南昆鐵路米花嶺隧道機(jī)械化施工與設(shè)備配套

1、機(jī)械化施工南昆鐵路米花嶺隧道機(jī)械化施工與設(shè)備配套 鐵道部武漢工程機(jī)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(yùn) , 噴錨支護(hù) , 混凝土襯砌作業(yè)等主要施工作業(yè)線機(jī) 械化施工與施工設(shè)備配套的情況及特點(diǎn) , 。關(guān)鍵詞 : 單線隧道 機(jī)械化施工 設(shè)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(jìn)行設(shè)計(jì)與施 工

2、 , 初期支護(hù)以噴 、 錨 、 網(wǎng)為主 , 輔以超前小導(dǎo)管 與鋼支撐 , 二次襯砌為復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)形式 , 在 初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)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(jìn) 、 出口兩端工區(qū)均設(shè)有平行導(dǎo)坑 , 平行導(dǎo)坑 超前開挖 , 隧道中部設(shè)有兩座斜井 。米花嶺隧道工程于 1992年 11月開工 , 計(jì)劃 1996年 12月底竣工 , 現(xiàn)已于 1996年 8月提前 完工 。 隧道進(jìn)口端由鐵道部第二工程局承擔(dān)施 工 , 出口端由鐵道部隧道工程局承擔(dān)施工 。 2 施工方法與施工設(shè)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(jìn)行施工 ,

3、正洞 主要采用鉆爆法 、 全斷面開挖 、 噴錨支護(hù) 、 模注混 凝土二次襯砌的施工方法 , 施工組織與施工設(shè)備 均采用有軌運(yùn)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(jìn)開挖施工采取平行作 業(yè)方式 ; 運(yùn)輸與出碴施工利用平行導(dǎo)坑作為運(yùn)行 通道 ; 軌道運(yùn)輸線進(jìn)口端工區(qū)采用 24kg/m 鋼kg/m 鋼軌鋪設(shè) , 軌 m ; 施工通風(fēng)采用管道式強(qiáng)制通風(fēng)方 案 。2. 2 主要機(jī)械化施工作業(yè)線與施工設(shè)備配套 米花嶺隧道工程施工 , 按其機(jī)械化施工組織 要求及施工設(shè)備配套模式主要有挖 、 裝 、 運(yùn)施工 作業(yè)線 , 噴 、 錨支護(hù)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(fēng)

4、 、 施工排水等 輔助施工作業(yè)線 。各條機(jī)械化施工作業(yè)線的特 點(diǎn)與主要施工機(jī)械設(shè)備配套情況如下 :2. 2. 1 挖、 裝 、 運(yùn)施工作業(yè)線及設(shè)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(jī)裝碴 ; 采用梭式礦車出碴運(yùn)輸 、 電瓶牽引機(jī)車牽引運(yùn)行 。挖 、 裝 、 運(yùn)施工作業(yè)線 施工設(shè)備配套情況見表 1。表 1 挖、 裝、 運(yùn)施工作業(yè)線機(jī)械設(shè)備配套表設(shè)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(jī)械廠阿特拉斯公司鉆孔 軌行立爪式裝載機(jī) L Z-120120m 3/h 南昌通用機(jī)械

5、廠裝碴 電瓶牽引機(jī)車 SL B1212t日本丸矢株式會社牽引 電瓶牽引機(jī)車CDX T 1-1212t貴州六盤水煤機(jī)廠牽引 梭式礦車 S 1414m 3江西礦山機(jī)械廠運(yùn)碴 梭式礦車 S 8D 8m 3江西礦山機(jī)械廠運(yùn)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(gè)工作鉆臂 , 2個(gè)工作吊籃 , 臺車腹下凈空寬度 為 2. 5m , 高 度 為 3. 2m , 臺 車 運(yùn) 行 軌 距 為 2967m m 。 臺車開挖高度可達(dá) 9. 5m , 寬度可達(dá) 53第 14卷 (總第 66期 筑路機(jī)械與施工機(jī)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(dòng) , 可自行進(jìn)出開挖掌子面 。 裝運(yùn)碴施工 機(jī)械 、 噴錨支護(hù)施工機(jī)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(shí)現(xiàn)一機(jī)多能 , 有利于減少開挖掌子面施工機(jī)械 設(shè)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(jī)作業(yè) 。 在開挖掌子面鋪設(shè)雙股軌道線 , 采用 2臺立爪式裝碴機(jī)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(diǎn)是裝滿系數(shù)高 , 可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)裝載 、 轉(zhuǎn)載或卸載 , 可以實(shí)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(shè)備 。牽引機(jī)車采用 12t 電瓶牽引機(jī)車 , 出碴運(yùn)輸施工時(shí) , 采用一臺 12t 電瓶牽引機(jī)車牽掛一輛 14m 3重載梭式礦車組列運(yùn)行的方式 。電瓶牽引機(jī)車的顯著特點(diǎn)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(jī)車牽引設(shè)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(fēng)的難度 , 降低施工通風(fēng)成本費(fèi)用 。2. 2. 2 噴 、 錨支護(hù)施工作業(yè)線及設(shè)備配套噴 、 錨支護(hù)施工時(shí) , 噴射混凝土采用瑞典 A L IV

8、 A -285濕噴機(jī)和遙控噴射機(jī)械手進(jìn)行作 業(yè) ; 洞外由混凝土攪拌機(jī)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(dòng)空壓機(jī)供風(fēng) , 所有設(shè)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(hù)施工作業(yè)線主要機(jī)械設(shè)備配套見表 2。表中 A L IV A -285濕噴機(jī)為瑞典 A L IV A 公司生產(chǎn)的一種混凝土噴射機(jī)械 , 是一種技術(shù)性 能比較先進(jìn)的干 、 濕兩用機(jī) , 能夠從濕式噴射方 式轉(zhuǎn)換為干式噴射 。該機(jī)在米花嶺隧道做濕噴 應(yīng)用時(shí)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(dòng)強(qiáng)度 , 是噴錨支護(hù)施工作業(yè) 線上的主要施工設(shè)備 。表 2 噴錨支護(hù)施工作業(yè)線機(jī)械設(shè)備配套表設(shè)備名稱 型號規(guī)格制造廠家主要用途 濕式噴射機(jī) A L IV A -28520m 3/h 瑞典阿 噴錨 機(jī)械手 A L IV A -305305瑞典阿 利瓦公司 噴錨 混凝土攪拌機(jī) J ZM 750750L 鄭州西湖 機(jī)械廠 干料攪拌 電瓶牽引機(jī)車 SL B 1212t 牽引 S 4m 3運(yùn)輸干料-4. . 煤機(jī)廠 運(yùn)輸干料V F -99m 3廣西柳州 壓縮機(jī)總廠送風(fēng) 2. 2. 3 模注混凝土襯砌施工作業(yè)線與施工設(shè)備 配套在模注混凝土襯砌施工時(shí) , 采用水泥 、 砂 、 石 料自動(dòng)計(jì)

10、量的混凝土拌和樓生產(chǎn)混凝土濕料 。 采用電瓶牽引機(jī)車牽引 , 軌行式混凝土攪拌輸送 罐車運(yùn)輸 , 混凝土輸送泵灌注 。 采用全斷面模板 臺車進(jìn)行拱墻整體一次模筑 。混凝土襯砌施工作業(yè)線主要機(jī)械設(shè)備配套見表 3。表 3 混凝土襯砌施工作業(yè)線機(jī)械設(shè)備配套表 設(shè)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(jī) T H -1616m 3南寧市建 材設(shè)備廠 提升砂石料 混凝土攪拌機(jī) J ZM 7507501鄭州西湖 機(jī)械廠 改制備用 電瓶牽引機(jī)車 SL B 1212t 日本 牽引運(yùn)輸 軌行式混凝 土輸送車 A CL -6066m 3日

11、本 運(yùn)送 混凝土 混凝土 輸送泵 HB -6060m 3夾江水工 機(jī)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(shè)備配套 2. 3. 1施工排水 進(jìn)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(jìn)行強(qiáng)制式排水 。 每 400m 左右設(shè)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(fēng)63 Vol. 14(Serial No. 66 Road Machinery &Construction Mechanization No. 11997施工通風(fēng)

12、采用管道式通風(fēng)方式 。施工通風(fēng) 主扇采用 M FA 100P 2-S C 3型軸流式通風(fēng)機(jī) , 通風(fēng)量為 1000m 3/m i n , 風(fēng)壓為 5000Pa 。局扇 采用 JB T 62-2型 礦 井 式 通 風(fēng) 機(jī) , 通 風(fēng) 量 為 390m 3/m i n , 風(fēng)壓為 3200Pa 。通風(fēng)管道采用直 徑 800m m 的膠質(zhì)風(fēng)管與直徑 800m m 的鐵皮風(fēng) 管 。 膠質(zhì)風(fēng)管采用拉鏈?zhǔn)浇宇^ , 鐵皮風(fēng)管接頭采 用橡膠管墊圈 。3 施工進(jìn)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(shí)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(yùn)輸施工采用 “ L Z -120型立爪式裝碴機(jī) -S 14型 14m 3梭式 礦車 -12t 電瓶牽引機(jī)車” 配套應(yīng)用方案 ; 混凝 土襯砌施工采用了整體移動(dòng)式襯砌模板臺車等 , 確保了施工的順利進(jìn)行 , 有效地提高了掘進(jìn)施工 速度 , 縮短了掘進(jìn)施工循環(huán)作業(yè)時(shí)間 。 在正常施 工條件下 , 平均每天可完成兩個(gè)掘進(jìn)施工循環(huán) 。 單口開挖平均月進(jìn)尺可達(dá) 180m , 單口平均月成 洞能力可達(dá) 120m 以上 , 使國內(nèi)單線鐵路長隧道 工程的施工速度達(dá)到了一個(gè)新的高度 。米花嶺 隧道正洞開挖掘進(jìn)施工作業(yè)循環(huán)時(shí)間見表 4。 表 4 米花嶺隧道正洞開挖掘進(jìn)施工正常作業(yè)

14、循環(huán)時(shí)間項(xiàng)目循環(huán)作業(yè)時(shí)間 (h 準(zhǔn)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(kuò)大 0. 50. 51. 51. 51. 50. 50. 51. 54. 00. 5. 54 提高單線鐵路長隧道裝運(yùn)碴施工機(jī)械配套生 產(chǎn)能力的措施米花嶺隧道工程機(jī)械化施工的水平達(dá)到了 一定的程度 , 在施工機(jī)械設(shè)備配套應(yīng)用方面取得 了一些成功的經(jīng)驗(yàn) , 有效地提高了我國單線鐵路 長大隧道工程施工進(jìn)度 。但就目前的施工進(jìn)度 來說 , 按照我國鐵路隧道建設(shè) “ 九五” 規(guī)劃提出的 目標(biāo)要求并與國外先進(jìn)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(jī)械化施工的整體水平有待進(jìn)一步提高 , 施工機(jī)械設(shè)備的綜合配套生產(chǎn)能力還比較低 , 是 整個(gè)隧道機(jī)械化施工過程中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié) 。 其主要原因是由于當(dāng)時(shí)國產(chǎn)的軌行式隧道裝運(yùn) 碴機(jī)械設(shè)備單機(jī)的生產(chǎn)能力低 , 不能滿足隧道工 程機(jī)械化施工配套的要求, 裝運(yùn)碴, , 實(shí)現(xiàn)多 。針對米花嶺隧道工程裝運(yùn)碴機(jī) 械設(shè)備配套的現(xiàn)狀以及單線鐵路長大隧道工程 施工的進(jìn)度要求 , 對提高單線鐵路長隧道施工裝 運(yùn)碴機(jī)械綜合配套生產(chǎn)能力 , 提出以下幾點(diǎn)改進(jìn) 措施 。4. 1 以往在單線隧道工程施工中裝碴作業(yè)時(shí) , 在開挖掌子面鋪設(shè)雙軌 , 采用兩臺 L Z 120型軌 行

16、立爪式裝碴機(jī)裝碴的施工方法 , 是由于當(dāng)時(shí)國 產(chǎn)軌行式裝碴機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)能力低 、 裝載寬度 窄 , 單機(jī)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(jī)同時(shí)作 業(yè)時(shí) , 相互之間存在著比較嚴(yán)重地干擾現(xiàn)象 , 實(shí) 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(yīng) 用 大 能 力 的 裝 碴 機(jī) 械 , 其 生 產(chǎn) 能 力 應(yīng) 大 于 200m 3/h , 裝載作業(yè)寬度應(yīng)在 6m 以上 。目前 , 國內(nèi)生產(chǎn)的 ZDL 250型多功能裝載機(jī) , 德國產(chǎn) I TC 312型 挖 掘 裝 載 機(jī) , 其 生 產(chǎn) 能 力 可 達(dá)

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(shè)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(yùn)行出 碴 。 梭式礦車的最大特點(diǎn)是可以實(shí)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(yùn)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(yīng)開發(fā)此類大容量的梭 73第 14卷 (總第 66

18、期 筑路機(jī)械與施工機(jī)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(yùn)輸出碴 , 同時(shí)配備 與之相適應(yīng)的橋式轉(zhuǎn)載機(jī)和翻車機(jī)等設(shè)備配套 應(yīng)用 。 4. 4 采用大噸位電瓶牽引機(jī)車和低污染內(nèi)燃牽 引機(jī)車為出碴列車牽引動(dòng)力 。 目前 , 國產(chǎn) 12t 電 瓶牽引機(jī)車的牽引能力偏低 , 不能滿足重載運(yùn)輸 牽引能力的要求 。國內(nèi)應(yīng)盡快研制開發(fā) 16t 電 瓶牽引機(jī)車 , 25t 低污染內(nèi)燃牽引車等大噸位牽 引機(jī)車產(chǎn)品 , 以適應(yīng)單線鐵路長大隧道重載運(yùn)輸 出碴?duì)恳O(shè)備配套的需要 。 4. 5 , 。特別是隨著大型裝運(yùn)碴機(jī)械的應(yīng)用 , 要提高運(yùn)行速度和運(yùn)載能力

19、 , 對 運(yùn)輸軌道線路的要求更高 。 目前 , 單線鐵路隧道 施工運(yùn)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(fù) , 施工時(shí) , 運(yùn)載設(shè)備掉道的現(xiàn)象常有發(fā)生 , 嚴(yán)重影響隧道施 工的正常進(jìn)行 。針對單線鐵路長隧道有軌運(yùn)輸 施工的特點(diǎn)和施工要求 , 軌道運(yùn)輸線應(yīng)當(dāng)采用重 軌鋪設(shè) 、 加大軌距 。應(yīng)當(dāng)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(yùn)輸線的鋪設(shè)質(zhì) 量 , 確保出碴運(yùn)輸車能夠快速 、 穩(wěn)定地運(yùn)行 。 5 結(jié)語, , , 在制定 , 的要求 , 使先進(jìn)的施工技術(shù)與施工機(jī)械

20、緊密地相 結(jié)合 , 應(yīng)綜合考慮各方面的因素 , 提高施工機(jī)械 設(shè)備的配套生產(chǎn)能力 , 提高隧道工程施工整體機(jī)械施工水平 。米花嶺隧道工程機(jī)械化與施工設(shè) 備配套應(yīng)用的成功經(jīng)驗(yàn)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(shí)度由西安公路交通大學(xué)研制成功的一種先進(jìn)的快速檢測路基壓實(shí)度的測量儀器日前已通過鑒定。 該儀器由于運(yùn)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(shí)度 , 并現(xiàn) 場顯示和打印測量結(jié)果。這種運(yùn)用 S

21、-G 水滯頻率快速測出 路基壓實(shí)度的儀器 , 在國際和國內(nèi)屬首創(chuàng)。路基壓實(shí)度快速測定儀主要特點(diǎn)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(shí)度 ;2、 壓實(shí)度檢測快速、 無損 , 測一個(gè)點(diǎn)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(zhǔn)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(shí)度的現(xiàn)場檢測 , 也可 用于機(jī)場、 碼頭、 水壩、 房屋建筑等土基壓實(shí)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(dòng)壓路機(jī)通過鑒定由云

22、南公路機(jī)械廠承接研制的交通部 “ 八五” 行業(yè)聯(lián)合科技攻關(guān)項(xiàng)目 Y ZJ (K 20型鉸接 (凸塊 式振動(dòng)壓路機(jī) , 于 1996年 7月 29日通過鑒定 , 獲準(zhǔn)批量生產(chǎn)。這兩種壓路機(jī)均屬超重型振動(dòng)壓路機(jī) , 技術(shù)含量高 , 結(jié)構(gòu)新 穎、 簡潔、 先進(jìn)合理 , 全液壓、 雙輪驅(qū)動(dòng)、 雙頻雙振幅振動(dòng)、 無級變 速 , 采用國際上先進(jìn)的電液比例控制技術(shù) , 在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)壓力斷 流、 過熱自動(dòng)清洗和可靠性極高的集驅(qū)動(dòng)、 制動(dòng)為一體的 GFT 裝置 , 設(shè)有油溫、 油污、 水溫、 燃油量多項(xiàng)自動(dòng)報(bào)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(jī)自身質(zhì)量對壓層進(jìn)行碾壓。 標(biāo)準(zhǔn)化、 系列化、 通用化和機(jī)、 電、 液一體化程度高。 主要性能達(dá)到國內(nèi)同類產(chǎn)品 先進(jìn)水平和國外 80年代末 90年代初同類產(chǎn)品水平。 填補(bǔ)了國 內(nèi) 20t 級光面輪、 凸塊輪振動(dòng)壓