步履式布料机在大岗山电站泄洪洞施工中的应用

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川 郫县，611730)

1 概述

大岗山水电站泄洪洞工程布置在大渡河右岸，主要包括进水口、洞身段、出口段及下游防护工程。其中，泄洪洞衬砌后宽度14m、长1077.5m，底板纵坡10.39%，另有6道渗气槽，最大纵坡17.71%。因施工通道两侧需进行锚杆作业，施工通道宽度仅余5m；底板浇筑厚1.5m，两侧边墙各浇筑60cm厚的C9050硅粉混凝土。

施工采用两台布料机，一台从下游往上游施工，另一台从下游往上游施工，要求布料机布料长度应满足两仓混凝土施工长度，即9m×2=18m，这样当头一仓号在浇筑混凝土时，下一仓号可进行钢筋作业。

该项施工具有以下特点：(1)底板浇注高标号硅粉混凝土，需做好防裂、温控措施。混凝土浇筑质量控制较为困难；(2)底板混凝土面积大，单仓浇筑强度较大，需进行合理分层分块施工；(3)泄洪洞底板纵坡最大达17.7%，布料机移动困难且有较大安全隐患。

2 步履式移动布料机结构

现行的移动式布料机均采用轮式行走机构，分为有轨式及无轨式两种。有轨式因钢轨与钢轮摩擦系数小，不适应大纵坡环境下移动；无轨式因要考虑控制行进方向及适应不平整地面，其结构复杂、造价高，且在制动机构失效时会造成重大安全事故。为克服以上缺陷，我公司研发了一种新型步履式移动布料机(见图1所示)。

该布料机在结构上具有以下特点：

(1)大桁架及小桁架上各设计有一套皮带输送装置，采用80cm宽输送带，带速1.25m/min，功率15kW+11kW，每小时混凝土输送量60m3；

(2)伸缩桁架可通过卷扬机系统在主布料桁架中伸缩，速度13m/min，布料机最大伸缩距离6m；

(3)布料时可通过摆动油缸摆动布料杆进行布料，最大摆动角度+/-17.55°；

(4)采用由行走架、轨道、驱动架、驱动油缸、滑轮组及钢绳组成的步履式行走机构，最大爬坡25%；

(5)配备了由平移油缸平移连杆，底座组成的行走转向机构。

3 步履式移动布料机使用说明

(1)先超前一个工位进行隧道底部清碴、扎钢筋等衬砌作业；

1、轨道，2、行走架，3、导轮，4、驱动架，5、驱动油缸，6、定滑轮，7、动滑轮，8、顶升滑套，9、顶升滑座，10、顶升油缸，11、布料机底架，12、滑轮滑座，13、轨道限位座，14、传动钢绳，15、卷扬机，16、大桁架，17、大桁架皮带，18、皮带机，19、小桁架皮带，20、小桁架，21、底座，22、摆动油缸，23、摆动架，24、平移油缸

图1 新型步履式移动布料机

(2)布料机安装调试后，先启动大桁架及小桁架上皮带输送机；

(3)罐车向大桁架卸料斗卸混凝土，混凝土通过皮带输送至小桁架出料口出料，当该处不需要混凝土时，可操作摆动油缸调整桁架角度改变出料口位置，也可通过卷扬机构调整小桁架来改变出料口位置。如此操作至整个仓号混凝土浇注完毕；

(4)布料机移动。清理布料机剩余混凝土，通过顶升油缸顶升设备使布料机底座离开地面，通过驱动油缸带动布料机移动。行走架移动至轨道端部限位座，通过顶升油缸放下设备，使机体底座落在地面上并提起轨道离开地面；通过驱动油缸反向移动轨道，使轨道端部限位座移动至行走架；顶升油缸顶升使布料机底座离开地面，再通过驱动油缸带动布料机移动。如此往复，就可将设备移动至需要位置。如行走中需要改变方向，只需在轨道离开地面时操作平移油缸伸缩即可改变轨道角度。

4 步履式移动机构结构

该布料机的步履式移动机构的结构见图2所示。

步履式移动机构包括轨道1、行走架2、驱动装置和传动装置，所述传动装置包括传动件、滑轮组和驱动架4，驱动架4两端分别与位于同一轨道上的两个行走架2铰接。

其驱动装置包括固定设置在驱动架4中部的驱动油缸5。

滑轮组包括固定设置在驱动架4两端的定滑轮6和滑动设置在驱动架4上的动滑轮7，且滑轮组为二组，分别设置在驱动油缸5两侧，传动件为二根，两根传动件一端均固定在轨道1上，另一端分别通过两个滑轮组连接到驱动油缸5的两根活塞杆。

5 步履式移动机构工作原理

1、轨道，2、行走架，3、导轮，4、驱动架，5、驱动油缸，6、定滑轮，7、动滑轮，8、顶升滑套，9、顶升滑座，10、顶升油缸，11、布料机底架，12、滑轮滑座，13、轨道限位座，14、传动钢绳。

图2 步履式移动机构

布料机移动时，通过顶升油缸10使布料机底架11离开支撑面，通过驱动油缸5带动布料机底架11在轨道上移动。当行走架2移动至轨道端部的轨道限位座13后，通过顶升油缸10放下布料机底架11，使布料机底架11的底座落在支撑面上并提起轨道1离开支撑面。通过驱动油缸5带动轨道1移动，当轨道1端部的轨道限位座13移动至行走架2后，顶升油缸10顶升布料机使布料机底架11离开支撑面，通过驱动油缸5带动设备移动。如此往复，就可将设备移动至需要位置。

行走架2通过销轴与栈桥相连，行走架2上设置有二个行走轮及二个勾轮，行走轮用于承重，勾轮用于勾住轨道，让轨道1与行走架只能纵向移动，轨道通过行走轮和勾轮与行走架滑动联接，可纵向相对滑动。

在驱动架4上安装二个滑轮滑座12，滑轮滑座12上设置动滑轮7，滑轮滑座12可在驱动架4上纵向滑动。且两组滑轮组为相同的滑轮组。

在驱动架4两端安装有定滑轮6和导轮3，驱动油缸5为双活塞杆等行程等速油缸，通过油缸中间销轴铰接安装于驱动架4中部。

两端油缸活塞杆通过销轴与滑轮滑座12铰接，通过活塞杆左右伸缩，带动滑轮滑座12在驱动架4上纵向往复滑动。

两根相同长度的传动钢绳14，一端与轨道1中部吊环固定，另一端绕过导轮3、滑轮组与滑轮滑座12上吊环固定。

当驱动油缸5活塞向一侧移动时，活塞杆带动滑轮滑座让该侧滑轮组靠近并放松钢绳，而另一侧则收紧钢绳；钢绳通过轨道上的钢绳固定环牵引驱动架移动，当油缸反向运动时，则驱动架反向移动。

通过以上说明可知，当轨道以外机构部件失效时，轨道上设置的防撞块会防止布料机行走架冲出轨道；当轨道上设置的防撞块失效时，布料机行走架脱离轨道后，因行走架高于布料机底座，布料机底座会首先碰触地面制动，避免布料机向下坡滑行。

6 结语

与传统轮式移动布料机相比，该步履式移动布料机具有不易打滑，爬坡能力强，地面适应范围广的优势，且安全性高，更适合在地面坡度较大的环境中使用。同时，该步履式移动布料机结构较简单，采购成本更低。由此可见，在对移动速度要求不高、坡度较大、场地较狭小的环境中，步履式移动布料机是轮式移动布料机的理想替代产品。