【挑战极限工况】豫华机械征战国内最大跨度坡面混凝土衬砌

【匠客工程机械】近年来，尤其是南水北调工程以来，国内大、中型河（渠）坡面混凝土衬砌工程数量逐年增加。对坡面衬砌工程的设备需求逐年增加，并有向超大型方向发展的趋势。以坡面混凝土衬砌机为例，国内衬砌机长度从最初的22m、36m 发展到了如今的47m，长度的增加，要求衬砌机应满足大型坡面施工的需要。2018年8月，国内最大跨度（47m）坡面混凝土衬砌机在甘肃张掖山丹县白石崖水库项目得到成功应用。

山丹县白石崖水库工程渠道坡度超出了国内此前类似的工程。国内以前最大坡面混凝土衬砌机最大跨度仅有36m，要想达到一次性机械衬砌42.14m 的坡面，需要最大跨度为47m 的坡面混凝土衬砌机。

中国工程机械年度产品TOP50 评审专家， 河南水利第二工程局机械站站长、高级工程师万振海曾经参与多项大跨度渠道坡面混凝土衬砌工程施工。他认为：42.14m 坡面混凝土衬砌工程在国内属于首次，无论是设备本身还是施工工艺尚无经验可循，尤其是需要47m 坡面混凝土衬砌机， 这会遇到混凝土离析、桁架挠度引起平整度差以及施工效率低等行业难题，这对设备制造商和施工方都是一个大的挑战。

“我们此前的坡面混凝土施工基本上采用人工方式，这次为了达到施工要求，必须采用大跨度坡面混凝土衬砌机，我们必须从国内外衬砌机厂家中选出最好的设备，以保住我们工程施工的需要。” 甘肃山丹水利水电工程局有限责任公司、白石崖水库工程施工项目部副经理马成说。

面对复杂的工况和特殊的工艺需要，选择最适合的设备显然是完成工程的前提，选择哪家设备更加重要。“面对设备的需要，我们考察了国内外生产衬砌机的企业，主要考察企业的研发实力、制造能力和是否具有大型坡面混凝土衬砌机生产的经验，以确保施工质量。”马成显然最看重的是企业的技术实力。

以前，国内最大跨度坡面混凝土衬砌机仅达到36m，但是对于47m 的混凝土衬砌工艺和衬砌设备来讲，不仅仅是尺寸的变化，更重要的是对衬砌机技术的升级和提升。

2006 年开始研发坡面混凝土衬砌机，曾为南水北调、引江济汉、引嫩入白前海总干渠提供大型坡面混凝土衬砌机的安阳豫华机械设备有限公司再担重任，为白石崖水库工程研发47m 坡面混凝土衬砌机。“针对白石崖水库工程的需要，我们组织专家团队，研制开发47m 坡面混凝土衬砌机，无论是设计的理念和思路， 还是配套件的选择，我们的专家团队必须反复研究、论证。”安阳豫华机械设备有限公司技术总监王超说。

诚然，47m 坡面混凝土衬砌机不仅仅是尺寸的放大，它的动力、衬砌方式和桁架结构都需要新的设计思路和技术。尤其需要解决跨度增加所带来的混凝土跌落造成的离析、大跨度桁架挠度带来的平整度问题。具有丰富衬砌机研发经验和技术沉淀的豫华机械，组织技术专家攻关，这些问题都得到了完美解决，并被山丹白石崖水库工程的施工方甘肃山丹水利水电工程局有限责任公司选用。

“之所以选用豫华机械的坡面衬砌机，是因为豫华机械的坡面混凝土衬砌机在满足大跨度施工需要的同时，其可靠性、技术创新我们是认可的。我们从厂家的研发能力、制造实力以及此前生产的坡面混凝土的施工表现，都进行了深入考察，最终从众多竞标的制造企业中，选择了豫华机械设备，我们对豫华机械的47m 坡面混凝土衬砌机的施工表现有足够的信心。” 马成说。

实践是检验真理的唯一标准，安阳豫华机械47m 坡面混凝土衬砌机在白石崖水库工程不负众望。长期从事水利建设，坡面施工方面的专家，河南水利第二工程局机械站站长、高级工程师万振海，从技术方面对豫华机械47m 坡面混凝土衬砌机进行了解读。他认为，安阳豫华机械生产的国内最大跨度渠道衬砌机在甘肃张掖山丹县白石崖水库工程中，克服了此前渠道混凝土衬砌机的一些行业共性不足，并创新升级，主要表现如下：

桁架内置式混凝土输送系统

该工程需要产品桁架跨度达47m，对桁架的平面高度要求高，如果混凝土输送系统和传统的一样设置在桁架的上部，混凝土从卸料小车下来距离地面高度也就越高，落高度达3.5m。这样会引起混凝土的骨料分离、离析，从而影响混凝土强度。而豫华机械设计的大跨度坡面衬砌机，把输送系统设置在桁架内部，在桁架的下平面安装混凝土输送系统，有效地避免了混凝土入仓时的落差问题，将混凝土的跌落高度降低到了1.5m，完全解决了坡面混凝土衬砌时骨料分离及离析的问题。

桁架扰度调节系统（衬砌厚度滑模梁调节系统）

众所周知，无论什么样的钢桁架，只要桁架受力都会产生扰度。对于钢栈桥或者其他对桁架扰度不敏感的结构，均可以以预起拱的方式来解决扰度问题。但是，坡面混凝土衬砌设备对桁架扰度的问题非常敏感，如果桁架预起拱过度或不够，会造成衬砌出来的面板中间和两边厚度不一致，而出现质量问题。这次豫华机械在设备的滑模位置处，加装了滑模梁高度调节系统，可以有效地调节混凝土衬砌厚度，从而弥补了由于桁架扰度带来的混凝土衬砌厚度不一致问题。

整机设备遥控操作

超大跨度坡面混凝土衬砌机因设备操作距离比较远，如果还是和以前一样在操作台上操作， 操作人员有很多视线盲区，设备操作时容易误判， 甚至造成施工事故。豫华机械47m 坡面混凝土衬砌机创新采用了无线遥控操作，操作时无视线盲区，操作人员可随时在运行系统近前观察设备运转情况，在很大程度上避免了因操作失误引起的施工问题。

前置插入式混凝土振捣系统及后部提浆振捣系统

豫华机械47m 坡面混凝土衬砌机采用前部插入式混凝土振捣梁，使用了市场上常见的附着式振捣电机作为振捣驱动元。它安装在混凝土料仓的前部，即插入式钢片振捣梁的前端。采用附着式振捣电机优点是维修成本低。衬砌结束后， 操作人员在清理料仓内残留混凝土时，可以开启前后振捣系统空振，使附着在料仓内及振捣钢片的混凝土立即掉落，节省人工。

开放式料仓，衬砌整体纵向推进

开放式料仓在每一次衬砌完成后，在清理设备残余混凝土时是很好清理的。

衬砌料仓在主桁架的一侧，每一次衬砌只需要由卸料小车把混凝土料仓布满后，开启振捣系统，整机向前推进就可以，没有多余的设备动作。而且设备振捣系统也不像横向衬砌方式那样，只要混凝土运输系统开启就需要开启衬砌系统和振捣系统等，避免了由于共振引起的振捣系统及其他系统提前损坏。

创新升级，带来的是可靠性和施工能力的大幅度提升，豫华机械47m 坡面混凝土衬砌机的施工表现得到了施工方的高度肯定和认可。“从施工效果来看，豫华机械47m 坡面混凝土衬砌机主要表现一下几点：一是施工效率高，每天作业10h，衬砌距离超过40m，是人工的10 倍；二是衬砌密实度高，取样检测没有发现任何蜂窝麻面；三是衬砌机布料系统设置科学合理，没有出现混凝土跌落出现骨料分离现象。”马成从施工效果给予了肯定。

“以前在操作台上操作，有很多视线盲区， 设备操作时容易误判，很有可能造成施工事故。这台设备采用无线遥控操作，我们可随时在运行系统近前观察设备运转情况，在很大程度上避免了因操作失误引起的施工问题。并且无线遥控操作，减轻了我们的施工强度，一天工作下来也不怎么累了。”现场衬砌机操作员李师傅对豫华机械47m 坡面混凝土衬砌机的遥控操作非常称赞， 提高施工效率的同时，显著降低了操作人员的劳动强度，这是豫华机械对满足了人们对美好生活向往的一种设备体现。