隧道施工人員組織和機(jī)械設(shè)備配置

1、隧道施工人員組織和機(jī)械設(shè)備配置（喬紅彥）中鐵十一局渝萬鐵路土建6標(biāo)項(xiàng)目二分部二一四年七月 重慶萬州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+993.15d1k239+982，線路全長12.977km，其中隧道7座，合計(jì)11.200km，隧道占比為86.3%，共需要開設(shè)11個(gè)掌子面進(jìn)行掘進(jìn)，點(diǎn)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(jì)圖紙，渝萬鐵路設(shè)計(jì)時(shí)速為250km，有效凈空面積92，線間距4.6m，圍巖級別為級。以級圍巖為例，開挖凈寬

2、14.22m，凈高12.23m（未計(jì)沉降量），每斷面土石方為141m，斷面較大，按照設(shè)計(jì)，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)為級120m，級70m，級40m，我們將按照這個(gè)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)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(jiān)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(diǎn)：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(shí)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、輔助坑道設(shè)置、地質(zhì)條件、

3、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(bào)，像tsp、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75mm超前水平鉆探，要求每次鉆探長度30m，搭接5

4、m。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5m/h,鉆完30m需要6小時(shí)，加上轉(zhuǎn)場2個(gè)小時(shí)，一天可以鉆設(shè)2個(gè)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(gè)34司機(jī)個(gè)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)械的呼吸與工作需求。我們以太平寨隧道出口

5、為例進(jìn)行風(fēng)水電配置的簡要介紹。4.1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(jì)算值為17m，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 m/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 m，），最多可同時(shí)帶動(dòng)30臺風(fēng)槍同時(shí)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)的壓縮空氣壓力一般在0.70.8mpa，為保證工作風(fēng)壓不小于0.

6、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。4.2 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(jì)算，按照以下四種情形取最大值算風(fēng)量（1）按洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算風(fēng)量，通常200 m/min能滿足需求；（2）按同時(shí)爆破的最多炸藥計(jì)算風(fēng)量，大部分隧道采用壓入式通風(fēng)，通常1300m/min能滿足需求；（3）按內(nèi)燃機(jī)作業(yè)廢棄稀釋的需要計(jì)算風(fēng)量，通常1500m/min能滿足需求； (4)按洞內(nèi)最小風(fēng)速計(jì)算，這個(gè)值一般比較小，1000m/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(jì)算

7、結(jié)果，只要是風(fēng)機(jī)在正常情況下能夠提供2000m/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的風(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)名稱型號技術(shù)參數(shù)速度（r/min）風(fēng)壓（pa）風(fēng)量（m3/min）功率（kw）軸流風(fēng)機(jī)sdf(c)-no12.5高速13785355155029121102中速629244510521968342低速35513758401475162拉鏈?zhǔn)杰涳L(fēng)管pvc1000平均百米漏風(fēng)率0.015，摩阻系數(shù)0.02，每節(jié)長度20m/節(jié)或10m/節(jié)（20m/節(jié)占75%以上）。4.3 供電配置隧道施工供電，包括生產(chǎn)用電

8、(含電動(dòng)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，確定施工現(xiàn)場總用電量時(shí)，并不能簡單地將所有用電設(shè)備的容量相加，因?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)中，并非所有電動(dòng)設(shè)備都同時(shí)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(shí)，仍可按上述規(guī)定辦，否則應(yīng)采用6-10

9、kv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(gè)進(jìn)行變壓處理后送入隧道，以滿足施工需求，鋁線采用240mm2。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鑿巖機(jī)yt28臺20303鋼管20cm米按需4軸流風(fēng)機(jī)sdf(c)-no12.5臺15pvc風(fēng)管1000米按需6變壓器800kva臺17鋁線240mm2m按需8電工、機(jī)修工人2五、開挖資源配置根據(jù)鉆爆設(shè)計(jì)，考慮最小抵抗線、周邊眼間距、裝藥的不耦合系數(shù)后，我們可以計(jì)算得出上臺階炮眼級圍巖157個(gè)，級圍巖161個(gè)，級圍巖177個(gè)，下臺階炮眼級圍巖89個(gè)

10、，級圍巖95個(gè)，級圍巖99個(gè)。我們按照炮眼數(shù)量最多的級圍巖177個(gè)來進(jìn)行計(jì)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(shí)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(gè)工人。鑿巖機(jī)各級圍巖鉆設(shè)炮眼所需時(shí)間見表4-3;表4-3 鑿巖機(jī)效率計(jì)算圍巖（上臺階）月進(jìn)度炮眼數(shù)量炮眼深度耗時(shí)（min）級圍巖1201573.3260級圍巖701613240級圍巖401771.8160按照前面空壓機(jī)站的計(jì)算，我們每臺空壓機(jī)可同時(shí)帶6臺風(fēng)槍，在上臺階只用了16把風(fēng)槍，所以可以

11、同時(shí)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。裝碴機(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。出碴量應(yīng)為開挖后的松散碴體積，裝碴數(shù)量可按下式計(jì)算（理論計(jì)算）：v=rsl式中：v單循環(huán)爆破后石碴數(shù)量，m；r巖體膨脹系數(shù)，一般情況下級圍巖1.3，級圍巖1.6，級圍巖1.7；為超挖系數(shù)，一般采用1.151.25，我們這里取中間值1.2；l為設(shè)計(jì)循環(huán)進(jìn)尺，m；s開挖斷面面積，；表4-3 出碴方量計(jì)算圍巖（上臺階）進(jìn)尺（m）膨脹系數(shù)r斷面面積出碴量（m）級圍巖3.31.368.5352.6級圍巖31.670.5406.1級圍巖1.81.774

12、.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)保證裝碴設(shè)備隨時(shí)保持裝碴作業(yè)，不能出現(xiàn)裝碴設(shè)備等車現(xiàn)象。根據(jù)本項(xiàng)目工程實(shí)際情況，隧道洞內(nèi)出碴采用無軌運(yùn)輸方式，2mzl40型輪胎式裝載機(jī)裝碴，自卸汽車運(yùn)碴至棄碴場。隧道施工供電，包括生產(chǎn)用電(含電動(dòng)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。按照級圍巖406m的出碴量，我們來計(jì)算需要多少的裝載機(jī)和

13、自卸車配合。裝載機(jī)的斗容量為2m，工作循環(huán)時(shí)間20s，考慮必須的休息和低負(fù)荷工作時(shí)間，每小時(shí)可裝載130m。如果在2小時(shí)內(nèi)把碴裝上自卸車運(yùn)出隧道，則需要2臺2mzl40型輪胎式裝載機(jī)。我們一般采用的是20 m的自卸車進(jìn)行出碴作業(yè)，考慮松散系數(shù)，實(shí)際每車可裝16 m。他的作業(yè)時(shí)間由裝車時(shí)間t1，負(fù)荷運(yùn)輸時(shí)間t2，空返時(shí)間t3組成，分別計(jì)算如下2輛裝載機(jī)裝滿1車需要時(shí)間的時(shí)間t1=20*60/(2*130)=9min；從隧道到碴場按照2km計(jì)算,時(shí)速按20km/h計(jì)算，則t2=2/20=10min；空返時(shí)間t3，時(shí)速按30km/h計(jì)算，則t2=2/30=7min；考慮中間可能出現(xiàn)的等待和卸車時(shí)間5

14、min，則t總=9+10+7+5=31min。則出碴406m需要車輛數(shù)=406/20=26輛，考慮在3小時(shí)內(nèi)把碴出完，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(xiǎn)和仰拱出碴，一般選擇225以上的挖掘機(jī)，并配置1個(gè)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鑿巖機(jī)yt28臺20302爆破員人13風(fēng)槍班個(gè)16254挖掘機(jī)225以上臺1帶破碎頭5裝載機(jī)2mzl40臺26機(jī)械司機(jī)個(gè)3特種作業(yè)人員7自卸車20 m臺58汽車司機(jī)個(gè)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，

15、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(shí)能夠噴射混凝土5m，一般要求在3小時(shí)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(jì)算則需要6人。若是下臺階兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)，則另需增加1臺濕噴機(jī)和3個(gè)工人才能滿足需求。表5-1 混凝土噴射量計(jì)算圍巖（上臺階）進(jìn)尺（m）混凝土厚延米面積砼（m）級圍巖3.30.1221.7715.5級圍巖30.2522.3430.1級圍巖1.80.2822.7420.6注：考慮超挖系數(shù)1.2和回彈量50%。 25中空

16、錨桿和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鑿巖機(jī)yt28臺20與開挖班共用2濕噴機(jī)巖鋒tk500臺33噴砼班個(gè)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(gè)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(shí)驗(yàn)。表6-1

17、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帶卷揚(yáng)機(jī)2熱合焊接機(jī)臺23熱風(fēng)焊接機(jī)臺24射釘槍把若干5打氣筒個(gè)16壓力表個(gè)17檢漏器個(gè)18工人個(gè)3七、二襯配置隧道二次襯砌是最后的一個(gè)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1二襯臺車臺12混凝土泵90kw臺13混凝土工個(gè)84鋼筋工個(gè)85模板工個(gè)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(gè)隧道隊(duì)伍在正常施工情況下需要大約100110個(gè)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(shí)驗(yàn)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)格型號單位數(shù)