不中断交通隧道快速修复台车介绍
一、隧道修复台车研发背景
目前我国己成为世界上隧道工程最多、发展最快的国家，但由于勘察设计或施工因素造成大量隧道在竣工后不久或运营阶段发生衬砌开裂、漏水、剥落、错台甚至垮塌事故。据调查统计，国内建成10年以上的隧道，约 80%存在衬砌开裂、渗漏水病害现象，大量隧道急需维养加固。如作为武吉高速公路交通要道的九岭山隧道，2019年巡检过程中发现垮塌事故。如果对九岭山隧道修复采用封洞施工，预计将造成每天约100万的收费损失，100余天工期将损失上亿元。为此，省交投集团南昌西管理中心领导提出研发不中断交通隧道修复平台和波纹钢板快速拼装系统，实现隧道集中维养和快速修复。

 
 
 

 
  A．当前我国公路隧道现状
截至2019年我国公路隧道达19067座，隧道总长度达到1896.66万米，60%既有隧道存在不同程度的病害；大量工程险情发生在施工建造阶段，但也有部分隧道在竣工后不久或运营阶段发生衬砌开裂、漏水、剥落、错台甚至垮塌事故。
   
B.我国高铁隧道现状
2017年投入运营的铁路隧道14547座，总长15326km，其中高速铁路隧道2835座，总长4537km；2019年达3442座高铁隧道，2019年新增314座。
   
     

• 我国地铁隧道现状

截止到2020 年底，我国45个城市开通城轨交通，里程已接近8000km，其中地铁里程已突破6300km。
        
二、关键技术问题

• 足够的空间允许不中断交通施工；
• 自驱系统和升降系统；
• 装配式波纹钢板的快速拼装；
• 快速修复平台的空间布置设计，能够利用有效的空间容纳各类隧道修复和检测搭载设备；
• 各类隧道修复装备的反力确定及修复平台的强度和刚度设计。

三、台车试制情况及其特点

• 不中断交通条件下隧道快速修复平台的研制: 修复平台满足不中断交通、搭载隧道修复、波纹钢板快速拼装、自动监控设备的空间尺寸、受荷要求，同时能够快速自动推进；
• 推进系统：可采用液压自推进方法和电动推进方式。考虑到履带承载力大于轨道和轮胎式以及隧道修复设备施加的荷载，推荐采用履带式电动推进方式，设计时速根据需要可配置不同马力的电机；
• 升降系统：在图2最基本隧道检修平台中，各类隧道修复设备可在洞门口进行拼装，然后整体推进至隧道修复或检修位置。因此，未设计升降系统；如果隧道净空满足要求，可以在修复平台单侧或两侧设计升降系统，满足搭载系统在隧道内的拼装；

台车尺寸图
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4、隧道修复平台：根据需要搭载的隧道修复装备的尺寸、布置和固定方式、施工反力，进行详细设计；
5、隧道检修系统：主要设置在平台的上方、前方和两侧，对于接触式检测（如地质雷达或超声波断层扫描测定衬砌后空洞）需要配置机械手；对于非接触式和成像扫描设备，可通过360度旋转检测/成像仪器，达到隧道断面全覆盖。
四、技术特点
1、实现隧道维修不中断交通，从而提升公路运营能力，降低公路运营损失及社会负面效应
成倍提升施工工效；
2、节省60%以上的人工，提升3倍以上施工效率；
3、可遥控驾驶、智能升降，确保施工无死角；
4、可对隧道修复施工过程、洞外车辆超限、洞内环境进行实时监控预警；
5、电力驱动，无污染。

传统的施工方式：


机械辅助式波纹钢板拼装

 五、隧道修复台车的功能拓展
1、隧道快速修复技术装备的研制与搭载

• 施工安全预警系统：

• 行车安全预警系统：

 花管注浆系统：对于大面积和有压渗漏情况，需要对隧道进行注浆止水。通常条件下，

• 一般采用导管注浆、防止渗漏作为应急措施以及采用花管注浆作为根治措施。对于衬砌后壁后空洞一般也需要进行充填式注浆。花管注浆需要采用钻孔设备进行打孔和埋管。
• 裂缝修补系统：裂缝在3ｍｍ以下压注环氧浆液，裂缝在3ｍｍ以上压注环氧砂浆嵌补。局部小裂缝的修补一般需要人工进行操作，相应的在修复平台上需要设置工作升降平台。
• 喷射混凝土施工系统：对于发生垮塌的岩石隧道，为了防止岩块的剥落和围岩进一步破坏，往往需要在工作面清理完毕后施工喷射混凝土进行快速封堵。在修复平台上，将装备喷射混凝土施工机械手，通过远程控制，可全断面施供喷射混凝土。
• 超前小导管施工系统：对于超前小导管安装，需要专用钻孔机械或导管打入机械装置。需要根据岩石强度、锚杆长度估算锚杆机施工反力，并用于修复平台钢结构杆件以及锚杆机固定系统的设计。
• 工字钢拼装系统：对于存在混凝土错台洞段、衬砌钢筋变形洞段和顶拱裂缝集中交错洞段等导致衬砌结构存在结构失稳时，需采用工字钢或波纹钢进行局部或全断面加固，防止这些区域发生围岩垮塌危险。对于工字钢或波纹钢拼装，一般需要人工进行操作，相应的在修复平台上需要设置工作升降平台以及必要的供电焊接系统；
• 注浆锚杆施工系统：对于注浆锚杆安装，需要专用的锚杆机。需要根据岩石强度、锚杆长度估算锚杆机施工反力，并用于修复平台钢结构杆件以及锚杆机固定系统的设计。
• 清理系统：对于存在较大垮塌区域的隧道，需要清理垮塌的岩体。为保证施工和行车安全，清理系统将采用相对封闭的皮带传输系统，垮塌的岩块通过安装在修复平台上的装载系统，通过紧靠隧道侧壁的皮带传输系统，转运至洞口外；
• 排水泄压系统：对于隧道存在较大水压和喷射状渗漏时，需要进行钻孔泄压。为保证行车安全，排泄的水流需要通过导管/导槽排泄至隧道仰拱处的排水系统或集水井。

2、隧道修复台车功能拓展
普通公路：履带式驱动                                                      铁路隧道、地铁隧道：履带式 + 轮轨驱动、

  
六、市场推进条件与市场前景
1、合作单位
A．华东交通大学
江西全省唯一一所授牌“江西省交通强国建设试点单位”的高校，专门成立交通强省研究院，将深化政校合作，抢抓交通强国、交通强省历史机遇，推进学校相关学科专业人才、技术与交通运输行业发展需求的高效衔接，助推江西高质量跨越式发展。入驻南昌轨道交通产业园（一期），作为以交通为特色、轨道为核心的高校与各龙头企业率先入驻，项目涵盖智能交通、盾构施工装备、机电集成设备、技术服务等轨道交通多个领域。
B．亚娱体育(中国)集团有限公司
   地处南昌县小兰经济技术开发区，占地面积20亩，为国家高新技术企业。具有很强的设备研发能力。公司拥有30多项岩土工程施工工艺及设备专利，获国家发明金奖两项，江西省科技进步一等奖和技术发明奖各一项；90年代研发制造了我国国内第一台静力压桩机，第一台600顶压桩机。
2、已申报课题及专利：
A、目前，该设备已结合加固技术在江西省科技厅申报的名为“不中断交通智能拼装平台及波纹钢衬砌加固技术研究”的课题已立项。
B、申报专利六项，目前皆已批复。其中发明专利3项目，分别为：
1、《一种不中断交通隧道加固波纹钢板机械辅助拼装智能台车》
申请号：202010727848.X；
2、《一种隧道加固波纹钢板的软索吊装装置》
申请号：202010728543.0
3、《一种隧道加固平台的辅助转向装置》
申请号：202010728609.6
实用新型专利3项，分别为：
1、《一种隧道衬砌设备》。申请号：202021494666.4
2、《隧道衬砌设备》。申请号：202021498234.0
3、《一种隧道衬砌设备》。申请号：202021498233.6
3、市场拓展-公路隧道、铁路隧道、地铁隧道
A. 公路：截至2019年我国公路隧道达19067座，隧道总长度达到1896.66万米，60%既有隧道存在不同程度的病害；大量工程险情发生在施工建造阶段，但也有部分隧道在竣工后不久或运营阶段发生衬砌开裂、漏水、剥落、错台甚至垮塌事故。铁路：2017年投入运营的铁路隧道14547座，总长15326km，其中高速铁路隧道2835座，总长4537km；2019年达3442座高铁隧道，2019年新增314座。地铁：截止到2020 年底，我国45个城市开通城轨交通，里程已接近8000km，其中地铁里程已突破6300km。
B.棚洞施工
公路棚洞                                                                  铁路棚洞

 
C.矿山法隧道施工
台阶式隧道开挖                                                                  全断面隧道开挖

 
 采用波纹钢板作为二衬模板

  
七、专项施工情况
经过在隧道实际施工情况看，当前台车已完全具备替代人工搭设满堂脚手架的工况。不仅如此，人力施工过程中出现的对孔困难、定位不精准的问题也基本解决，大大提高了环与环之间对接的精度与速度。且在做好交通引导的情况下，可达到不中断交通的目的。
A.洞外组装，高效快捷
  
 B.进洞灵活，不影响通勤车辆通行
  
C.定位精准，快速进入施工状态


D.施工简易、便捷、精准，大大节约人力
E.不影响施工车辆通行，分段施工有序进行