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隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

日期: 2019-04-26
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隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

凿岩台车也称钻孔台车,是隧道及地下工程采用钻爆法施工的一种凿岩设备,它能移动并支持多台凿岩机同时进行钻眼作业。主要由凿岩机、钻臂、行走机构以及其他必要的附属设备组成,并可根据工程需要添加相应配置。应用钻爆法开挖隧道时,为凿岩台车提供了有利的使用条件,凿岩台车和装渣设备的组合可加快施工速度、提高劳动生产率,并极大改善劳动条件。


DJ3系列三臂凿岩台车是由中铁工程装备集团研发的一种采用钻爆法施工的隧道凿岩设备,包含全液压版DJ3A/DJ3B、电脑导向版DJ3C/DJ3D、全电脑版DJ3E五种机型,其最大覆盖面积为170-189m²(视机型而定),最大钻孔高度为12.4-13.1米(视机型而定),钻孔直径φ43mm至φ102mm。主要用于山岭隧道钻爆法全断面或微台阶法钻孔开挖,还可用于超前地质钻探、超前管棚钻设、超前注浆钻孔、径向锚杆钻设以及辅助装药、撬毛等方面的作业。


隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

DJ3A三臂凿岩台车

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

DJ3C三臂凿岩台车

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

DJ3D三臂凿岩台车

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

DJ3B三臂凿岩台车

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

DJ3E全电脑三臂凿岩台车



产品性能更优源于精益设计

中铁装备集团设备公司拥有雄厚的研发实力,下设专用设备研究院和采矿装备研究分院两大研发中心,拥有机械、液压、电气、控制、工艺等方面设计师百余人,致力于“让隧道施工更好、更快、更安全”的隧道专用设备研发,不断优化、改进,系列化产品设计,以适应不同工况和地质条件的隧道施工。

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

拥有一支技术力量雄厚的研发队伍


以DJ3A为代表的自主研发三臂凿岩台车技术特点


■ 整机总体功能集成,结构紧凑,可满足多种使用需求

适应打钻高度:7m-12.4m

最大覆盖面积:170 m²

驾驶室最低高度:3.75m

驾驶室最高高度:5.0m

最大行驶速度:17.5km/h

爬坡角度:15°


隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

■ 低压大流量凿岩系统

DJ3A/C三臂凿岩台车使用蒙特贝HC109凿岩机,采用低压大流量凿岩系统设计(钎具和管路损耗小,维修相当简单,硬岩层适应性好),细节设计中考虑了冲击能吸收、活塞形状和进尺的动态平衡,可实现冲击、钻进、旋转、卡钎等动作与复杂地层的自动调节和功率匹配。



隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

蒙特贝HC109凿岩机


■ 钻孔自动调节及防卡钎保护

DJ3A/C三臂凿岩台车采用钻孔自动调节及防卡钎保护设计,凿岩回转压力高于设定值时,凿岩机回退,防止卡钎,降低钻杆与凿岩机的损坏;钻进达到设定钻深之后,触碰行程阀,凿岩机自动退回,有效防止空打;凿岩回转油路集成流量控制和压力补偿功能,保证钻深孔、探孔时流量自动调节,凿岩机钻速自动调节,提高钻孔自动适应性,达到快速施工和降低钎具损耗的双重效果。

■ 钻臂双三角自平行机构数学模型及分析理论

自主建立了双三角自平行机构数学模型及分析理论,设计外插角定位精度达到千分之三。经过实际验证,周边孔超欠挖均控制在10cm以内,满足施工要求。液压控制系统采用恒压和负载敏感控制系统,配合远程先导控制系统,臂动作可及时精确响应。

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

■ 凿岩水气系统自由切换功能(可选配)

设计了凿岩水、气系统自由切换功能,可额外实现斜坡钻孔气排水、严寒期管路内水吹净功能,减少自然环境对设备使用的影响,延长相应配件的使用寿命。

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车


■ 钻杆自动夹持装置(可选配)

设计了钻杆自动夹持装置,使凿岩台车打探孔时,连接/拆卸钻杆更为方便、快捷,有效缩短钻杆连接/拆卸时间,大大提高了打探孔的工作效率。同时钻杆夹持装置还可以与普通推进梁使用的前部扶钎装置互换,在台车打普通炮眼时不需要更换前扶钎装置,通用性较强。

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车


以DJ3B为例的合作版三臂凿岩台车主要技术特点


■ 整机总体功能集成,结构紧凑,可满足多种使用需求

适应打钻高度:7m-12.7m

最大覆盖面积:178 m²

驾驶室最低高度:3.75m

驾驶室最高高度:5.0m

最大行驶速度:17.5km/h

爬坡角度:15°


■ 控制系统

采用直控式钻进系统,拥有极佳的自动防卡钎功能RPCF,冲击、定位/缓冲和回转分别采用各自的液压泵,独立的控制回路,确保最大的输出功率。凿岩系统采用Altlas久经市场考验的先进的高压高频凿岩控制技术,有效地提高了硬岩及超硬岩的钻进效率。

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液压控制回路

■ 凿岩机

DJ3B/D三臂凿岩台车采用COP1838HD+液压凿岩机,拥有独特的双减震缓冲系统,真正兼顾了高速钻进和低钎具消耗的特点。新型的润滑系统分别进行四棱套、转动套、边螺栓和各结合面的润滑,可靠性高,维修成本低,大修时间间隔长。

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COP1838HD+液压凿岩机

■ 钻臂

BUT35重型钻臂采用全方位平行保持技术,恒压液压控制技术,配合远程先导控制系统保证了钻臂在钻孔之间的移动和定位直接、快速、准确。钻臂采用铸造成型,结构合理、强度高、寿命长。

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

BUT35重型钻臂

■ 推进梁

重型双底结构铝合金推进梁,具有较高的抗弯、抗扭强度,推进梁表面覆有不锈钢滑条,运动部件采用可调式高强度塑料耐磨板,使用寿命长,维修成本低。

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重型双底结构铝合金推进梁


■ 模块化通用系统

为保证DJ3系列产品通用性、模块化,DJ3B的底盘系统、电气系统、驾驶室、水冲洗系统等采用DJ3A相关系统。



DJ3C、DJ3D三臂凿岩台车独有的智能化电脑导向系统

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

结合市场发展趋势,针对客户需求,中铁装备在全液压三臂凿岩台车DJ3A/DJ3B的基础上,引入智能化电脑导向系统,开发出升级版产品DJ3C/DJ3D,DJ3C/DJ3D电脑导向版三臂凿岩台车配备人机交互式操作面板和彩色显示器,能实现钻进过程的数据检测和信息搜集,能够指导钻臂和推进梁定位,并能够人工干预及时纠正钻进误差。


隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

操作台内景


■ 激光辅助电脑导向功能

激光导航原理是“沿着直线走曲线”,即沿着架在隧道内激光线(直线) 台车的电脑导向系统,根据导入的隧道激光文件,自动计算出台车开挖方向和角度,保障台车按照预定的隧洞中心线开挖。

■ 电脑实现断面布孔及对点

电脑屏显示的布孔图与实际工作掌子面对应起来,操作人员只需要根据电脑屏上显示的断面布孔图进行对点打孔就行了,省去人工画点环节,大大提高了作业效率。

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车


电脑实现断面布孔及对点


■ 系统自动检测及故障报警

大臂上及凿岩机等关键部件各个自由度均有传感器做检测,系统可以实时检测并记录每台凿岩机的推进、旋转、冲击、回退等压力值,同时还记录钻孔各项数据。通过电脑屏可直接看到正在操作的臂是几号臂,可以在一个页面上看到所有传感器的信号。当传感器故障时,该传感器显示页面给出红色警示,快速直观地判断出故障点。


隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

传感器实时检测

■ 凿岩数据的管理系统

电脑导向系统根据以实际施工数据形成工作日志,可以优化下一循环的钻进参数,同时根据记录的各项钻孔值生成岩石硬度报告和硬度色图,预测前方地质的破碎程度和岩石的软硬。另外,凿岩台车钻进过程中,系统具有实时数据传输的功能,洞外监测人员在终端机上可以随时了解钻进的状态及岩层情况,方便管理人员对隧道掘进的全面了解和把控。

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

超前地质预报


以DJ3E为例全电脑三臂凿岩台车核心功能

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

DJ3E全电脑三臂凿岩台车是中铁装备自主研发的具有自主知识产权的智能三臂凿岩台车,配备人机交互式操作面板和主机电脑,依托智能化数据采集与控制系统,实现整机在隧道内精确定位与多臂同步姿态调整,自动化、智能化、高效化完成钻孔作业。


■ 布孔图设计

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

利用隧道软件以最终爆破效果进行布孔图设计,将布孔图和装药图设计集成在同一软件之内,可以按不同孔位孔的不同功能,设计出10种不同类型孔的凿岩参数,凿岩台车内置可自定义的10种孔型,根据布孔图的要求,自动调整凿岩参数,达到高精度、高速度和低钻具消耗的最优化结果。

■ 自动化、智能化、高效化钻孔

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炮孔布置图导入车载电脑

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

施工自动化控制

支持计算机终端(安装布控图设计软件)进行炮孔布置图的设计,并可通过WIFI/U盘导入车载主控电脑,全电脑台车将按照炮孔布置图自动完成钻孔作业,实现钻孔位置、角度、深度的精确、自动化控制,有效控制开挖面轮廓和超欠挖。可实现凿岩钻孔参数实时反馈自调节,自动控制凿岩机防卡钻、防空打、开孔模式等,并且钻孔效率不低于3m/min。

■ 数据采集、交互及传输

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

实时采集钻机推进速度、回转速度、回退速度、旋转压力、推进压力、冲击压力、回退压力,水排渣压力、钻进深度、钻杆角度、钻孔位置、钻孔数量等一系列参数,形成记录文档;并可通过以太网、WIFI实时反馈给终端进行处理,能够得到分析云图或者波浪图,并能在电脑上简单显示,实现岩石钻进数据的可视化。


■ 隧道轮廓面激光扫描

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

采用激光对隧道轮廓、掌子面、返光标识点进行扫描,将扫描过程中实时采集的隧道截面离散点数据,生成可视化三维点云图,并可以通过插值和平滑滤波的方式生成连续轮廓模型,更加直观的表示隧道工况;并可通过对比实际扫描截面与隧道预设截面模型,得出超欠挖数据。

    ■ 超前地质预报


隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

超前地质预报


钻孔作业时,能够实时监测钻孔压力、钻孔速度、钻杆旋转速度等参数,通过MWD软件分析复原地质情况,判断岩石软硬,有无水包、溶洞、断层、裂隙等 ;并形成地质报告,尤其适用于超前地质钻探。

■ 多机群协同避碰功能,实现大断面隧道多机并打

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

多机群避障主要由避碰运算主机、路由器、WiFi模块组成。当设备进入WiFi区域时,设备自动连接上WiFi局域网,同时实时上传自身位置与自身臂架位置信息。避碰运算主机经过一定的计算,对不同设备的臂架间距离等进行计算,实际多机作业下互不干扰,若发现异常,下发暂停指令使设备暂停。

■ 安全生产保障功能

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人员误入和盲区监控

DJ3E全电脑三臂凿岩台车具有人员误入探测功能,采用光栅、或者点激光等设备对区域进行安全监控,当有人或者物体进入时,系统进入报警状态;具有视野盲区监控:采用现有的成熟的影像模块,对视野盲区进行监控,保证操作及行车安全;

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该设备具有故障自诊断:液压系统油温、水压力自诊断,实现系统硬件与软件故障的自动报警,指导售后人员或操作人员及时的进行故障排除;具有设备倾翻报警:整机姿态实时监测,提前预警整机姿态,防止设备倾翻。


产品品质源于精益制造

传承工匠精神,坚持精益制造。中铁装备集团设备公司自主建立三臂凿岩台车生产线,采用轨道式流水线,实行标准化生产,确保质量稳定可靠,零部件全球精选优质品牌,保证产品质量更优。拥有一批优秀的工匠和高水平技术工人,坚持工艺优先,确保产品优质可靠。

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

精益制造


客户信赖源于专业的管家式服务

中铁装备集团设备公司秉承“专业制造、专业服务”的发展理念,成立了专业从事隧道施工设备售后服务的机构——售后服务中心,目前拥有各类资深专业服务人员近百人,具备同时开展多个工点多种设备的售后和租赁服务;建立售后服务APP和24小时售后服务电话400-6786-121,依托先进的信息化网络技术,为设备建立专有档案和数据库,全程保驾护航;建立易损件备件库,确保24小时配件及时供应;积极推行专业服务、技术咨询、状态检测、快速响应、技术培训等全方位一体化服务,受到客户的高度肯定和评价。


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既懂操作又懂维护技术服务人员随设备进驻现场


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建立易损配件库


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售后服务APP


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现场养护设备


产品自信源于客户肯定

中铁装备DJ3系列三臂凿岩台车从全国铁路、公路等50余隧道施工的成功应用中,不断总结经验,改进创新再提升,以安全高效运行受到了客户认可,不断刷新钻爆法开挖隧道机械化施工掘进记录。


雅康高速二郎山隧道

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

二郎山隧道是雅康高速的控制性工程,隧道围岩主要以、IV级为主,单轴抗压强度为40Mpa,花岗岩和泥岩交替出现,面对“软”“硬”不均地层,DJ3A三臂凿岩台车表现出了良好的适应性,单月连续钻孔掘进超过250m,每循环钻孔150余个,钻孔时间仅需3-3.5h,纯钻进效率稳定在1.7m-2.5m/min之间,周边超欠挖均控制在±10cm以内,具有较强的稳定性和较高的掘进速度。


太焦铁路天桥隧道


隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

太焦高铁天桥隧道全长8500米。单隧双车道,设计时速250km/h,隧道围岩主要以ⅢIV级为主,围岩整体性较差,且有裂缝。DJ3凿岩台车自9月份进场以来,表现优异,钻爆时间在2.5h左右,具有较强的稳定性和较高的掘进速度。

郑万铁路金盆隧道

隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

中铁上海局郑万铁路重庆段金盆隧道使用中铁装备集团自主研发生产的、我国首台具有完全自主知识产权的电脑导向三臂凿岩台车。这台采用电脑导向系统设计制造三臂凿岩台车不仅能够根据地质情况变化,优化钻孔参数,形成地质报告,辅助建立隧道大数据地质库;而且在驾驶室、控制系统等方面进行了优化设计,既提升了操作手的舒适度,又提高了凿岩效率及定位准确度。


郑万高铁香炉坪隧道


隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

郑万高铁香炉坪隧道位于湖北兴山县高桥乡双堰村境内,为双线隧道,正洞设计时速为350km/h。隧道斜井侵蚀中低山地貌,地形起伏较大,穿越基岩为侏罗系中统下沙溪庙组(J2×s)砂岩、泥岩互层次页岩,穿越香炉坪断层及其支断层交汇地带节理裂隙较发育,岩体较破碎,断层带附近易富水,围岩等级主要为IV级、V级,项目全长15154m,正洞面积110,最大埋深1100m,相对最大高差1284m,山高坡陡,中铁装备三臂凿岩台车自2017年12月第一台车进场,2018年3月份第二台车进场,至今进场以来,中铁装备台车累计施工超过3000m,超欠挖平均控制在±10cm左右,配件损耗平均7.8元/m3,得到了使用单位的好评。


郑万高铁干溪沟隧道


隧道施工神器———中铁装备三臂凿岩台车

干溪沟隧道位于重庆市奉节县境内,全长11883米,为双线隧道,隧道跨越3处自然保护区、2处地质公园、1处水资源保护区。隧道地质为顺层、顺层偏压、岩堆、岩溶。穿越砂岩夹页岩、泥质砂岩、泥岩夹泥灰岩等地层,岩溶发育。其中V级围岩1353米、Ⅳ级围岩8210米、Ⅲ级围岩2320米,施工难度大,安全风险高。干溪沟隧道采用:1号横洞+2号横洞+3号横洞+出口四个工作面组织施工。中铁装备三臂凿岩台车于2018年7月进场,给客户现场施工提供了坚实的保障。


张吉怀高速永顺隧道


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张吉怀高铁永顺隧道,为单洞双线隧道,最大埋深450米,全长12.083公里,建设期间I级风险,预测最大涌水13万方/天、可能诱发大规模突泥突水,全隧道穿过断层7条、深埋段有中等至强烈岩爆,全隧道局部岩溶极发育,围岩等级主要为Ⅲ、IV级、V级,断面为148立方。中铁装备两台三臂凿岩台车从2018年10月份进场以来,每班稳定工作6个小时左右,每班的进尺4米左右,设备性能优越,充分保障了施工工期,得到了施工单位的一致好评。

中铁装备集团设备公司将继续秉承“专业制造 专业服务”理念和“精益求精”的精神,为客户提供优质产品和管家式服务,打造客户信得过的隧道机械化施工装备中国品牌。




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