談隧道機(jī)械化配套

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。目前我國在山嶺隧道施工中主要的還是鉆爆法，過去借助于簡單的工具，基本上靠人力完成，現(xiàn)在基本實現(xiàn)了機(jī)械化施工。從80年代開始，我國陸續(xù)從國外引進(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，使國內(nèi)的隧道施工技術(shù)上了一個大臺階。并且隨著時間的推移，這種施工方法不斷得到完善和發(fā)展。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，國家對基礎(chǔ)設(shè)施投入的不斷加大，以及國家對基礎(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越大；在隧道開挖施工中，傳統(tǒng)的隧道施工工藝已不能滿足國家對環(huán)保、低耗能、經(jīng)濟(jì)性和高安全質(zhì)量的要求。為此國內(nèi)科研院所和有關(guān)高等院校，施工單位對鐵路隧道建筑技術(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。雖然我國鐵路隧道施工技術(shù)和施工設(shè)備取得了長足的發(fā)展，但是與國外發(fā)達(dá)國家相比，差距仍然很大。為了趕上和超過國外鐵路隧道施工技術(shù)和施工設(shè)備，必須研制符合中國國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)展趨勢而形成的，也是未來我國鐵路隧道建設(shè)的主要發(fā)展方向。而以多功能鉆孔臺車、防水板鋪設(shè)臺車、混凝土濕噴射機(jī)械手和移動仰拱棧橋在內(nèi)的機(jī)械化配套施工工藝對環(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，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。多功能鉆孔臺車多功能鉆孔臺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。臺車工作平臺設(shè)計簡單，主要有二十四個。分別由槽鋼10號和直徑10mm的鋼筋經(jīng)焊接而成。臺車行走機(jī)構(gòu)主要由電動機(jī)，減速器，鏈輪和鏈條及膠輪組成。多功能鉆孔臺車是鐵路隧道機(jī)械化配套設(shè)備之一。而新研制的多功能鉆孔臺車與簡易鉆孔臺架相比有如下的優(yōu)點。1、多功能鉆孔臺車具有自己行走的功能。通過電動機(jī)，減速機(jī)，鏈條和鏈輪，帶動膠輪行走到施工場地。方便操作，省工省力。2、多功能鉆孔臺車工作平臺具有自我調(diào)節(jié)的功能。通過附設(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強(qiáng)度。3、多功能鉆孔臺車具有滿足不同隧道斷面掘進(jìn)的功能。通過設(shè)置其上的液壓缸來調(diào)整多功能鉆孔臺車的高度，既能滿足全斷面隧道開挖，也能滿足大斷面隧道開挖，即節(jié)省了材料，同時也提高了工程進(jìn)度。4、多功能鉆孔臺車具有安裝拱架及花拱架的功能。在多功能鉆孔臺車上設(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、多功能鉆孔臺車具有吊機(jī)功能。在多功能鉆孔臺車上設(shè)有起吊設(shè)備，可以吊運隧道施工所要的不同材料。一車多用。6、多功能鉆孔臺車上風(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)臺車目前，我國在防水板鋪設(shè)作業(yè)中，普遍采用簡易焊接臺架，使用中施工人員勞動強(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。為了解決這些問題，從機(jī)械化和自動化的角度出發(fā)，我們先后研制了兩代防水板鋪設(shè)臺車。目前，第二代防水板臺車基本實現(xiàn)了防水板鋪設(shè)自動化的要求，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.工人勞動強(qiáng)度大幅降低，防水板鋪設(shè)臺車與簡易臺車相比能顯著降低施工人員勞動強(qiáng)度。使用簡易臺車的時，土工布和防水板都是由裝載機(jī)配合，由工人搬到臺車頂層平臺鋪開，需要多人配合鋪開、調(diào)整位置。并且，簡易臺車平臺層間距和平臺與初襯面距離不合理，防水板的位置調(diào)整和固定比較費力。防水板鋪設(shè)臺車有防水板鋪設(shè)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)土工布和防水板的鋪設(shè)自動化，旋轉(zhuǎn)平臺作為自動控制的作業(yè)平臺，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.需要同時施工工人數(shù)量減少。使用簡易臺車時，由于整個防水板的鋪設(shè)過輸送裝置，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)度和質(zhì)量。作業(yè)時，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)塌方也不會威脅到施工人員。移動仰拱棧橋施作仰拱對掘進(jìn)干擾大一直是國內(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，而且開挖、襯砌不能同步進(jìn)行，導(dǎo)致勞動強(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，無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。為實現(xiàn)高速快捷、減少施工干擾、加快施工進(jìn)度、降低工程造價的目標(biāo)，解決這個難題，許多單位都相繼試制了各種各樣的移動棧橋，以不間歇、循環(huán)施工為目的，設(shè)計并制造出了可移動式仰拱棧橋。棧橋犧牲一部分有效長度，后部增加配重的方式，使棧橋前端呈懸臂；棧橋前部無需著地即可行走，當(dāng)爆破時棧橋后退到安全場所，爆破完成后棧橋懸臂跨過開挖部位就位；無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效果。棧橋采用觸摸屏遙控器控制，直觀性強(qiáng)，操作簡單、明了；由plc中央處理器控制各個動作的連續(xù)進(jìn)行；1.1米為一個行程，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定的行程時，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，傳感器接通；plc控制控制行走油缸反向動作，滑靴復(fù)位，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定位置時，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，傳感器接通，下一行程開始。如此往復(fù)，棧橋自動行走。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。移動仰拱棧橋的成功使用，減少了掌子面開挖施工運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，不影響棧橋下部的仰拱施工；同時，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，可以有效地組織起流水施工，提高施工效率。移動棧橋易于拼裝，施工中行走靈活，移動就位方便，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以下幾個關(guān)鍵問題：效率問題、環(huán)保問題、安全問題、經(jīng)濟(jì)性問題、設(shè)備與設(shè)備間工序與工序間有效銜接問題?？梢砸劳许椖縼硗七M(jìn)，盡快形成規(guī)模，盡快投入使用?？傊ㄟ^公司全體員工在機(jī)械化配套方面的深入研究與反復(fù)實踐機(jī)械化配套施工方案在長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亮點之一。完善我國軟硬巖隧道全斷面和臺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，以解決我國鐵路修建技術(shù)方面的設(shè)備配套及國產(chǎn)化問題。核算機(jī)械化施工的各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對評價投資規(guī)模，促進(jìn)施工進(jìn)度，縮短工期，保證施工質(zhì)量和安全，提升隧道施工裝備實力與國產(chǎn)化水平，進(jìn)而形成我國鐵路機(jī)械化配套施工技術(shù)體系具有重要意義。