摘要：結(jié)合現(xiàn)場實際情況，從機械設(shè)備動力、傳動、斜坡混凝土布料、斜坡混凝土密實、導(dǎo)向及自動整平等多方面進行了渠道襯砌機械設(shè)備系統(tǒng)方案的論證。
　　關(guān)鍵詞：渠道，襯砌，機械設(shè)備
　　1論證方案背景
　　某渠道總長約5km，設(shè)計流量為25m3/s，設(shè)計底寬7m，邊坡1：1.75。襯砌高度2.94m；3+2565.22～4+157.57段設(shè)計縱坡1：5000，襯砌高度3.75m。設(shè)計采用混凝土襯砌防滲形式，混凝土襯砌厚度為10cm，混凝土強度等級為C25，防滲標(biāo)號W6，抗凍強度標(biāo)號為F150。機械設(shè)備設(shè)計方案采用履帶式渠道襯砌機。其主要機械設(shè)備如圖1所示。
　　
　　
　　圖1混凝土襯砌機械主要部分示意圖
　　2機械設(shè)備動力和傳動方案論證
　　機械設(shè)備一般都由動力機構(gòu)、傳動機構(gòu)和工作機構(gòu)三部分組成。動力機構(gòu)是產(chǎn)生源動力并輸出給傳動機構(gòu)，動力機構(gòu)的源動力為內(nèi)燃機。傳動機構(gòu)是將動力機構(gòu)的能量傳遞給工作機構(gòu)。傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)合理先進性和性能好壞，直接制約著機械設(shè)備的實用性、制造成本和經(jīng)濟性，因此小功率機械應(yīng)在滿足其工作性能的情況下，選用結(jié)構(gòu)簡單的傳動裝置，盡可能的降低初始費用。大功率機械應(yīng)優(yōu)先考慮傳動效率，節(jié)約能源，降低運轉(zhuǎn)和維修費用。工作機構(gòu)要求變速時，若能與動力裝置調(diào)速比相適應(yīng)，可直接連接或間接采用定傳動比的傳動機構(gòu)；工作當(dāng)中要求變速范圍大，用動力機構(gòu)調(diào)速不能滿足機械特性和經(jīng)濟性要求時，則應(yīng)采用變傳動比傳動。當(dāng)載荷變化頻繁，且可能出現(xiàn)過載時，應(yīng)考慮設(shè)置過載保護裝置。工作機構(gòu)要求與動力機構(gòu)同步時，應(yīng)采用無滑動的傳動機構(gòu)。傳動機構(gòu)的選用必須與生產(chǎn)制造、使用維護技術(shù)水平相適應(yīng)，應(yīng)盡可能選用符合自我技術(shù)成熟的機械設(shè)備。
　　3斜坡混凝土處理技術(shù)方案論證
　　3.1斜坡混凝土布料方案
　　振動碾壓襯砌成型機自身帶有螺旋平料器，但不能自身完成斜坡混凝土布料，需配備專門的混凝土布料機。目前現(xiàn)有的混凝土布料方式主要有帶有分料小車的皮帶機和帶有螺旋的料倉兩種。帶有分料小車的皮帶機的布料方式布料效率較高，磨損較小，控制系統(tǒng)簡單，但容易造成混凝土粗集料離析，布料厚度難以保證，需要大量的人工進行輔助布料；帶有螺旋的料倉布料可使混凝土在料倉內(nèi)進行二次攪拌，骨料更加均勻，不宜造成離析，布料效率較高，但磨損較快，操作控制系統(tǒng)相對比較復(fù)雜，對操作人員的要求較高。通過分析比較，確定斜坡混凝土的布料方式選取在框架上設(shè)置混凝土布料倉加設(shè)兩套螺旋，實現(xiàn)混凝土的斜坡布料。控制系統(tǒng)對兩套螺旋單獨控制，實現(xiàn)料倉混凝土的均衡的高度，滿足不同布料厚度要求，為保證混凝土在料倉內(nèi)的厚度均勻一致。
　　3.2斜坡混凝土密實方案
　　目前斜坡混凝土密實方式主要有兩種：振動碾壓和振搗滑模。
　　(1)振動碾壓成型裝置振動碾壓密實是由振動碾壓成型裝置來完成的，它主要包括碾壓成型、振動密實以及在框架上往復(fù)自由行走等功能。襯砌小車是振動碾壓成型設(shè)備的實現(xiàn)部件，設(shè)計為兩層結(jié)構(gòu)，上層是驅(qū)動小車上下行走的裝置，下層為混凝土密實振動、碾壓成型裝置。
　　①碾壓成型。根據(jù)混凝土坍落度和振動粘度的關(guān)系及金屬的耐磨損要求，旋轉(zhuǎn)碾壓成型的圓柱滾筒采用不銹鋼耐磨材料，滿足了成型混凝土面的平整度和表面強度要求；
　　②振動密實。利用振動電動機對混凝土熟料進行振動，使其密實，根據(jù)牛頓第二定律(F=ma)，結(jié)合混凝土設(shè)計厚度和混凝土配合比情況，選擇合適的振動電動機的震動加速度和偏心快的質(zhì)量。針對不同的混凝土設(shè)計厚度，在偏心塊質(zhì)量m不變的簡諧振動條件下，通過調(diào)整振動加速度(其中：)來適應(yīng)；
　　③往復(fù)行走自由行走。由于設(shè)備工作條件惡劣，且多為低速、重載、潤滑條件差，設(shè)計選擇振動碾壓成型裝置在框架上往復(fù)行走采用齒條、銷齒嚙合的傳動方式，并選擇具備制動裝置的電動機，實現(xiàn)了振動成型小車在斜坡面任何位置上停止功能。
　　(2)振搗滑模襯砌成型裝置振搗滑模密實是由振搗滑模襯砌成型裝置實現(xiàn)的，根據(jù)襯砌混凝土的設(shè)計要求和確定的混凝土配合比，計算高頻振搗棒的振動范圍和頻率。
　　①混凝土振搗密實。根據(jù)混凝土在振動條件下流變學(xué)性能研究及振動工藝原理，確定料倉振搗密實系統(tǒng)各項技術(shù)參數(shù)；
　　②混凝土擠壓抹平。該裝置的作用是將振搗提漿后的混凝土擠壓得更加密實，同時擠壓拖抹出混凝土渠道的標(biāo)準(zhǔn)斷面，通過分析，設(shè)計采用平面度可以調(diào)節(jié)的滑模板來實現(xiàn)。
　　3.3導(dǎo)向及自動整平方案論證
　　渠道襯砌機有履帶式、導(dǎo)輪式兩種行走方式。履帶式渠道襯砌機行走通過性好，能自由轉(zhuǎn)動調(diào)整機器行走方向，若空間許可，可自行穿過較大的建筑物。軌道式襯砌機道軌可循環(huán)使用，機械自重較小，比履帶式襯砌機靈活。但是履帶式設(shè)計、制造成本較高，采用導(dǎo)輪式，可降低設(shè)備成本、工程投資，縮短設(shè)備研發(fā)周期，因此選用導(dǎo)輪式行走系統(tǒng)。在渠底機架外側(cè)部位設(shè)置基準(zhǔn)導(dǎo)線，導(dǎo)線為尼龍繩，繩子每隔一定距離設(shè)置導(dǎo)向樁，基準(zhǔn)導(dǎo)線與渠道中心平行，高度為距渠道底面標(biāo)準(zhǔn)高度，4個角位移編碼器連桿與基準(zhǔn)導(dǎo)線相接觸，當(dāng)由于導(dǎo)軌高程發(fā)生變化造成設(shè)備高度變化時，角位移編碼器連桿角度發(fā)生變化，角度變化值輸入設(shè)備可編程控制器PLC，PLC經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，發(fā)出指令開啟設(shè)備下部液壓支腿油缸電磁閥，和改變上下兩端行走速度的數(shù)據(jù)信號，液壓支腿根據(jù)PLC指令收縮或者伸出，從而調(diào)整設(shè)備下部高度符合施工要求。
　　另外，在設(shè)備上安裝數(shù)字2個角度傳感器，測量設(shè)備的絕對角度，將角度值輸入PLC，PLC經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，開啟設(shè)備上部液壓支腿油缸電磁閥，控制設(shè)備上部液壓支腿伸出或者收縮，以保證設(shè)備襯砌坡度符合設(shè)計要求，使設(shè)備軸線始終處于與渠道軸線相垂直的狀態(tài)。其控制精度可以通過觸摸顯示屏進行設(shè)定，厚度精度可以控制在±5mm之內(nèi)。
　　4結(jié)語
　　結(jié)合現(xiàn)場實際情況，從機械設(shè)備動力、傳動、斜坡混凝土布料、斜坡混凝土密實、導(dǎo)向及自動整平等多方面進行了渠道襯砌機械設(shè)備系統(tǒng)方案的論證。渠道機械化襯砌技術(shù)在我國是機械化程度較高的一門新施工技術(shù)，相對于渠道人工襯砌而言有著很多優(yōu)點，如混凝土襯砌均勻、防滲性好、使用壽命長、施工速度快、施工質(zhì)量便于控制、外表美觀等優(yōu)點，相信在以后渠道防滲等大型工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。