談隧道機(jī)械化配套

1、-作者xxxx-日期xxxx談隧道機(jī)械化配套【精品文檔】談隧道機(jī)械化配套隧道和地下工程的施工方法基本分為兩大類，即鉆爆法和掘進(jìn)機(jī)法。目前我國(guó)在山嶺隧道施工中主要的還是鉆爆法，過(guò)去借助于簡(jiǎn)單的工具，基本上靠人力完成，現(xiàn)在基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化施工。從80年代開(kāi)始，我國(guó)陸續(xù)從國(guó)外引進(jìn)了一批先進(jìn)的鉆爆法隧道施工機(jī)械，大幅度提高了施工的機(jī)械化水平，使國(guó)內(nèi)的隧道施工技術(shù)上了一個(gè)大臺(tái)階。并且隨著時(shí)間的推移，這種施工方法不斷得到完善和發(fā)展。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施投入的不斷加大，以及國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)的施工要求的不斷提高；在公路、鐵路、地鐵和水利水電工程施工中隧道等地下工程比重將越來(lái)越大

2、；在隧道開(kāi)挖施工中，傳統(tǒng)的隧道施工工藝已不能滿足國(guó)家對(duì)環(huán)保、低耗能、經(jīng)濟(jì)性和高安全質(zhì)量的要求。為此國(guó)內(nèi)科研院所和有關(guān)高等院校，施工單位對(duì)鐵路隧道建筑技術(shù)和施工設(shè)備進(jìn)行了廣泛而深入的研究，促進(jìn)了我國(guó)的鐵路隧道施工技術(shù)和施工設(shè)備不斷更新?lián)Q代，施工工藝和施工方法日新月異。雖然我國(guó)鐵路隧道施工技術(shù)和施工設(shè)備取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，差距仍然很大。為了趕上和超過(guò)國(guó)外鐵路隧道施工技術(shù)和施工設(shè)備，必須研制符合中國(guó)國(guó)情的鐵路隧道施工技術(shù)和施工設(shè)備；鐵路隧道機(jī)械化配套就是順應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)而形成的，也是未來(lái)我國(guó)鐵路隧道建設(shè)的主要發(fā)展方向。而以多功能鉆孔臺(tái)車、防水板鋪設(shè)臺(tái)車、混凝土濕噴射機(jī)械手和移動(dòng)

3、仰拱棧橋在內(nèi)的機(jī)械化配套施工工藝對(duì)環(huán)境污染少，安全系數(shù)較高，成本低，消耗能量少，比傳統(tǒng)的隧道施工工藝有著顯著的優(yōu)勢(shì)，可有效地改善以往施工工藝的弊端，是一種值得廣泛推廣，較為經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)的施工工藝。多功能鉆孔臺(tái)車多功能鉆孔臺(tái)車主架包括二根行走梁，四根立柱（含四根伸縮立柱），四根橫梁，四根縱梁以及橫梁間隔撐等。以上主架均由12mm厚的鋼板焊接而成。臺(tái)車工作平臺(tái)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，主要有二十四個(gè)。分別由槽鋼10號(hào)和直徑10mm的鋼筋經(jīng)焊接而成。臺(tái)車行走機(jī)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)，減速器，鏈輪和鏈條及膠輪組成。多功能鉆孔臺(tái)車是鐵路隧道機(jī)械化配套設(shè)備之一。而新研制的多功能鉆孔臺(tái)車與簡(jiǎn)易鉆孔臺(tái)架相比有如下的優(yōu)點(diǎn)。1、多功能鉆孔

4、臺(tái)車具有自己行走的功能。通過(guò)電動(dòng)機(jī)，減速機(jī)，鏈條和鏈輪，帶動(dòng)膠輪行走到施工場(chǎng)地。方便操作，省工省力。2、多功能鉆孔臺(tái)車工作平臺(tái)具有自我調(diào)節(jié)的功能。通過(guò)附設(shè)其上的液壓缸可以自如調(diào)節(jié)到任意合適的位置，減輕了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。3、多功能鉆孔臺(tái)車具有滿足不同隧道斷面掘進(jìn)的功能。通過(guò)設(shè)置其上的液壓缸來(lái)調(diào)整多功能鉆孔臺(tái)車的高度，既能滿足全斷面隧道開(kāi)挖，也能滿足大斷面隧道開(kāi)挖，即節(jié)省了材料，同時(shí)也提高了工程進(jìn)度。4、多功能鉆孔臺(tái)車具有安裝拱架及花拱架的功能。在多功能鉆孔臺(tái)車上設(shè)置有專門的拱架安裝設(shè)備，不僅拱架安裝方便，而且節(jié)省人力。5、多功能鉆孔臺(tái)車具有吊機(jī)功能。在多功能鉆孔臺(tái)車上設(shè)有起吊設(shè)備，可以吊運(yùn)隧

5、道施工所要的不同材料。一車多用。6、多功能鉆孔臺(tái)車上風(fēng)管，水管，電線，照明等布置合理有序，美觀大方，方便操作。防水板鋪設(shè)臺(tái)車目前，我國(guó)在防水板鋪設(shè)作業(yè)中，普遍采用簡(jiǎn)易焊接臺(tái)架，使用中施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，存在安全隱患，防水板鋪設(shè)困難，很難達(dá)到規(guī)范要求。為了解決這些問(wèn)題，從機(jī)械化和自動(dòng)化的角度出發(fā)，我們先后研制了兩代防水板鋪設(shè)臺(tái)車。目前，第二代防水板臺(tái)車基本實(shí)現(xiàn)了防水板鋪設(shè)自動(dòng)化的要求，鋪設(shè)裝置到工作面的距離可調(diào)，方便防水板鋪設(shè)與焊接。1.工人勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低，防水板鋪設(shè)臺(tái)車與簡(jiǎn)易臺(tái)車相比能顯著降低施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度。使用簡(jiǎn)易臺(tái)車的時(shí)，土工布和防水板都是由裝載機(jī)配合，由工人搬到臺(tái)車頂層平臺(tái)鋪開(kāi)，需要

6、多人配合鋪開(kāi)、調(diào)整位置。并且，簡(jiǎn)易臺(tái)車平臺(tái)層間距和平臺(tái)與初襯面距離不合理，防水板的位置調(diào)整和固定比較費(fèi)力。防水板鋪設(shè)臺(tái)車有防水板鋪設(shè)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)土工布和防水板的鋪設(shè)自動(dòng)化，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)作為自動(dòng)控制的作業(yè)平臺(tái)，能夠沿初襯環(huán)面旋轉(zhuǎn)，使土工布和防水板的定位、鋪設(shè)、焊接更加方便，省力。2.需要同時(shí)施工工人數(shù)量減少。使用簡(jiǎn)易臺(tái)車時(shí)，由于整個(gè)防水板的鋪設(shè)過(guò)程都是由人工完成，需要同時(shí)配合的工人多，效率低。防水板鋪設(shè)臺(tái)車在防水板的起吊、調(diào)整、鋪設(shè)過(guò)程由鋪設(shè)裝置和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)輔助實(shí)施，減少了配合人數(shù)。在使用簡(jiǎn)易臺(tái)車的時(shí)候一般需要56人，而且在防水板的起吊和臺(tái)車行走時(shí)還需裝載機(jī)配合，而使用防水板鋪設(shè)臺(tái)車時(shí)，僅需要3個(gè)人

7、，無(wú)需裝載機(jī)配合。一般情況下，使用防水板臺(tái)車時(shí)，由1個(gè)人控制鋪設(shè)裝置和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，掌握好鋪設(shè)裝置和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)之間的距離，以便于鋪設(shè)工作的進(jìn)行，另外兩個(gè)人進(jìn)行防水板的固定和焊接工作，工作效率較高。3.完成一板防水板鋪設(shè)需要工時(shí)少。雖然在使用簡(jiǎn)易臺(tái)車和防水板鋪設(shè)臺(tái)車的時(shí)候，防水板的鋪設(shè)和焊接需時(shí)基本相同，防水板鋪設(shè)臺(tái)車需時(shí)較短，在加快防水板鋪設(shè)的進(jìn)度上效果有限，但是，由于防水板鋪設(shè)臺(tái)車需要同時(shí)工作的人數(shù)較少，因此，使用防水板臺(tái)車所需工時(shí)少，效率高。4.防水板位置調(diào)整、固定、焊接較方便，防水板鋪設(shè)效果明顯提高。由于防水板臺(tái)車有自動(dòng)化的鋪設(shè)裝置和作業(yè)平臺(tái)的輔助，防水板的展開(kāi)可以自動(dòng)進(jìn)行，防水板的位置調(diào)整則

8、可以通過(guò)臺(tái)車的定位和鋪設(shè)裝置上的調(diào)節(jié)裝置調(diào)整。防水板的固定在防水板的展開(kāi)過(guò)程中由工人隨旋轉(zhuǎn)平臺(tái)固定，操作較為方便。防水板的焊接在防水板固定之后，有人工隨旋轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行焊接，操作也較為方便。由于，防水板鋪設(shè)的整個(gè)過(guò)程中，各個(gè)環(huán)節(jié)的操作比較方便，出現(xiàn)漏焊、防水板局部焊穿的現(xiàn)象比較少，焊接效果明顯提高。5.工作安全系數(shù)高。防水板鋪設(shè)臺(tái)車，有完整的液壓和電路布置，油管線路和電線路互不干擾，電氣控制線路有安全保護(hù)裝置和規(guī)范的操作裝置，可以避免漏電、觸電事故的發(fā)生。臺(tái)車固定平臺(tái)有護(hù)欄和護(hù)梯，方便施工人員上下，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)有自鎖裝置，可以保證施工人員的安全。6.防水板臺(tái)車有橫移裝置，可以調(diào)整臺(tái)車與初襯面之間的距離

9、，保證臺(tái)車在整過(guò)隧道中順利通過(guò)。混凝土濕噴機(jī)械手天平山隧道出口為單洞雙線隧道，設(shè)計(jì)時(shí)速為250km 。洞身基巖以砂巖為主，局部夾頁(yè)巖，受附近區(qū)域性斷層影響，段內(nèi)多發(fā)育次級(jí)小型構(gòu)造，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，完整性較差。天平山隧道出口段全長(zhǎng)2374m，設(shè)計(jì)V級(jí)圍巖274m，IV級(jí)圍巖690m，級(jí)圍巖1410m。采用全斷面或三臺(tái)階鉆爆法施工，所有初期支護(hù)采用C25濕噴混凝土。天平山隧道出口于今年七月份引進(jìn)Sika-PM500PC濕噴機(jī)械手，主要承擔(dān)隧道初期支護(hù)的混凝土噴射任務(wù)。到目前為止，已工作60余循環(huán)，完成工作量3100余方。待機(jī)械手工作穩(wěn)定后，統(tǒng)計(jì)工作循環(huán)40次，完成工作量2111m3，回彈14.2

10、1%，速凝劑每千克水泥添加量0.399kg。在統(tǒng)計(jì)期間，平均每循環(huán)完成工作量53m3，平均每循環(huán)耗時(shí)5.7小時(shí)，在正常情況下完成10m3混凝土的噴射所需時(shí)間2226分鐘。從目前統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)來(lái)看，在回彈量方面與干噴相比顯著下降 ，與傳統(tǒng)的濕噴機(jī)相比也有所下降，在快速性方面，與傳統(tǒng)干濕噴機(jī)相比，優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在初期支護(hù)上。單純從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)方面看機(jī)械手的效率優(yōu)勢(shì)并沒(méi)有得到充分發(fā)揮，然而，機(jī)械手的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)并沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)，影響機(jī)械手作業(yè)效率的因素有很多，在解決了諸多因素之后，合理組織施工，其優(yōu)勢(shì)將會(huì)越來(lái)越明顯。在施工安全方面一采用砼噴射機(jī)械手進(jìn)行濕噴作業(yè)時(shí)，作業(yè)人員通過(guò)該砼噴射機(jī)械手配備的遙控機(jī)械手實(shí)現(xiàn)了對(duì)砼

11、噴射機(jī)械手的遙控控制，從而可以使機(jī)械手伸縮到掌子面進(jìn)行施工，而作業(yè)人員和機(jī)器可停留在已完成初期支護(hù)的位置進(jìn)行濕噴作業(yè)，以此避免了在傳統(tǒng)施工工藝中，人員與濕噴機(jī)械均要在暴露在尚未進(jìn)行支護(hù)的圍巖下進(jìn)行作業(yè)，對(duì)機(jī)械設(shè)備和施工人員存在著很大的安全隱患；采用砼噴射機(jī)械手，幾乎沒(méi)有粉塵，作業(yè)人員作業(yè)環(huán)境很好，佩戴防塵口罩即將防止對(duì)人員產(chǎn)生職業(yè)傷害。傳統(tǒng)施工工藝作業(yè)面周圍粉塵特別大，即便作業(yè)佩戴防護(hù)口罩，仍無(wú)法避免職業(yè)病傷害，矽肺病的陰影仍籠罩在每一個(gè)作業(yè)人員，作業(yè)人員職業(yè)健康無(wú)法保障。在施工成本方面的比較一臺(tái)砼噴射機(jī)械手噴射支護(hù)施工只需要3人操作在一小時(shí)就能完成20m3以上砼，砼噴射的回彈量一般可以控制在

12、6以內(nèi).能源消耗每小時(shí)只需140度電，傳統(tǒng)的人工(噴射)支護(hù)，一臺(tái)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備施工需要6個(gè)人，每小時(shí)噴射砼僅為3m3，3臺(tái)傳統(tǒng)機(jī)械(噴射)設(shè)備需要2臺(tái)120KW 20 m3的電動(dòng)空壓機(jī)，砼噴射回彈量一般在35以上，在噴射同等量的砼的情況下，傳統(tǒng)施工工藝的能源消耗和配件材料消耗是機(jī)械化配套施工能源消耗的5倍以上；Sika-PM500 PC砼噴射機(jī)械手進(jìn)行噴射砼作業(yè)，施工效率是普通濕噴機(jī)的8-10倍，每個(gè)開(kāi)挖循環(huán)節(jié)省6-7個(gè)小時(shí)。Sika-PM500PC濕噴機(jī)采用液態(tài)添加劑計(jì)量輸送裝置，能夠精確地添加速凝劑用量，噴頭安裝紅外線距離感應(yīng)器，保證了噴頭到噴射面始終控制在0.8米，有效保證了噴射混凝土強(qiáng)

13、度和質(zhì)量。作業(yè)時(shí)，施工人員處于已完成初期支護(hù)的位置，采用機(jī)械手伸縮到掌子面進(jìn)行施工，即使掌子面突發(fā)塌方也不會(huì)威脅到施工人員。移動(dòng)仰拱棧橋施作仰拱對(duì)掘進(jìn)干擾大一直是國(guó)內(nèi)隧道鉆爆法施工中未能很好解決的一大難題。目前，大多數(shù)鉆爆法施工的隧道采用半側(cè)施作或簡(jiǎn)易棧橋的方法進(jìn)行仰拱施工。但是由于傳統(tǒng)棧橋采用的是固定結(jié)構(gòu)，適應(yīng)性、靈活性差，不但仰拱施工質(zhì)量難以控制，而且開(kāi)挖、襯砌不能同步進(jìn)行，導(dǎo)致勞動(dòng)強(qiáng)度高、安全事故頻發(fā)、功效非常低，大大影響了隧道施工速度。施工企業(yè)為了完成任務(wù)，不得不在隧道狹小的空間里密集配備資源，單一推進(jìn)掌子面掘進(jìn)的同時(shí)，無(wú)法很好的兼顧其他作業(yè)面的良好進(jìn)展，導(dǎo)致二次襯砌的跟進(jìn)難以保證。為

14、實(shí)現(xiàn)高速快捷、減少施工干擾、加快施工進(jìn)度、降低工程造價(jià)的目標(biāo)，解決這個(gè)難題，許多單位都相繼試制了各種各樣的移動(dòng)棧橋，以不間歇、循環(huán)施工為目的，設(shè)計(jì)并制造出了可移動(dòng)式仰拱棧橋。棧橋犧牲一部分有效長(zhǎng)度，后部增加配重的方式，使棧橋前端呈懸臂；棧橋前部無(wú)需著地即可行走，當(dāng)爆破時(shí)棧橋后退到安全場(chǎng)所，爆破完成后棧橋懸臂跨過(guò)開(kāi)挖部位就位；無(wú)需像其他棧橋那樣倒碴。配重全部放在隱形位置，不影響棧橋的整體視覺(jué)效果。棧橋采用觸摸屏遙控器控制，直觀性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單、明了；由plc中央處理器控制各個(gè)動(dòng)作的連續(xù)進(jìn)行；1.1米為一個(gè)行程，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定的行程時(shí)，傳感器接通；plc控制橋架起升油缸起升，到達(dá)預(yù)定的高度時(shí)，傳感器接通

15、；plc控制控制行走油缸反向動(dòng)作，滑靴復(fù)位，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定位置時(shí)，傳感器接通；plc控制橋架起升油缸下降并收回，當(dāng)橋架落地，起升油缸升到預(yù)定的位置時(shí)，傳感器接通，下一行程開(kāi)始。如此往復(fù)，棧橋自動(dòng)行走。棧橋采用滑靴和連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，降低了棧橋高度。采用了最新的稀土合金材料，抗壓強(qiáng)度達(dá)到了120MPa，摩擦系數(shù)為0.06，耐磨性能優(yōu)越。在工廠試驗(yàn)行走了200米，拆解檢查發(fā)現(xiàn)加工的刀紋還在，證明該材料耐磨性能優(yōu)越。移動(dòng)仰拱棧橋的成功使用，減少了掌子面開(kāi)挖施工運(yùn)輸和仰拱施工之間的干擾，掌子面的工裝料具可以從棧橋上通過(guò)，不影響棧橋下部的仰拱施工；同時(shí)，棧橋的跨度大，為仰拱施工提供了作業(yè)工作面和工作空間，可以有效

16、地組織起流水施工，提高施工效率。移動(dòng)棧橋易于拼裝，施工中行走靈活，移動(dòng)就位方便，提高功效。棧橋采用型鋼加工制作的仰拱棧橋，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全可靠，施工安全性高?？偨Y(jié)天平山隧道出口機(jī)械化配套可以提高鐵路施工效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高隧道施工機(jī)械化程度，保證隧道施工安全?？梢越鉀Q以下幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：效率問(wèn)題、環(huán)保問(wèn)題、安全問(wèn)題、經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題、設(shè)備與設(shè)備間工序與工序間有效銜接問(wèn)題?？梢砸劳许?xiàng)目來(lái)推進(jìn)，盡快形成規(guī)模，盡快投入使用。 總之，通過(guò)公司全體員工在機(jī)械化配套方面的深入研究與反復(fù)實(shí)踐機(jī)械化配套施工方案在長(zhǎng)洪嶺隧道得到了有機(jī)配合和發(fā)揮，使天平山隧道出口成為了貴廣鐵路的一個(gè)亮點(diǎn)之一。完善我國(guó)軟硬巖隧道全斷面和臺(tái)階法施工的全工序作業(yè)線的機(jī)械化，盡快建立起了合理的設(shè)備配套、協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制，形成一套完整的具有理論指導(dǎo)、設(shè)備配套齊全且具有廣泛適應(yīng)性以及工法完善的機(jī)械化體系，以解決我國(guó)鐵路修建技術(shù)方面的設(shè)備配套及國(guó)產(chǎn)化問(wèn)