械化作业，加快隧道施工安全、高效、节能、环保建设，集团牵头成立隧道设备科研领导小组，组织四公司自主研发制造作业设备，以推动隧道施工机械化迈上新台阶，促进隧道项目管理模式全新转变。四公司以此为契机，展开了新一轮的自主研发攻坚战。
自主研发凸显实用性
“在机械化施工中，我们发现了很多问题。比如用于隧道拱架安装作业的拱架安装机，不光生产厂家极其有限，且设备不适用于开挖掌子面预留核心土的施工作业方式，如果要满足当前隧道各种开挖作业及支护，就必须改进。”四公司主要负责人介绍。
面对实际作业中诸多设备不适用于公路隧道施工的窘状，2014年8月，甘肃路桥建设集团提出自主研发制造拱架安装机、无支架初衬模板台车、自行式二衬模板台车、喷射混凝土一体机，并成立隧道设备科研领导小组，以四公司为主体，以其承建的十天高速公路11标、兰州南绕城高速公路7标为试验基地展开攻关。四公司按照“立足实际、创新理念、自主设计、联合研发、调试改进”的设备研发指导思想，重点以兰州南绕城7标西果园隧道施工为依托，联合成都铸信公司开展公路隧道自行式二次衬砌模板台车施工技术研究，以彻底解决传统二衬施工中人工劳动强度大、施工进度慢、台车加固繁琐困难、二衬外观质量不能保证等技术难题。
四公司主要领导均为科研小组成员，在设备研发中，充分发挥小组成员的共同智慧，提出改进方案，多方反复论证，广泛征求专家意见，对原有台车优化利用，并加以改进。“此次改进，实现了多个方面的突破。一方面通过安装不同长度的弧形模板，实现了台车变径功能，达到了‘一机多用\’的效果；另一方面，在台车顶部安装防爆模装置，当混凝土浇筑压力达到台车承受压力限值时，该装置自行启动，溢出混凝土，减少了施工过程中混凝土压力过大造成台车损坏等现象，延长了台车的使用寿命。”对当前已投入使用的自行式二衬模板台车，科研领导小组成员非常认同。其实，这一自主研发台车的优点远不止这些。
行走系统告别铺轨时代
过去使用的台车多需要人工铺轨，通过轨道向前行走，由于混凝土平整度达不到要求，常常造成台车受力不均匀，出现下沉、模板变形、二衬出现空洞等质量隐患。为此，科研小组提出了研发一体步履式自行式行走系统的想法。
据介绍，该系统由轨道、行走架和驱动装置组成。轨道含有支座和防撞块，两端设置防撞装置；行走架安装于台车纵梁上，并与驱动架铰接连接；驱动装置由驱动架、定滑轮、滑座、双作用油缸、钢绳组成，滑座上装有动滑轮，钢绳的一端与驱动架连接环绕固定，动滑轮与轨道连接，双作用油缸安装在驱动架中间，两端与滑座连接。当油缸往
一端升长时该端滑座带动滑轮放钢绳，而另一端滑座带动滑轮收钢绳，通过钢绳牵引带动行走架及台车移动。这一行走系统实现了自行行走，告别了人工铺轨，并解决了现有行走轮在轨道上运动时易打滑的问题，提高了行车的稳定性，施工效率大大提高。
拆卸式弧形模板让匹配更机动
传统的隧道二衬台车主要由门架、托架和定型弧形模板组成。因弧形模板固定，造成模板构成的截面尺寸固定不变。“而实际上，隧道穿越的地层复杂多变，设计内轮廓尺寸也不尽相同，这就需要二衬台车弧形模板尺寸也要与之相适应。”研发小组成员介绍，传统二衬台车的缺陷还不仅限于此，当弧度变化大时，模板改制后
无法达到设计要求，并且模板和拱架之间为焊接，不易拆卸，这就使得模板重复使用率极低，施工成本高，且施工质量差。
研发中，科研小组深入研究分析现有设备短板、开展市场调查、统筹分析施工成本，在尊重原有设备的基础上，进行了小改小革：不改变现有模板外部连接结构，只设计了一种可拆卸式台车弧形模板，其可根据隧道内轮廓断面尺寸更换与其匹配的弧形模板，大大降低了施工成本。
当下，自行式二衬模板台车成功投产使用，拱架安装机、无支架初衬模板台车、喷射混凝土一体机正在加工制造，有的已开始试运行。“年底，我们力争所有的研发项目全部完成。”公司设备研发小组对未来隧道实现全程机械化有着无比坚定的信心。
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