南昆鐵路米花嶺隧道機械化施工與設備配套

1、機械化施工南昆鐵路米花嶺隧道機械化施工與設備配套 鐵道部武漢工程機械研究所 蔣謨春摘要 :介紹了南昆鐵路米花嶺隧道工程施工挖 、 裝 、 運 , 噴錨支護 , 混凝土襯砌作業(yè)等主要施工作業(yè)線機 械化施工與施工設備配套的情況及特點 , 。關鍵詞 : 單線隧道 機械化施工 設備配套1 工程概況鄉(xiāng)境內(nèi) ,程 。 隧道穿越地層為泥巖 、 砂巖夾泥巖 , 按圍巖 劃 分 為 、 、三 類 。其 中 類 圍 巖 為 1103m , 占 12%; 類圍巖為 3765m , 占 40%; 類圍巖為 4520m , 占 48%。其中大斷層有 3條 , 小斷層有 16條 。米花嶺隧道按照新奧法原理進行設計與施 工

2、 , 初期支護以噴 、 錨 、 網(wǎng)為主 , 輔以超前小導管 與鋼支撐 , 二次襯砌為復合式襯砌結(jié)構(gòu)形式 , 在 初期支護與二次襯砌之間設置防水層 。米花嶺 隧道線路縱斷面為單面坡 , 坡度為 4. 80 。隧 道進 、 出口兩端工區(qū)均設有平行導坑 , 平行導坑 超前開挖 , 隧道中部設有兩座斜井 。米花嶺隧道工程于 1992年 11月開工 , 計劃 1996年 12月底竣工 , 現(xiàn)已于 1996年 8月提前 完工 。 隧道進口端由鐵道部第二工程局承擔施 工 , 出口端由鐵道部隧道工程局承擔施工 。 2 施工方法與施工設備配套2. 1 主要施工方法與配套模式米花嶺隧道按照新奧法原理進行施工 ,

3、正洞 主要采用鉆爆法 、 全斷面開挖 、 噴錨支護 、 模注混 凝土二次襯砌的施工方法 , 施工組織與施工設備 均采用有軌運輸施工的配套模式 。模注混凝土 二次襯砌施工作業(yè)與掘進開挖施工采取平行作 業(yè)方式 ; 運輸與出碴施工利用平行導坑作為運行 通道 ; 軌道運輸線進口端工區(qū)采用 24kg/m 鋼kg/m 鋼軌鋪設 , 軌 m ; 施工通風采用管道式強制通風方 案 。2. 2 主要機械化施工作業(yè)線與施工設備配套 米花嶺隧道工程施工 , 按其機械化施工組織 要求及施工設備配套模式主要有挖 、 裝 、 運施工 作業(yè)線 , 噴 、 錨支護施工作業(yè)線 , 模注混凝土二次 襯砌施工作業(yè)線以及隧道施工通風

4、 、 施工排水等 輔助施工作業(yè)線 。各條機械化施工作業(yè)線的特 點與主要施工機械設備配套情況如下 :2. 2. 1 挖、 裝 、 運施工作業(yè)線及設備配套米花嶺隧道正洞開挖采用軌行門架式全液 壓鑿巖臺車鉆孔 , 光面爆破 , 全斷面開挖 ; 采用軌 行立爪式裝碴機裝碴 ; 采用梭式礦車出碴運輸 、 電瓶牽引機車牽引運行 。挖 、 裝 、 運施工作業(yè)線 施工設備配套情況見表 1。表 1 挖、 裝、 運施工作業(yè)線機械設備配套表設備名稱 型號 規(guī)格 制造廠家 主要用途 軌行門架式鑿巖臺車 T H586-5四臂二籃鐵五局機械廠阿特拉斯公司鉆孔 軌行立爪式裝載機 L Z-120120m 3/h 南昌通用機械

5、廠裝碴 電瓶牽引機車 SL B1212t日本丸矢株式會社牽引 電瓶牽引機車CDX T 1-1212t貴州六盤水煤機廠牽引 梭式礦車 S 1414m 3江西礦山機械廠運碴 梭式礦車 S 8D 8m 3江西礦山機械廠運碴 開挖采用軌行門架式全液壓鑿巖臺車鉆孔 , 光面爆破 。 軌行門架式全液壓鑿巖臺車配備有 4個工作鉆臂 , 2個工作吊籃 , 臺車腹下凈空寬度 為 2. 5m , 高 度 為 3. 2m , 臺 車 運 行 軌 距 為 2967m m 。 臺車開挖高度可達 9. 5m , 寬度可達 53第 14卷 (總第 66期 筑路機械與施工機械化 1997. 1 10. 4m , 鉆孔深度為

6、4m , 鉆孔孔徑可為 32m m 、 48m m 、 102m m 。軌行門架式鑿巖臺車采用全 液壓驅(qū)動 , 可自行進出開挖掌子面 。 裝運碴施工 機械 、 噴錨支護施工機械可以順利地在門架式鑿 巖臺車的腹下通過 。門架式鑿巖臺車可以完成 全斷面劃線 、 鉆孔 、 裝藥 、 安裝錨桿等工序施工 , 實現(xiàn)一機多能 , 有利于減少開挖掌子面施工機械 設備的配備數(shù)量 , 減少施工干擾 , 提高施工效率 。裝碴施工采用 L Z -120型軌行立爪式裝碴 機作業(yè) 。 在開挖掌子面鋪設雙股軌道線 , 采用 2臺立爪式裝碴機平行作業(yè)、 方式 。 度要求 , 相互干擾 。S 14型 14m 3梭式礦車 ,

7、其特 點是裝滿系數(shù)高 , 可以實現(xiàn)連續(xù)裝載 、 轉(zhuǎn)載或卸載 , 可以實現(xiàn)正面卸碴 , 也能側(cè)面卸碴 , 給裝卸碴施工作業(yè)帶來方便 , 不需要配備專用的轉(zhuǎn)載與卸 載設備 。牽引機車采用 12t 電瓶牽引機車 , 出碴運輸施工時 , 采用一臺 12t 電瓶牽引機車牽掛一輛 14m 3重載梭式礦車組列運行的方式 。電瓶牽引機車的顯著特點是對施工環(huán)境無排氣污染等公害 , 操作方便 。與普通內(nèi)燃機車牽引設備相 比 , 可以有效地降低洞內(nèi)空氣污染的程度與施工 通風的難度 , 降低施工通風成本費用 。2. 2. 2 噴 、 錨支護施工作業(yè)線及設備配套噴 、 錨支護施工時 , 噴射混凝土采用瑞典 A L IV

8、 A -285濕噴機和遙控噴射機械手進行作 業(yè) ; 洞外由混凝土攪拌機拌制好干混合料 , 通過電瓶車牽引梭礦車向洞內(nèi)送料 , 電動空壓機供風 , 所有設備均安放在同一輛軌行式平板車上 ,與電瓶車 、 梭礦共同組成噴射列車 。 錨桿孔采用 門架式鑿巖臺車鉆眼 , 氣壓式牛角泵注漿 。 噴錨 支護施工作業(yè)線主要機械設備配套見表 2。表中 A L IV A -285濕噴機為瑞典 A L IV A 公司生產(chǎn)的一種混凝土噴射機械 , 是一種技術(shù)性 能比較先進的干 、 濕兩用機 , 能夠從濕式噴射方 式轉(zhuǎn)換為干式噴射 。該機在米花嶺隧道做濕噴 應用時效果良好 , 易操作 、 粉塵少 、 回彈量少 , 而

9、且可以大大降低勞動強度 , 是噴錨支護施工作業(yè) 線上的主要施工設備 。表 2 噴錨支護施工作業(yè)線機械設備配套表設備名稱 型號規(guī)格制造廠家主要用途 濕式噴射機 A L IV A -28520m 3/h 瑞典阿 噴錨 機械手 A L IV A -305305瑞典阿 利瓦公司 噴錨 混凝土攪拌機 J ZM 750750L 鄭州西湖 機械廠 干料攪拌 電瓶牽引機車 SL B 1212t 牽引 S 4m 3運輸干料-4. . 煤機廠 運輸干料V F -99m 3廣西柳州 壓縮機總廠送風 2. 2. 3 模注混凝土襯砌施工作業(yè)線與施工設備 配套在模注混凝土襯砌施工時 , 采用水泥 、 砂 、 石 料自動計

10、量的混凝土拌和樓生產(chǎn)混凝土濕料 。 采用電瓶牽引機車牽引 , 軌行式混凝土攪拌輸送 罐車運輸 , 混凝土輸送泵灌注 。 采用全斷面模板 臺車進行拱墻整體一次模筑 ?；炷烈r砌施工作業(yè)線主要機械設備配套見表 3。表 3 混凝土襯砌施工作業(yè)線機械設備配套表 設備名稱 型號 規(guī)格 制造廠家 主要用途 混凝土 攪拌站 M 3027m 3/h 意大利 西發(fā)公司 拌和混凝土斗式提升機 T H -1616m 3南寧市建 材設備廠 提升砂石料 混凝土攪拌機 J ZM 7507501鄭州西湖 機械廠 改制備用 電瓶牽引機車 SL B 1212t 日本 牽引運輸 軌行式混凝 土輸送車 A CL -6066m 3日

11、本 運送 混凝土 混凝土 輸送泵 HB -6060m 3夾江水工 機械廠泵送 混凝土 軌行式模 板臺車DM F -19m 自制 模注 混凝土2. 3輔助施工作業(yè)線與施工設備配套 2. 3. 1施工排水 進口工區(qū)為反坡 , 施工排水采用潛水泵 (污 水泵 和排水管道進行強制式排水 。 每 400m 左右設置集水坑抽排入水倉后由泵站排出洞外 。出口方向工區(qū)為順坡 , 施工排水采用排水溝自然 排水至洞外 。 2. 3. 2 施工通風63 Vol. 14(Serial No. 66 Road Machinery &Construction Mechanization No. 11997施工通風

12、采用管道式通風方式 。施工通風 主扇采用 M FA 100P 2-S C 3型軸流式通風機 , 通風量為 1000m 3/m i n , 風壓為 5000Pa 。局扇 采用 JB T 62-2型 礦 井 式 通 風 機 , 通 風 量 為 390m 3/m i n , 風壓為 3200Pa 。通風管道采用直 徑 800m m 的膠質(zhì)風管與直徑 800m m 的鐵皮風 管 。 膠質(zhì)風管采用拉鏈式接頭 , 鐵皮風管接頭采 用橡膠管墊圈 。3 施工進度米花嶺隧道正洞采用全斷面開挖 , 其開挖斷 面約為 48m 2,8m , 。斷面開挖, 開挖與襯 砌施工實行平行作業(yè) , 開挖采用了門架式全液壓 鑿巖

13、臺車鉆孔 , 光面爆破 ; 裝碴運輸施工采用 “ L Z -120型立爪式裝碴機 -S 14型 14m 3梭式 礦車 -12t 電瓶牽引機車” 配套應用方案 ; 混凝 土襯砌施工采用了整體移動式襯砌模板臺車等 , 確保了施工的順利進行 , 有效地提高了掘進施工 速度 , 縮短了掘進施工循環(huán)作業(yè)時間 。 在正常施 工條件下 , 平均每天可完成兩個掘進施工循環(huán) 。 單口開挖平均月進尺可達 180m , 單口平均月成 洞能力可達 120m 以上 , 使國內(nèi)單線鐵路長隧道 工程的施工速度達到了一個新的高度 。米花嶺 隧道正洞開挖掘進施工作業(yè)循環(huán)時間見表 4。 表 4 米花嶺隧道正洞開挖掘進施工正常作業(yè)

14、循環(huán)時間項目循環(huán)作業(yè)時間 (h 準備面錨桿掛網(wǎng)噴混 凝土全斷面開挖 0. 50. 51. 52. 02. 00. 50. 51. 56. 00. 5. 5全斷面擴大 0. 50. 51. 51. 51. 50. 50. 51. 54. 00. 5. 54 提高單線鐵路長隧道裝運碴施工機械配套生 產(chǎn)能力的措施米花嶺隧道工程機械化施工的水平達到了 一定的程度 , 在施工機械設備配套應用方面取得 了一些成功的經(jīng)驗 , 有效地提高了我國單線鐵路 長大隧道工程施工進度 。但就目前的施工進度 來說 , 按照我國鐵路隧道建設 “ 九五” 規(guī)劃提出的 目標要求并與國外先進水平相比較 , 仍然存在一 定的差距

15、。 對于單線鐵路長大隧道工程施工來 說 , 其機械化施工的整體水平有待進一步提高 , 施工機械設備的綜合配套生產(chǎn)能力還比較低 , 是 整個隧道機械化施工過程中的一個薄弱環(huán)節(jié) 。 其主要原因是由于當時國產(chǎn)的軌行式隧道裝運 碴機械設備單機的生產(chǎn)能力低 , 不能滿足隧道工 程機械化施工配套的要求, 裝運碴, , 實現(xiàn)多 。針對米花嶺隧道工程裝運碴機 械設備配套的現(xiàn)狀以及單線鐵路長大隧道工程 施工的進度要求 , 對提高單線鐵路長隧道施工裝 運碴機械綜合配套生產(chǎn)能力 , 提出以下幾點改進 措施 。4. 1 以往在單線隧道工程施工中裝碴作業(yè)時 , 在開挖掌子面鋪設雙軌 , 采用兩臺 L Z 120型軌 行

16、立爪式裝碴機裝碴的施工方法 , 是由于當時國 產(chǎn)軌行式裝碴機械產(chǎn)品的生產(chǎn)能力低 、 裝載寬度 窄 , 單機作業(yè)不能滿足施工要求而采用的施工方 法 。 采用這種裝碴施工方法 , 兩臺裝碴機同時作 業(yè)時 , 相互之間存在著比較嚴重地干擾現(xiàn)象 , 實 際生產(chǎn)效率也比較低 。為了有效地提高單線鐵 路長隧道工程施工裝碴作業(yè)的速度 , 裝碴施工應 用 大 能 力 的 裝 碴 機 械 , 其 生 產(chǎn) 能 力 應 大 于 200m 3/h , 裝載作業(yè)寬度應在 6m 以上 。目前 , 國內(nèi)生產(chǎn)的 ZDL 250型多功能裝載機 , 德國產(chǎn) I TC 312型 挖 掘 裝 載 機 , 其 生 產(chǎn) 能 力 可 達

17、250m 3/h , 裝載寬度不受開挖掌子面施工條件 限制 , 是一種比較理想的隧道施工裝碴設備 , 可 以在單線鐵路長大隧道工程施工中配套采用 。 4. 2 采用大容量梭式礦車組列與搭接運行出 碴 。 梭式礦車的最大特點是可以實現(xiàn)自行轉(zhuǎn)載 與卸載作業(yè) , 裝滿系數(shù)高 , 施工方便 。 目前 , 國產(chǎn) 的 S D 14型梭式礦車具有可搭接運行功能 , 裝載 容積為 14m 3, 載重為 26t , 可在單線鐵路長隧道 工程施工中配套采用 。在國內(nèi)盤道嶺隧洞施工 中 , 日本人使用裝載容量為 25m 3的梭式礦車出 碴 , 值得我們借鑒 , 國內(nèi)應開發(fā)此類大容量的梭 73第 14卷 (總第 66

18、期 筑路機械與施工機械化 1997. 1 式礦車 , 以滿足隧道工程施工的配套需要 。 4. 3 采用大容量斗車組列運輸出碴 , 同時配備 與之相適應的橋式轉(zhuǎn)載機和翻車機等設備配套 應用 。 4. 4 采用大噸位電瓶牽引機車和低污染內(nèi)燃牽 引機車為出碴列車牽引動力 。 目前 , 國產(chǎn) 12t 電 瓶牽引機車的牽引能力偏低 , 不能滿足重載運輸 牽引能力的要求 。國內(nèi)應盡快研制開發(fā) 16t 電 瓶牽引機車 , 25t 低污染內(nèi)燃牽引車等大噸位牽 引機車產(chǎn)品 , 以適應單線鐵路長大隧道重載運輸 出碴牽引設備配套的需要 。 4. 5 , 。特別是隨著大型裝運碴機械的應用 , 要提高運行速度和運載能力

19、 , 對 運輸軌道線路的要求更高 。 目前 , 單線鐵路隧道 施工運輸軌道線所采用的 762m m 軌距與使用 的 24kg/m 鋼軌已顯得有些不堪重負 , 施工時 , 運載設備掉道的現(xiàn)象常有發(fā)生 , 嚴重影響隧道施 工的正常進行 。針對單線鐵路長隧道有軌運輸 施工的特點和施工要求 , 軌道運輸線應當采用重 軌鋪設 、 加大軌距 。應當盡可能地采用 900m m 軌距 , 四軌三線制 , 38kg/m 或 43kg/m 重型鋼 軌 。 從根本上改變和提高軌道運輸線的鋪設質(zhì) 量 , 確保出碴運輸車能夠快速 、 穩(wěn)定地運行 。 5 結(jié)語, , , 在制定 , 的要求 , 使先進的施工技術(shù)與施工機械

20、緊密地相 結(jié)合 , 應綜合考慮各方面的因素 , 提高施工機械 設備的配套生產(chǎn)能力 , 提高隧道工程施工整體機械施工水平 。米花嶺隧道工程機械化與施工設 備配套應用的成功經(jīng)驗值得借鑒 。作者地址 :(430062 湖北省武漢市武昌徐東路 13號收稿日期 :1996. 12. 16用瞬態(tài)沖擊頻譜分析法測定路基的壓實度由西安公路交通大學研制成功的一種先進的快速檢測路基壓實度的測量儀器日前已通過鑒定。 該儀器由于運用了 S -G 水滯頻率 , 因此在工地現(xiàn)場不測土的含水量情況下 , 用瞬態(tài)沖擊 頻譜分析的方法 , 可快速、 無損、 定量地測出路基的壓實度 , 并現(xiàn) 場顯示和打印測量結(jié)果。這種運用 S

21、-G 水滯頻率快速測出 路基壓實度的儀器 , 在國際和國內(nèi)屬首創(chuàng)。路基壓實度快速測定儀主要特點如下 :1、 現(xiàn)場不測土的水份情況下 , 可定量測出路基土的干密度 和壓實度 ;2、 壓實度檢測快速、 無損 , 測一個點只需 23mi n , 比環(huán)刀 法、 灌砂法提高工效 2030倍 ;3、 儀器結(jié)構(gòu)簡單 , 攜帶、 操作方便 ; 4、 測量準確性等同或優(yōu)于環(huán)刀法 , 精度為 ±1. 5%。該儀器不但用于高等級公路路基壓實度的現(xiàn)場檢測 , 也可 用于機場、 碼頭、 水壩、 房屋建筑等土基壓實度的現(xiàn)場檢測。(顧炳其 Y ZJ 20型鉸接式 、 Y Z K 20型凸塊式振動壓路機通過鑒定由云

22、南公路機械廠承接研制的交通部 “ 八五” 行業(yè)聯(lián)合科技攻關項目 Y ZJ (K 20型鉸接 (凸塊 式振動壓路機 , 于 1996年 7月 29日通過鑒定 , 獲準批量生產(chǎn)。這兩種壓路機均屬超重型振動壓路機 , 技術(shù)含量高 , 結(jié)構(gòu)新 穎、 簡潔、 先進合理 , 全液壓、 雙輪驅(qū)動、 雙頻雙振幅振動、 無級變 速 , 采用國際上先進的電液比例控制技術(shù) , 在系統(tǒng)內(nèi)設壓力斷 流、 過熱自動清洗和可靠性極高的集驅(qū)動、 制動為一體的 GFT 裝置 , 設有油溫、 油污、 水溫、 燃油量多項自動報警裝置 , 功能完善、 性能可靠。 前、 后車質(zhì)量分配為國際優(yōu)化的分配比 (6 4 , 充 分地利用了壓路機自身質(zhì)量對壓層進行碾壓。 標準化、 系列化、 通用化和機、 電、 液一體化程度高。 主要性能達到國內(nèi)同類產(chǎn)品 先進水平和國外 80年代末 90年代初同類產(chǎn)品水平。 填補了國 內(nèi) 20t 級光面輪、 凸塊輪振動壓