Ручное нанесение торкрет-бетона началось более 100 лет назад и продолжается по сей день в широком спектре применений и проектов. Чтобы обеспечить необходимое расстояние от наконечника торкрет-сопла до подземной поверхности, поверхности, принимающей торкрет-бетон, или «подложки», ручное нанесение торкрет-бетона в подземные сооружения большого диаметра требовало от торкрет-мастера работы с подъемника или аналогичного оборудования. Работа с возвышенных платформ и непосредственная близость торкрет-мастера к подложке создавали проблемы безопасности на проектах. Таким образом по мере того, как на подземных проектах все чаще стали использовать метод мокрого торкретирования, напыление торкрет-бетона с помощью механических рук стало решать эти проблемы безопасности.
По сравнению с ручным нанесением торкрет-бетона, механизированное оборудование для торкретирования повышает безопасность труда и снижает усталость торкрет-мастера, особенно при использовании мокрого торкретирования. Механизированное торкретирование обеспечивает большую гибкость, увеличенную дальность действия и более эффективную мобильность операции, что является важными факторами при планировании и выполнении подземных проектов торкретирования. Автономные мобильные торкрет-установки также могут повысить безопасность в сложных условиях. После завершения торкретирования в одном месте автономное оборудование может быть быстро переброшено на следующую рабочую зону. В настоящем документе представлен обзор базовой конструкции и эксплуатации механического оборудования для подземного торкретирования, часто называемого в отрасли «мобильным торкрет-распылителем», «торкрет-робот» или «торкрет-манипулятор». В настоящем документе используются термины «механизированное торкретирование», «манипулятор сопла торкретирования» или «манипулятор торкрет-стрелы» при описании процесса и оборудования.
Это сделано для того, чтобы отличить данное оборудование от оборудования, используемого при ручном торкретировании, и подчеркнуть, что данное оборудование управляется операторами и не является полностью автоматизированным. Важно понимать, что часто используемые термины «роботизированный торкрет-распылитель» или «робот» неточны и могут вводить в заблуждение. Полу- и полностью автоматизированные механизированные системы разрабатываются уже много лет; однако, вероятно, потребуется ещё много лет, прежде чем надёжные полностью автоматизированные системы станут доступны и получат признание в отрасли.
СРАВНЕНИЕ РУЧНОГО И МЕХАНИЧЕСКОГО ТОРКЕТИРОВАНИЯ
Сухой торкрет-бетон обычно наносится вручную. Поскольку торкрет-материалы подаются сжатым воздухом, вес линии подачи торкрет-бетона и сопла меньше по сравнению с аналогами для мокрого торкретирования. При мокром торкретировании вся линия подачи торкрет-бетона заполняется влажным бетоном. Это значительно увеличивает вес части линии, ведущей к соплу, по сравнению с оборудованием, используемым при сухом торкретировании.
Поэтому машинное или механическое торкрет-оборудование чаще используется при мокром торкретировании. Это особенно актуально при работе под грунтом без опор, где требуется толстая торкрет-облицовка, или при работе в туннелях с большим поперечным сечением.
Ручное торкретирование подразумевает, что оператор вручную управляет соплом во время торкретирования. Ручное нанесение сухой торкрет-бетона обычно предпочтительнее в проектах или приложениях:
1. с небольшими ежедневными или общими объемами укладки торкрет-бетона;
2. требующих, как правило, более низкой производительности по сравнению с мокрым торкрет-бетоном (например, проекты ремонта или восстановления бетона);
3. где меньшие и более легкие сопла и шланги можно легче перемещать вручную;
4. где сухие материалы для торкретирования можно легко подавать сжатым воздухом от пистолета к соплу;
5. где используются быстрореагирующие материалы, которые должны оставаться сухими до контакта с водой у сопла.
Чтобы четко отличать механизированное торкретирование от ручного нанесения, его следует определить как «нанесение торкрет-бетона с использованием гидравлического или электрического манипулятора для торкретирования». При мокром смешивании сопло обычно вращается вокруг осевой линии потока бетона во время нанесения торкрет-бетона, чтобы обеспечить правильное распределение торкрет-бетона и ускорителя.
При механическом нанесении торкрет-бетона оператор не управляет соплом вручную и не перемещает его для нанесения торкрет-бетона. Вместо этого управление манипулятором стрелы осуществляется с помощью дистанционного управления (беспроводного или кабельного).
Механизированное нанесение мокрого торкрет-бетона обычно предпочтительнее в следующих случаях:
1. когда требуемый объем торкрет-бетона часто велик;
2. когда требуется более высокая производительность (например, для укрепления грунта или облицовки туннелей);
3. когда сопла и шланги больше и тяжелее и не могут безопасно перемещаться вручную;
4. когда для нанесения требуются строительные леса или подъемник для людей.
Механизированное торкретирование является предпочтительным методом нанесения мокрого торкрет-бетона в крупных подземных проектах. Это особенно актуально при нанесении сверху из-за подверженности оператора отскоку и «выпадению» свежих слоев твердеющего бетона, которые отрывается от основания. Например, механизированное торкретирование используется в проектах, требующих более высокой производительности, таких как начальная и конечная опорная облицовка в новых туннелях и подземном строительстве пещер. Диаметр шлангов обычно находится в диапазоне от 50 до 62 мм (от 2,0 до 2,5 дюймов) внутреннего диаметра (ID) в корпусе сопла. Вес свежего влажного торкрет-бетона, подаваемого через линию, в несколько раз тяжелее веса пневматически транспортируемых сухих торкрет-материалов. Кроме того, корпус сопла для влажного торкретирования обычно тяжелее, чем корпус сопла для сухого торкретирования. Поэтому ручное нанесение влажного торкрет-бетона может быстрее утомить оператора сопла, что приводит к проблемам безопасности. Дополнительный вес также может вызвать эксплуатационные проблемы, которые могут негативно сказаться на качестве укладываемого торкрет-бетона. Наконец, следует отметить, что нанесение сухого торкрет-бетона с помощью торкрет-манипулятора может быть выполнено, но не является распространенным.
БЕЗОПАСНОСТЬ
Рабочие места на высоте могут создавать серьезный риск при подземном строительстве. Нанесение потолочного торкрет-бетона в туннелях большого диаметра вручную возможно только с платформы для перевозки людей (ручного подъемника), обеспечивающей оптимальное расстояние между соплом и основанием. Однако работа торкрет-мастера часто выполняется на высоте от 5 до 20 футов (от 1,5 до 6 м) над уровнем земли или тоннеля.
Как правило, механизированная эксплуатация торкрет-мастера позволяет торкрет-мастера работать из днища и не требует от оператора сопла работы с помощью ручного подъемника. В большинстве случаев механизированное оборудование устраняет потенциальные опасности, связанные с работой на высоте.
Основной проблемой безопасности при подземных работах является работа под грунтом без опор. Поэтому, ручное нанесение торкрет-бетона часто не допускается из-за возможного выпадения основания (камня, грунта) или затвердевшего торкрет-бетона. В таких случаях используются механизированные торкрет-стрелы, что позволяет торкрет-технику работать с опорной поверхности и на безопасном расстоянии от потенциальной опасности.
Кроме того, при ручном нанесении торкрет-бетона возникают проблемы с воздействием пыли и рикошетом в рабочей зоне, поскольку торкрет-техник работает непосредственно за соплом, рядом с наносимым на основание торкрет-бетоном. При механическом напылении торкрет-техник может управлять системой из зоны, более удаленной от места нанесения, где качество воздуха лучше.
Механическое торкрет-оборудование работает за счет гидравлического давления, которое мощнее и потенциально более опасно, если им не управлять должным образом, чем ручная пневматическая сила. Однако при использовании пультов дистанционного управления оператор находится дальше от бетона под давлением и гидравлических шлангов.
Подводя итог, механическое торкретирование обычно исключает опасности, связанные с работой на высоте, работой вблизи шлангов под давлением, отскоком или падением торкретбетона, а также воздействием пыли.
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
Механизированный процесс работы сопла, который использует бетононасос с большим диаметром шланга, повышает производительность торкретирования при мокром торкретировании. Этот процесс обычно позволяет наносить в 2–4 раза больше торкретбетона, чем при ручном торкретировании сухими смесями. Логистика доставки мокрого торкретирования в выработку может быть проще, чем при обычном ручном способе подачи сухого смеси. Дистанционное управление, используемое для механизированного оборудования, физически менее требовательно к оператору, чем ручное управление соплом, поэтому производительность оператора повышается.
РАСПОЛОЖЕНИЕ СОПЛА, УПЛОТНЕНИЕ, ОТСКОК И ВИДИМОСТЬ
Вырытый грунт, например, в буровзрывном скальном туннеле, может представлять собой поверхность с различными углами, неровностями и трещинами. Поддержание правильного расстояния и угла между наконечником сопла и основанием позволяет цементному тесту заполнить эти естественные трещины и, таким образом, улучшить сцепление между торкрет-бетоном и основанием.
Дистанционное управление механизированной стрелой позволяет легко управлять соплом. Можно поддерживать оптимальное расстояние между наконечником сопла и поверхностью основания от 4 до 5 футов (от 1,2 до 1,5 м), а также оптимальный угол перпендикулярности к поверхности основания. Кроме того, постоянное вращение сопла обеспечивает более равномерную толщину торкрет-бетона. Поддержание правильного расстояния и угла к основанию улучшает уплотнение торкрет-бетона, что повышает его прочность. Пыль и отскок при ручном сухом торкретировании могут повлиять на видимость оператора, работающего вручную за соплом. Однако, как упоминалось ранее, видимость оператора, работающего с соплом при механическом торкретировании мокрым способом, обычно намного лучше, поскольку оператор не находится рядом с соплом.
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
Тестирование состава смеси на предпроектных испытаниях, макетах и сертификация операторов обычно являются обязательным требованием и очень важны для успеха любого подземного проекта по торкретированию. При механическом торкретировании все укладки торкрет-бетона должны соответствовать соответствующим стандартам.
Качество может быть достигнуто при использовании торкрет-бетона, который правильно дозирован, подан и нанесен обученным персоналом. При использовании быстросхватывающегося ускорителя правильная калибровка насоса ускорителя или системы дозирования в сочетании с предварительным испытанием прочности имеет решающее значение для обеспечения качественного нанесения торкрет-бетона.
ВАЖНЫЕ СООБРАЖЕНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ
Чистое основание, свободное от рыхлых материалов, пыли, отскока и частиц дизельного топлива, имеет решающее значение для надлежащего сцепления торкрет-бетона с основанием и минимизации его осыпания.
Выбор подходящей бетонной смеси для нанесения торкрет-бетона критически важен для успешного результата как при ручном, так и при механическом торкретировании.
Как упоминалось ранее, существует несколько авторитетных производителей распылителей, предлагающих различные варианты комплектации оборудования на выбор. Выбор оборудования зависит от спецификации торкрет-бетона проекта, требуемого вылета стрелы, скорости нанесения, толщины торкрет-бетона, наличия электроэнергии, размера подземных выработок, расстояния до бетонного завода и многих других факторов. Операторы должны быть обучены правильному использованию оборудования до начала проекта. Идеальное обучение включает в себя отстрел макетов смоделированных подземных выработок и панелей на поверхности. Опыт ручного нанесения помогает операторам освоить основы торкретирования, которые затем можно будет применять при использовании механизированных торкрет-установок. Крупные проекты обычно нанимают сертифицированных инструкторов для работы с новыми операторами торкрет-установок в течение нескольких смен и до пары недель в зависимости от размера бригады и потребностей проекта.
РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПОДРЯДЧИКА
При выборе ручного или механизированного способа нанесения торкрет-бетона подрядчики должны учитывать усталость оператора, пыль, видимость, компоненты безопасности оборудования, требования к техническому обслуживанию оборудования и качество изготовления оборудования, среди прочих факторов.
Кроме того, следует учитывать, что стоимость механизированных распылителей значительно выше, чем стоимость оборудования для ручного распыления. Таким образом, перед принятием решения о выборе между ручными и механизированными системами необходимо оценить такие факторы, как требования к производительности, одно- или многоточечное напыление, толщина слоя торкрет-бетона и другие проектные особенности.
Наконец, по причинам, указанным выше, обучение специалистов по торкретированию является одним из важнейших аспектов механизированного торкретирования. Поэтому рекомендуется, чтобы специалисты по торкретированию имели опыт работы с ручным оборудованием, прежде чем приступать к механизированному торкретированию. Оператор с опытом работы с ручным оборудованием будет лучше понимать, что требуется для стабильного достижения высокого качества нанесения торкрет-бетона.
ВЫВОДЫ
Механизированное торкретирование в подземных проектах все чаще заменяет ручное нанесение торкрет-бетона по ряду основных причин, включая более высокую безопасность и производительность в сочетании с более низкой стоимостью торкретирования на месте. Технологические достижения постоянно совершенствуют механизированное торкретирование. Главная цель — максимально автоматизировать процесс торкретирования и обеспечить безопасность оператора при обеспечении высококачественного нанесения торкрет-бетона. Пока не будет разработана полностью автономная система автоматизации, хорошо обученный оператор форсунок останется очень важным компонентом процесса торкретирования.
- Комментарии
Загрузка комментариев...