齐鲁交通养护股份有限公司
摘要：本文介绍了在钢护栏改造工程中旧护栏钻孔成孔的几种机械设备，并且根据护栏改造的特点发明了移动护栏冲压打孔机。该打孔机体积量小，质量轻，移动方便；冲孔速度快，定位准确；燥音低，无碎切屑，作业安全清洁，适合于波形梁护栏现场冲孔施工作业，结合高速公路护栏改造施工，阐述了利用该设备施工的优势。
关键词：移动护栏冲压打孔机；钢护栏改造；应用
一、概述
随着高速公路建设里程的不断增长，交通安全问题引起了社会的广泛关注，护栏作为高速公路两侧及中央分隔带布设的安全设施，护栏的防撞级别及布设形式直接关系的驾驶人员的人身安全。近年来随着高速公路投入快速增长和高速公路里程的增加，大型运输车辆和重载车辆在高速公路上行驶数量增加迅速，由于其载重量大、行驶速度快，车辆动能大，对路用护栏的安全性能提出了新的的要求。我国高速公路建设据现在已经30多年，早期护栏除特殊路段外一般为A、Am级，随着护栏老化、新的安全要求增加，老路段设置的护栏已经满足不了新的安全需要，势必要进行护栏的改造。但是如果将旧护栏全部拆除更换为新式护栏，势必要造成资源浪费，不符合可持续发展的要求。
S1济聊高速聊城段钢护栏改造工程护栏改造方式为拆除路侧所有波形梁护栏，采用JTGD81-2017、JTG/TD81-2017及JTGB05-01-2013等标准、新建规范中的SB级及以上护栏；中央分隔带根据JTGD81-2017、JTG/TD81-2017及JTGB05-01-2013等标准、规范，充分利用原有路侧拆除的护栏板，将原护栏改造为Am级双层双波护栏，将原有立柱间距4米加密为2米。如何充分利用原护栏板，影响施工的主要技术难点是如何将拆除护栏板进行安装时就地对原有护栏板进行打孔。
二、目前主要采用的旧护栏成孔的设备
1、气焊切割
手工气焊切割是目前工程普遍采用的一种对黑色金属（主要是钢材）切割的一种形式，主要用做切割钢筋、薄板钢材等。可切断钢筋，钢板割圆、割孔等，设备易于挪动，方便易用；对于机械切割难于产生的切割形状和达到的切割厚度，气割可以很经济地实现；设备费用比机械切割工具低。
气焊切割的工作原理是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使金属剧烈氧化并放出热量，利用切割氧流把熔化状态的金属氧化物吹掉，而实现切割的方法。主要组成为氧气瓶、氧气减压表总成、氧气胶管、乙炔气瓶（或丙烷气瓶等燃气瓶）、乙炔减压表总成（或丙烷减压表总成）、乙炔胶管（丙烷胶管等）、气割枪（或气焊枪）总成、捅针、乙炔回火器（丙烷等其他气体不用）。
在切割护栏板孔径时的缺点：切割孔径的尺寸大小不一，形状各异，成空质量完全取决于操作工人的技术水平；预热火焰及发出的红热熔渣对操作人员可能造成着火和烧伤的危险；切割护栏孔径时影响割口边缘附近钢铁的金相结构和机械性能；气割只能在固定场站中使用，氧气、氧气胶管、乙炔气瓶（或丙烷气瓶等燃气瓶）、乙炔胶管（丙烷胶管等）等安全要求高，如操作不当容易引起安全事故，且不适用于已经通行的高速公路施工。
2、等离子切割
等离子切割机是目前主要用于高速公路旧护栏改造切割护栏孔的主要器械。主要优点在于切割厚度不大的金属的时候，等离子切割速度快，尤其在切割普通碳素钢薄板时，速度可达氧切割法的5~6倍、切割面光洁、热变形小、几乎没有热影响区，对材料的金相结构和机械性能基本无影响。便携式等离子产品"Multiplaz3500"由等离子射枪与机箱组成，总重共9公斤，可进行移动式施工。
等离子的工作原理为加热到极高温度并被高度电离的气体，它将电弧功率将转移到工件上，高热量使工件熔化并被吹掉，形成等离子弧切割的工作状态，利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属部分或局部熔化（和蒸发），并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口。
在切割护栏板孔径时的缺点：等离子切割的不足之处在于弧光强、噪音大、灰尘多，污染环境。等离子切割机的气体流量、电弧长度、电流大小、切割速度都影响成孔的质量。现场使用的等离子切割机机时，操作工人、施工现场均需做好安全防护工作。雨天无法露天割孔，在潮湿地带作业时，施工人员需穿绝缘鞋。
3、CH-200200吨液压冲孔机
CH-200新型分体式液压冲孔机是用最近研发专用于厚铜排，铝排，扁钢，角钢，槽钢等金属材料冲孔的液压冲孔工具。主要用于钢结构，大型钢厂，桥梁，重工，造船等行业。采用机械冲压成孔，对材料的金相结构和机械性能均无影响。
缺点：机械质量重；受电源和机身结构限制无论是野外还是厂内只能在固定地点集中生产，无法实现长距离移动生产，只能将护栏板拆卸后放置在冲孔台上完成冲孔作业后再安装，无法移动机械对已安装的护栏板进行冲孔，设备不易操作，耗费人力。
三、基于路用移动式冲压打孔机
以上的产品虽能够进行护栏板成孔，但均无法在已经通行的高速公路上进行作业。基于能够在通行的高速公路施工现场使用、能够确保施工安全、不易于受天气影响、便于移动、成孔速度快和节约成本这些要求，结合机械设备的特点和使用情况，经过多次实验，设计出了移动护栏冲压打孔。
路用移动式冲压打孔机
1、移动冲压打孔机的构造
移动护栏冲压打孔机主要构成为动力部分、液压装置、冲孔机构部分、冲压模具等组成。
（1）机架结构与外形体积
车架长1350mm，宽690mm，高1180mm。采用40X40X2mm厚壁高强度镀锌钢方含焊制，全型焊接，确保承重强度与拉力。
（2）动力部分
移动护栏冲压打孔机采用宗申PD6000A，工频汽油发电机，执行标准JB/T10304。额定功率5.0KW，输出电压230V。
（3）液压部分
配备220V，2.2KW单相电机，双电容启动，标准为JB/T7588-94。额定电流15.8A，B级绝缘，转速1400转。
液压齿轮泵选用C8N-F304，压力20MPa，旋向，右旋。油量输出4L/min。
液压泵站整体体积为740X510X410mm，其中油箱体积为510X410X370mm。46#液压油容积最大容量为75L。
油缸1，提升下降缸为400X40mm型油缸。油缸2，伸出回缩缸为400X40mm型油缸。液压冲孔主油缸为100X150mm型油缸。
液压油路油管采用6根高压3/8-53MPa高压油管，连接头为一直一弯。尺寸分別为1.8米1根，1.4米2根，1.2米1根，0.8米2根。
（4）冲孔机构部分
冲孔机构部分为悬杆伸拉结构，滑杆固定部分选用无缝厚壁管。滑杆尺寸为815mm，钢管规格为50X5mm一根。滑套部分为265mm，钢管规格63X5mm一根。
冲孔机冲头与底模采用高强45#圆钢特制加工，淬火处理，硬度达到42-45度，模具开孔直径20毫米。
2、工作原理
设备主要作用是为高速公路护拦板冲孔，设备由发电机提供电力，带动液压站提供液压动力。执行机构为液压油缸，竖直向液压油缸可将冲孔机构竖向提升并完成定位，前后定位油缸将冲孔单元顶出并完成横向定位，使冲头凸模和凹模分别位于护栏板两侧，最后启动冲孔油缸，将凸模顶出完成护拦板冲孔过程。
四、移动冲压打孔机的优势
由于波形梁钢护栏在以往的施工中很少对护栏板进行钻孔施工，没有专用的钻孔工具，一般钻孔多采用钢板冲压钻孔机械、气割、等离子切割及等对护栏板进行集中钻孔后再进行安装施工，需要提前将材料运至车间冲孔后运输至现场安装，机械机动性差且设备操作繁杂，一般工人无法操作机械，需要聘请专业技术人员操作机械，加之波形梁板板材重量较重，且机械设备冲孔为垂直冲孔方式，需要人力搬运至工作台上实现钻孔，冲孔效率低下且容易出现孔位偏差，由此会需要大量的人员进行装卸、冲孔、材料运输成本也随之增加，多次倒运极易造成护栏材料的损坏、丢失造成材料浪费，同时浪费大量时间，成品材料数量供应不足出现窝工现象，无法保证施工进度。
移动护栏冲压打孔机根据施工的实际需求，将发电机、液压泵、液压冲孔机头等部件进行合理配置并安装在特制机架内；采用发电机作为动力输出部分，解决了工地移动施工时用电问题；冲孔机头为水平方向设置，便于冲孔作业；冲孔机构部分为悬杆伸拉结构，可根据施工情况对冲孔机头进行水平方向和垂直方向的距离调整；机架底部安装两个定向轮和两个万向轮，仅需一人即可轻松推动设备运动，实现移动施工。
施工时先将护栏板两头安装完成后，再进行中间增设立柱连接钻孔。设备冲孔作业时，一人向前推进机械和操控设备工作，一人准确定位冲孔位置，操作仅需2人即可实现冲孔作业，无需搬动护栏板，无需专业技术人员，一般技术工人便可完成操作，冲一个孔仅需几秒的时间，由此节省了大量的材料倒运所产生的人工、机械等成本支出，同时节约大量施工时间。
五、结束语
原有成孔的机械设备，无法在通行的高速公路进行施工。移动护栏冲压打孔机体积量小，质量轻，移动方便；冲孔速度快，定位准确；燥音低，无碎切屑，作业安全清洁，非常适合于波形梁护栏现场冲孔施工作业，简化了高速公路护栏改造工程中旧护栏冲孔施工的工序，大大节约了施工成本，并且由于移动式冲压打孔机现场对钻孔进行定位，能够有效的保障成孔的准确性，移动式冲压打孔机的在高速公路上的应用，能够充分利用原有旧的波形梁护栏板，符合可持续发展的要求。