隧道施工人員組織和機(jī)械設(shè)備配置

1、（喬紅彥）中鐵十一局渝萬鐵路土建6標(biāo)項目二分部二。一四年七月 重慶萬亦隧道施工人員組織和機(jī)械設(shè)備配置一、工程概況渝萬二分部起止里程為D1K226+993.1異D1K239+982線路全長12.977km,其中隧道7座，合計11.200km,隧道占比為86.3%,共需要 開設(shè)11個掌子面進(jìn)行掘進(jìn)，點多面大，工期比較緊，為滿足施工技術(shù)要 求，確保施工質(zhì)量和人身安全，需要根據(jù)工期進(jìn)度合理安排隧道的施工 人員組織和機(jī)械設(shè)備的配置，做到配置先進(jìn)，安全可靠，節(jié)能環(huán)保。根據(jù)設(shè)計圖紙，渝萬鐵路設(shè)計時速為 250km,有效凈空面積92 m2, 線間距4.6m,圍巖級別為田V級。以IV級圍巖為例，開挖凈寬14.2

2、2m, 凈高12.23m (未計沉降量)，每斷面土石方為141n3,斷面較大，按照設(shè) 計，采用上下臺階法開挖。通用的雙線鐵路隧道月進(jìn)度指標(biāo)為m級 120m IV級70m V級40m我們將按照這個指標(biāo)進(jìn)行計算分析和資源配置。高速鐵路隧道大部分屬于山嶺隧道， 一般均是采用鉆爆法施工。鉆 爆法對地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)、開挖成本低，特別適合于堅硬巖石隧道、破 碎巖石隧道及大量短隧道的施工，所以是隧道掘進(jìn)的主要手段。和掘進(jìn) 機(jī)施工法相比，鉆爆法具有以下優(yōu)點：適用范圍廣；設(shè)備資源投入 少，施工準(zhǔn)備期短；圍巖及地質(zhì)變化后能及時調(diào)整；施工組織管理 相對單純。二、配置原則隧道施工機(jī)械配置應(yīng)根據(jù)隧道長度、斷面大小、輔助

3、坑道設(shè)置、地 質(zhì)條件、施工方法、工期要求等綜合因素進(jìn)行配置，需滿足以下原則(1)施工機(jī)械配置須與施工方法相配套，與施工工期相適應(yīng)；(2)施工機(jī)械配置的生產(chǎn)能力應(yīng)大于均衡施工能力，均衡施工能力大于施工進(jìn)度指標(biāo)要求(3)施工機(jī)械配置應(yīng)注重科學(xué)發(fā)揮機(jī)械的總體效率；(4)施工機(jī)械應(yīng)有備用設(shè)備；(5)優(yōu)選排污達(dá)標(biāo)、噪音小的機(jī)械。進(jìn)入隧道施工的機(jī)械，盡可能 的優(yōu)先選用電力機(jī)械(6)隧道施工機(jī)械管理人員應(yīng)進(jìn)行專門培訓(xùn)， 特種機(jī)械操作持證上 崗。三、超前鉆探在進(jìn)行隧道開挖之前，須進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報，像TSR地質(zhì)雷達(dá)、紅外線等，再探明前方的地質(zhì)情況后方可進(jìn)行開挖作業(yè)。施工單位需要 進(jìn)行的是 75mms前水平鉆探，

4、要求每次鉆探長度 30m搭接5m渝萬 線需要一臺專用的地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，我們選用的是RPD-180CBR多功能快速鉆機(jī)，他可以進(jìn)行管棚施工、注漿改良地質(zhì)、錨固巖體等施 工，其鉆進(jìn)速度n 5m/h,鉆完30m需要6小時，加上轉(zhuǎn)場2個小時，一天 可以鉆設(shè)2個隧道掌子面，能夠滿足全線所有隧道的施工需求。表3超前鉆探配置表序號機(jī)械(工種)規(guī)格型號單位數(shù)量備注1地質(zhì)鉆機(jī)RPD-180CBR臺1全線共用2平板車臺13操作工人個34司機(jī)個1平板車司機(jī)四、通風(fēng)供電配置在隧道開挖之前，我們需要根據(jù)洞口的地形地貌修建空壓機(jī)房、變 壓器房，高山水池，還得在洞口安裝風(fēng)機(jī)，為洞內(nèi)作業(yè)提供必需的風(fēng)水 電，滿足人員、機(jī)

5、械的呼吸與工作需求。我們以太平寨隧道出口為例進(jìn) 行風(fēng)水電配置的簡要介紹。空壓機(jī)站配置空壓機(jī)站的生產(chǎn)能力，如果按照隧道 1.5km的計算值為17m3,那他 需要5臺4L(1)-20/8型空壓機(jī)串聯(lián)，其排氣壓力為 0.8Mpa,排氣量為 20 m3/min, 一般情況下是1臺空壓機(jī)配置46把YT-28型鑿巖機(jī)(即 大家俗話說的風(fēng)槍，每分鐘耗風(fēng)量 3.34.9 m3,),最多可同時帶動30 臺風(fēng)槍同時作業(yè)，考慮人員、機(jī)械的合理高效率利用，現(xiàn)場配置20把風(fēng) 槍，45臺空壓機(jī)即可滿足需求。在隧道施工中，YT-28型鑿巖機(jī)使用 非常廣泛，其以效率高，吹洗炮孔功能強(qiáng)，轉(zhuǎn)釬力矩大而優(yōu)于同類產(chǎn)品?？諌簷C(jī)生產(chǎn)的壓

6、縮空氣壓力一般在0.70.8MPq為保證工作風(fēng)壓 不小于0.5 MPa則鋼管終端的風(fēng)壓不得小于 0.6 MPa即鋼管風(fēng)壓損失 不得超過0.10.2 MPa選擇鋼管直徑，我們一般采用的是 20cm鋼管。通風(fēng)設(shè)備配置在進(jìn)行風(fēng)機(jī)購置安裝前，我們需要先進(jìn)行計算，按照以下四種情形 取最大值算風(fēng)量（1）按洞內(nèi)同時工作的最多人數(shù)計算風(fēng)量，通常 200 m3/min能滿 足需求；（2）按同時爆破的最多炸藥計算風(fēng)量，大部分隧道采用壓入式通風(fēng)， 通常1300n3/min能滿足需求；（3）按內(nèi)燃機(jī)作業(yè)廢棄稀釋的需要計算風(fēng)量，通常1500n3/min能滿足需求；（4）按洞內(nèi)最小風(fēng)速計算，這個值一般比較小，1000n3

7、/min即可讓 施工人員正常工作；算上漏風(fēng)和摩阻系數(shù)，根據(jù)前面的計算結(jié)果，只要是風(fēng)機(jī)在正常情 況下能夠提供2000m3/min的新鮮空氣就可以滿足隧道施工所有機(jī)械人 員的正常需求，我們常見的2*110KW勺風(fēng)機(jī)參數(shù)如下，可以滿足一般隧 道的施工需求表4-1 軸流風(fēng)機(jī)的參數(shù)名稱型號速度（r/min ）技術(shù)參數(shù)風(fēng)壓（Pa）風(fēng)量（nf/min ）功率（KW軸流風(fēng) 機(jī)高速1378-535515502912110X2SDRc)-No12.5中速62924451052-196834X2低速355 1375840147516X2拉鏈?zhǔn)?軟風(fēng)管PV8 1000 mm平均百米漏風(fēng)率 0.015,摩阻系數(shù)0.02

8、,每節(jié)長度 （20m件占75減上）。20m/節(jié)或10m/節(jié)4.3供電配置隧道施工供電，包括生產(chǎn)用電（含電動機(jī)機(jī)械用電和施工照明用電） 及生活用電等。施工供電首先要確定總用電量，以便選用合適的發(fā)電機(jī)、 變壓器、各類配電開關(guān)設(shè)備和線路導(dǎo)線，以做到安全、可靠地供電、節(jié) 約用電、減少投資等。根據(jù)實踐經(jīng)驗表明，確定施工現(xiàn)場總用電量時，并不能簡單地將所 有用電設(shè)備的容量相加，因為實際生產(chǎn)中，并非所有電動設(shè)備都同時工 作，并且處于工作狀態(tài)的用電設(shè)備也不是都在額定工作狀態(tài)。對于中小 隧道（隧道長度在2km以下），可用400/230V三相四線系統(tǒng)兩端送電， 選用的導(dǎo)線斷面應(yīng)使末端電壓降不超過10%對于長隧道，如

9、洞內(nèi)用電設(shè)備不多，在選用經(jīng)濟(jì)合理的導(dǎo)線斷面后，末端電壓降未超過允許范圍 時，仍可按上述規(guī)定辦，否則應(yīng)采用6-10KV高壓送電。在線路不遠(yuǎn)處有 15KV的農(nóng)用電可以接入，我們采用 800KVA變壓器一個進(jìn)行變壓處理后 送入隧道，以滿足施工需求，鋁線采用 240mm表4-2通風(fēng)風(fēng)供電配置表序號機(jī)械（工種）規(guī)格型號單位數(shù)量備注1空壓機(jī)4L（1）-20/8臺45每洞口2鑿石機(jī)YT28臺20 303鋼管20cm米OI4軸流風(fēng)機(jī)SDR）-N?12.5臺15PVC風(fēng)管 1000 mm米6變壓器800KVA臺17鋁線2240mmm8電工、機(jī)修工人2五、開挖資源配置根據(jù)鉆爆設(shè)計，考慮最小抵抗線、周邊眼間距、裝藥

10、的不耦合系數(shù)后，我們可以計算得出上臺階炮眼m級圍巖157個，IV級圍巖161個，V級圍巖177個，下臺階炮眼田級圍巖89個，IV級圍巖95個，V級圍巖99個。我們按照炮眼數(shù)量最多的V級圍巖 177個來進(jìn)行計算。簡易鉆眼臺架YT28鑿巖機(jī)圖中是隧道施工常見的簡易鉆和 YT28氣腿式鑿巖機(jī)，我們從上臺階 的簡易鉆眼臺架可以看出，它是分三層的，頂層可容納 6臺鑿巖機(jī)，中 間層4臺，下層6臺，同時最多可容納16臺鑿巖機(jī)進(jìn)行工作，每臺鑿巖 機(jī)配置1個工人。鑿巖機(jī)各級圍巖鉆設(shè)炮眼所需時間見表 4-3;表4-3鑿巖機(jī)效率計算圍巖（上臺階）月進(jìn)度炮眼數(shù)量炮眼深度耗時（min）出級圍巖1201573.3260I

11、V級圍巖701613240V級圍巖401771.8160按照前面空壓機(jī)站的計算，我們每臺空壓機(jī)可同時帶 6臺風(fēng)槍，在上臺階只用了 16把風(fēng)槍，所以可以同時進(jìn)行下臺階和仰拱的炮眼鉆設(shè)。爆破完成后，需要進(jìn)行裝渣運(yùn)輸。裝硝機(jī)械的選擇應(yīng)使之能在開挖 斷面內(nèi)高效作業(yè)，并和運(yùn)輸機(jī)械相匹配，靈活方便，污染小，維修費(fèi)用 低。出硝量應(yīng)為開挖后的松散硝體積，裝硝數(shù)量可按下式計算（理論計 算）：V=R p XSXL式中：V一單循環(huán)爆破后石硝數(shù)量，m3;R巖體膨脹系數(shù)，一般情況下田級圍巖1.3, IV級圍巖1.6, V級圍巖1.7;P 一為超挖系數(shù)，一般采用1.151.25,我們這里取中間值1.2;L一為設(shè)計循環(huán)進(jìn)尺

12、，mS一開挖斷面面積，m2；表4-3出硝方量計算圍巖（上臺階）進(jìn)尺（n）膨脹系數(shù)R斷向面積出硝量（n3）出級圍巖3.31.368.5352.6IV級圍巖31.670.5406.1V級圍巖1.81.774.4273.2運(yùn)輸設(shè)備的配套應(yīng)首先考慮隧道施工環(huán)境的要求，根據(jù)技術(shù)條件與 經(jīng)濟(jì)條件選擇設(shè)備的型號，在滿足施工環(huán)境要求的前提下應(yīng)盡可能地選 擇運(yùn)輸方量較大的運(yùn)輸設(shè)備；在數(shù)量確定上應(yīng)保證裝硝設(shè)備隨時保持裝 殖作業(yè)，不能出現(xiàn)裝硝設(shè)備等車現(xiàn)象。根據(jù)本項目工程實際情況，隧道 洞內(nèi)出硝采用無軌運(yùn)輸方式，2n3ZL40型輪胎式裝載機(jī)裝硝，自卸汽車 運(yùn)延至棄硝場。隧道施工供電，包括生產(chǎn)用電（含電動機(jī)機(jī)械用電和施

13、工 照明用電）及生活用電等。施工供電首先要確定總用電量，以便選用合適的發(fā)電機(jī)、變壓器、各類配電開關(guān)設(shè)備和線路導(dǎo)線，以做到安全、可 靠地供電、節(jié)約用電、減少投資等。按照IV級圍巖406n3的出硝量，我們來計算需要多少的裝載機(jī)和自 卸車配合。裝載機(jī)的斗容量為2n3,工作循環(huán)時間20s,考慮必須的休息 和低負(fù)荷工作時間，每小時可裝載130n3。如果在2小時內(nèi)把硝裝上自卸車運(yùn)出隧道，則需要2臺2n3ZL40型輪胎式裝載機(jī)。我們一般采用的是20 m3的自卸車進(jìn)行出硝作業(yè)，考慮松散系數(shù)， 實際每車可裝16 m3。他的作業(yè)時間由裝車時間t1 ,負(fù)荷運(yùn)輸時間t2, 空返時間t3組成，分別計算如下2輛裝載機(jī)裝滿

14、1車需要時間的時間t1=20*60/（2*130）=9min ;從隧道到硝場按照2km計算，時速按20km/h計算，則 t2=2/20=10min ;空返時間t3,時速按30km/h計算，則t2=2/30=7min ;考慮中間可能出現(xiàn)的等待和卸車時間5min ,則t總 =9+10+7+5=31min則出硝406n3需要車輛數(shù)=406/20=26輛，考慮在3小時內(nèi)把硝出完， 則需要 26*31/（3*60）=4.8 輛=5 輛另需要配置一臺挖掘機(jī)進(jìn)行找頂排險和仰拱出硝，一般選擇225以上的挖掘機(jī)，并配置1個破碎頭，進(jìn)行欠挖的開鑿。表4-4開挖資源表序號機(jī)械（工種）規(guī)格型號單位數(shù)量備注1鑿石機(jī)YT

15、28臺20 302爆破員人13風(fēng)槍班個16 254挖掘機(jī)225以上臺1帶破碎頭5裝載機(jī)2nBZL40臺26機(jī)械司機(jī)個3特種作業(yè)人員7自卸車20 m3臺58汽車司機(jī)個5五、初支配置隧道初期支護(hù)，包括噴射混凝土、掛鋼筋網(wǎng)、立架、錨桿鉆設(shè)與注 漿，涉及到的機(jī)械設(shè)備和人員比較多，在施工過程中須合理配置，高效 率的施工，杜絕出現(xiàn)人等機(jī)、機(jī)等料、或者機(jī)械低負(fù)荷工作的情況發(fā)生。噴射混凝土采用的是濕噴機(jī)，比較好的是成都中鐵巖鋒TK500型，每小時能夠噴射混凝土 5m3, 一般要求在3小時內(nèi)把混凝土噴射完，則 需要30.1/5/3=2臺濕噴機(jī)，配合工人按照每臺3人計算則需要6人。若 是下臺階兩側(cè)同時進(jìn)行噴射混凝

16、土作業(yè)，則另需增加1臺濕噴機(jī)和3個工人才能滿足需求。表5-1混凝土噴射量計算圍巖（上臺階）進(jìn)尺（m）混凝土厚延米面積碎（m3）出級圍巖3.30.1221.7715.5IV級圍巖30.2522.3430.1V級圍巖1.80.2822.7420.6注：考慮超挖系數(shù) 1.2和回彈量50%0 25中空錨桿和0 22砂漿錨桿一般采用 YT28鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆設(shè)， 1:1的水泥漿和M20水泥砂漿均可采用HS-6注漿機(jī)，由于每循環(huán)需要的 注漿量較少，2臺即可滿足需求。表5-2初支資源配置表序號機(jī)械（工種）規(guī)格型號單位數(shù)量備注1鑿石機(jī)YT28臺20與開挖班共用序號機(jī)械（工種）規(guī)格型號單位數(shù)量備注2濕噴機(jī)巖電t T

17、K500臺33噴碎班個154立架班105注漿機(jī)HS-6臺26注漿班6六、防排水配置防排水施工主要的工作任務(wù)是進(jìn)行土工布和防水板的掛設(shè)，需要制 作一個簡易防水板臺架來配合施工，上面配置1臺卷揚(yáng)機(jī)用以提升材料, 土工布的掛設(shè)采用的是射釘槍，防水板用熱熔墊圈與土工布連接，防水 板與防水板搭接則采用爬焊機(jī)。等到防水板焊接好后要進(jìn)行氣密性實驗。表6-1防排水源配置表序號機(jī)械（工種）規(guī)格型號單位數(shù)量備注1簡易防水板臺架臺1帶卷物機(jī)2熱合焊接機(jī)臺23熱風(fēng)焊接機(jī)臺24射釘槍把八5打氣筒個16壓力表個17檢漏器個18工人個3七、二襯配置隧道二次襯砌是最后的一個施工環(huán)節(jié)，所需要的人員和機(jī)械設(shè)備也 是最多的，他分為

18、模板班、鋼筋班、混凝土班。隧道的鋼筋作業(yè)與普通房建、橋梁作業(yè)的程序差不多，也是需要調(diào) 直機(jī)、切斷機(jī)、彎曲機(jī)、電焊機(jī)等，按需配置鋼筋工、電工、機(jī)修工， 設(shè)備應(yīng)有備份，防止出現(xiàn)一臺機(jī)械損壞影響其他機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。隧道二襯鋼筋的綁扎是利用防水板簡易臺架做工作平臺，運(yùn)輸采用 的是平板車。鋼筋綁扎完成后，即可進(jìn)行二襯臺車的就位、調(diào)整，縱向 側(cè)邊空處采用小木板封閉。灌注混凝土采用的是混凝土拖式地泵，一般 采用80或者90泵。表7-1二襯源配置表序號機(jī)械（工種）規(guī)格型號單位數(shù)量備注序號機(jī)械（工種）規(guī)格型號單位數(shù)量備注1二襯臺車臺12混凝土泵90KW臺13混凝土工個84鋼筋工個85模板工個66鋼筋調(diào)直機(jī)臺27鋼筋彎曲機(jī)臺18鋼筋切斷機(jī)臺19電焊機(jī)臺3八、管理輔助人員如上所述，每個隧道隊伍在正常施工情況下需要大約 100110個工 人（包括司機(jī)），大型機(jī)械設(shè)備數(shù)十臺，管理難度非常大，需要按照班組 設(shè)置工班長，分級管理，另須配置電工、實驗工、測量工、機(jī)修工進(jìn)行 全隧道的施工管理，還要有廚師、生活車輛等。表8-1管理輔助配置表序號機(jī)械（工種）規(guī)格型號