摘要：結合現場實際情況，從機械設備動力、傳動、斜坡混凝土布料、斜坡混凝土密實、導向及自動整平等多方面進行了渠道襯砌機械設備系統方案的論證。
　　關鍵詞：渠道，襯砌，機械設備
　　1論證方案背景
　　某渠道總長約5km，設計流量為25m3/s，設計底寬7m，邊坡1：1.75。襯砌高度2.94m；3+2565.22～4+157.57段設計縱坡1：5000，襯砌高度3.75m。設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，防滲標號W6，抗凍強度標號為F150。機械設備設計方案采用履帶式渠道襯砌機。其主要機械設備如圖1所示。
　　
　　
　　圖1混凝土襯砌機械主要部分示意圖
　　2機械設備動力和傳動方案論證
　　機械設備一般都由動力機構、傳動機構和工作機構三部分組成。動力機構是產生源動力并輸出給傳動機構，動力機構的源動力為內燃機。傳動機構是將動力機構的能量傳遞給工作機構。傳動機構的結構合理先進性和性能好壞，直接制約著機械設備的實用性、制造成本和經濟性，因此小功率機械應在滿足其工作性能的情況下，選用結構簡單的傳動裝置，盡可能的降低初始費用。大功率機械應優先考慮傳動效率，節約能源，降低運轉和維修費用。工作機構要求變速時，若能與動力裝置調速比相適應，可直接連接或間接采用定傳動比的傳動機構；工作當中要求變速范圍大，用動力機構調速不能滿足機械特性和經濟性要求時，則應采用變傳動比傳動。當載荷變化頻繁，且可能出現過載時，應考慮設置過載保護裝置。工作機構要求與動力機構同步時，應采用無滑動的傳動機構。傳動機構的選用必須與生產制造、使用維護技術水平相適應，應盡可能選用符合自我技術成熟的機械設備。
　　3斜坡混凝土處理技術方案論證
　　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，操作控制系統相對比較復雜，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置混凝土布料倉加設兩套螺旋，實現混凝土的斜坡布料。控制系統對兩套螺旋單獨控制，實現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自由行走等功能。襯砌小車是振動碾壓成型設備的實現部件，設計為兩層結構，上層是驅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。根據混凝土坍落度和振動粘度的關系及金屬的耐磨損要求，旋轉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，根據牛頓第二定律(F=ma)，結合混凝土設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量。針對不同的混凝土設計厚度，在偏心塊質量m不變的簡諧振動條件下，通過調整振動加速度(其中：)來適應；
　　③往復行走自由行走。由于設備工作條件惡劣，且多為低速、重載、潤滑條件差，設計選擇振動碾壓成型裝置在框架上往復行走采用齒條、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的，根據襯砌混凝土的設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。
　�、倩炷�土振搗密實。根據混凝土在振動條件下流變學性能研究及振動工藝原理，確定料倉振搗密實系統各項技術參數；
　　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準斷面，通過分析，設計采用平面度可以調節的滑模板來實現。
　　3.3導向及自動整平方案論證
　　渠道襯砌機有履帶式、導輪式兩種行走方式。履帶式渠道襯砌機行走通過性好，能自由轉動調整機器行走方向，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使用，機械自重較小，比履帶式襯砌機靈活。但是履帶式設計、制造成本較高，采用導輪式，可降低設備成本、工程投資，縮短設備研發周期，因此選用導輪式行走系統。在渠底機架外側部位設置基準導線，導線為尼龍繩，繩子每隔一定距離設置導向樁，基準導線與渠道中心平行，高度為距渠道底面標準高度，4個角位移編碼器連桿與基準導線相接觸，當由于導軌高程發生變化造成設備高度變化時，角位移編碼器連桿角度發生變化，角度變化值輸入設備可編程控制器PLC，PLC經過數據分析，發出指令開啟設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據信號，液壓支腿根據PLC指令收縮或者伸出，從而調整設備下部高度符合施工要求。
　　另外，在設備上安裝數字2個角度傳感器，測量設備的絕對角度，將角度值輸入PLC，PLC經過數據分析，開啟設備上部液壓支腿油缸電磁閥，控制設備上部液壓支腿伸出或者收縮，以保證設備襯砌坡度符合設計要求，使設備軸線始終處于與渠道軸線相垂直的狀態。其控制精度可以通過觸摸顯示屏進行設定，厚度精度可以控制在±5mm之內。
　　4結語
　　結合現場實際情況，從機械設備動力、傳動、斜坡混凝土布料、斜坡混凝土密實、導向及自動整平等多方面進行了渠道襯砌機械設備系統方案的論證。渠道機械化襯砌技術在我國是機械化程度較高的一門新施工技術，相對于渠道人工襯砌而言有著很多優點，如混凝土襯砌均勻、防滲性好、使用壽命長、施工速度快、施工質量便于控制、外表美觀等優點，相信在以后渠道防滲等大型工程中具有廣闊的應用前景。