南昆铁路米花岭隧道机械化施工与设备配套

1、机械化施工南昆铁路米花岭隧道机械化施工与设备配套 铁道部武汉工程机械研究所 蒋谟春摘要 :介绍了南昆铁路米花岭隧道工程施工挖 、 装 、 运 , 喷锚支护 , 混凝土衬砌作业等主要施工作业线机 械化施工与施工设备配套的情况及特点 , 。关键词 : 单线隧道 机械化施工 设备配套1 工程概况乡境内 ,程 。 隧道穿越地层为泥岩 、 砂岩夹泥岩 , 按围岩 划 分 为 、 、三 类 。其 中 类 围 岩 为 1103m , 占 12%; 类围岩为 3765m , 占 40%; 类围岩为 4520m , 占 48%。其中大断层有 3条 , 小断层有 16条 。米花岭隧道按照新奥法原理进行设计与施 工

2、 , 初期支护以喷 、 锚 、 网为主 , 辅以超前小导管 与钢支撑 , 二次衬砌为复合式衬砌结构形式 , 在 初期支护与二次衬砌之间设置防水层 。米花岭 隧道线路纵断面为单面坡 , 坡度为 4. 80 。隧 道进 、 出口两端工区均设有平行导坑 , 平行导坑 超前开挖 , 隧道中部设有两座斜井 。米花岭隧道工程于 1992年 11月开工 , 计划 1996年 12月底竣工 , 现已于 1996年 8月提前 完工 。 隧道进口端由铁道部第二工程局承担施 工 , 出口端由铁道部隧道工程局承担施工 。 2 施工方法与施工设备配套2. 1 主要施工方法与配套模式米花岭隧道按照新奥法原理进行施工 ,

3、正洞 主要采用钻爆法 、 全断面开挖 、 喷锚支护 、 模注混 凝土二次衬砌的施工方法 , 施工组织与施工设备 均采用有轨运输施工的配套模式 。模注混凝土 二次衬砌施工作业与掘进开挖施工采取平行作 业方式 ; 运输与出碴施工利用平行导坑作为运行 通道 ; 轨道运输线进口端工区采用 24kg/m 钢kg/m 钢轨铺设 , 轨 m ; 施工通风采用管道式强制通风方 案 。2. 2 主要机械化施工作业线与施工设备配套 米花岭隧道工程施工 , 按其机械化施工组织 要求及施工设备配套模式主要有挖 、 装 、 运施工 作业线 , 喷 、 锚支护施工作业线 , 模注混凝土二次 衬砌施工作业线以及隧道施工通风

4、 、 施工排水等 辅助施工作业线 。各条机械化施工作业线的特 点与主要施工机械设备配套情况如下 :2. 2. 1 挖、 装 、 运施工作业线及设备配套米花岭隧道正洞开挖采用轨行门架式全液 压凿岩台车钻孔 , 光面爆破 , 全断面开挖 ; 采用轨 行立爪式装碴机装碴 ; 采用梭式矿车出碴运输 、 电瓶牵引机车牵引运行 。挖 、 装 、 运施工作业线 施工设备配套情况见表 1。表 1 挖、 装、 运施工作业线机械设备配套表设备名称 型号 规格 制造厂家 主要用途 轨行门架式凿岩台车 T H586-5四臂二篮铁五局机械厂阿特拉斯公司钻孔 轨行立爪式装载机 L Z-120120m 3/h 南昌通用机械

5、厂装碴 电瓶牵引机车 SL B1212t日本丸矢株式会社牵引 电瓶牵引机车CDX T 1-1212t贵州六盘水煤机厂牵引 梭式矿车 S 1414m 3江西矿山机械厂运碴 梭式矿车 S 8D 8m 3江西矿山机械厂运碴 开挖采用轨行门架式全液压凿岩台车钻孔 , 光面爆破 。 轨行门架式全液压凿岩台车配备有 4个工作钻臂 , 2个工作吊篮 , 台车腹下净空宽度 为 2. 5m , 高 度 为 3. 2m , 台 车 运 行 轨 距 为 2967m m 。 台车开挖高度可达 9. 5m , 宽度可达 53第 14卷 (总第 66期 筑路机械与施工机械化 1997. 1 10. 4m , 钻孔深度为

6、4m , 钻孔孔径可为 32m m 、 48m m 、 102m m 。轨行门架式凿岩台车采用全 液压驱动 , 可自行进出开挖掌子面 。 装运碴施工 机械 、 喷锚支护施工机械可以顺利地在门架式凿 岩台车的腹下通过 。门架式凿岩台车可以完成 全断面划线 、 钻孔 、 装药 、 安装锚杆等工序施工 , 实现一机多能 , 有利于减少开挖掌子面施工机械 设备的配备数量 , 减少施工干扰 , 提高施工效率 。装碴施工采用 L Z -120型轨行立爪式装碴 机作业 。 在开挖掌子面铺设双股轨道线 , 采用 2台立爪式装碴机平行作业、 方式 。 度要求 , 相互干扰 。S 14型 14m 3梭式矿车 ,

7、其特 点是装满系数高 , 可以实现连续装载 、 转载或卸载 , 可以实现正面卸碴 , 也能侧面卸碴 , 给装卸碴施工作业带来方便 , 不需要配备专用的转载与卸 载设备 。牵引机车采用 12t 电瓶牵引机车 , 出碴运输施工时 , 采用一台 12t 电瓶牵引机车牵挂一辆 14m 3重载梭式矿车组列运行的方式 。电瓶牵引机车的显著特点是对施工环境无排气污染等公害 , 操作方便 。与普通内燃机车牵引设备相 比 , 可以有效地降低洞内空气污染的程度与施工 通风的难度 , 降低施工通风成本费用 。2. 2. 2 喷 、 锚支护施工作业线及设备配套喷 、 锚支护施工时 , 喷射混凝土采用瑞典 A L IV

8、 A -285湿喷机和遥控喷射机械手进行作 业 ; 洞外由混凝土搅拌机拌制好干混合料 , 通过电瓶车牵引梭矿车向洞内送料 , 电动空压机供风 , 所有设备均安放在同一辆轨行式平板车上 ,与电瓶车 、 梭矿共同组成喷射列车 。 锚杆孔采用 门架式凿岩台车钻眼 , 气压式牛角泵注浆 。 喷锚 支护施工作业线主要机械设备配套见表 2。表中 A L IV A -285湿喷机为瑞典 A L IV A 公司生产的一种混凝土喷射机械 , 是一种技术性 能比较先进的干 、 湿两用机 , 能够从湿式喷射方 式转换为干式喷射 。该机在米花岭隧道做湿喷 应用时效果良好 , 易操作 、 粉尘少 、 回弹量少 , 而

9、且可以大大降低劳动强度 , 是喷锚支护施工作业 线上的主要施工设备 。表 2 喷锚支护施工作业线机械设备配套表设备名称 型号规格制造厂家主要用途 湿式喷射机 A L IV A -28520m 3/h 瑞典阿 喷锚 机械手 A L IV A -305305瑞典阿 利瓦公司 喷锚 混凝土搅拌机 J ZM 750750L 郑州西湖 机械厂 干料搅拌 电瓶牵引机车 SL B 1212t 牵引 S 4m 3运输干料-4. . 煤机厂 运输干料V F -99m 3广西柳州 压缩机总厂送风 2. 2. 3 模注混凝土衬砌施工作业线与施工设备 配套在模注混凝土衬砌施工时 , 采用水泥 、 砂 、 石 料自动计

10、量的混凝土拌和楼生产混凝土湿料 。 采用电瓶牵引机车牵引 , 轨行式混凝土搅拌输送 罐车运输 , 混凝土输送泵灌注 。 采用全断面模板 台车进行拱墙整体一次模筑 。混凝土衬砌施工作业线主要机械设备配套见表 3。表 3 混凝土衬砌施工作业线机械设备配套表 设备名称 型号 规格 制造厂家 主要用途 混凝土 搅拌站 M 3027m 3/h 意大利 西发公司 拌和混凝土斗式提升机 T H -1616m 3南宁市建 材设备厂 提升砂石料 混凝土搅拌机 J ZM 7507501郑州西湖 机械厂 改制备用 电瓶牵引机车 SL B 1212t 日本 牵引运输 轨行式混凝 土输送车 A CL -6066m 3日

11、本 运送 混凝土 混凝土 输送泵 HB -6060m 3夹江水工 机械厂泵送 混凝土 轨行式模 板台车DM F -19m 自制 模注 混凝土2. 3辅助施工作业线与施工设备配套 2. 3. 1施工排水 进口工区为反坡 , 施工排水采用潜水泵 (污 水泵 和排水管道进行强制式排水 。 每 400m 左右设置集水坑抽排入水仓后由泵站排出洞外 。出口方向工区为顺坡 , 施工排水采用排水沟自然 排水至洞外 。 2. 3. 2 施工通风63 Vol. 14(Serial No. 66 Road Machinery &Construction Mechanization No. 11997施工通风采用管道

12、式通风方式 。施工通风 主扇采用 M FA 100P 2-S C 3型轴流式通风机 , 通风量为 1000m 3/m i n , 风压为 5000Pa 。局扇 采用 JB T 62-2型 矿 井 式 通 风 机 , 通 风 量 为 390m 3/m i n , 风压为 3200Pa 。通风管道采用直 径 800m m 的胶质风管与直径 800m m 的铁皮风 管 。 胶质风管采用拉链式接头 , 铁皮风管接头采 用橡胶管垫圈 。3 施工进度米花岭隧道正洞采用全断面开挖 , 其开挖断 面约为 48m 2,8m , 。断面开挖, 开挖与衬 砌施工实行平行作业 , 开挖采用了门架式全液压 凿岩台车钻孔

13、 , 光面爆破 ; 装碴运输施工采用 “ L Z -120型立爪式装碴机 -S 14型 14m 3梭式 矿车 -12t 电瓶牵引机车” 配套应用方案 ; 混凝 土衬砌施工采用了整体移动式衬砌模板台车等 , 确保了施工的顺利进行 , 有效地提高了掘进施工 速度 , 缩短了掘进施工循环作业时间 。 在正常施 工条件下 , 平均每天可完成两个掘进施工循环 。 单口开挖平均月进尺可达 180m , 单口平均月成 洞能力可达 120m 以上 , 使国内单线铁路长隧道 工程的施工速度达到了一个新的高度 。米花岭 隧道正洞开挖掘进施工作业循环时间见表 4。 表 4 米花岭隧道正洞开挖掘进施工正常作业循环时间

14、项目循环作业时间 (h 准备面锚杆挂网喷混 凝土全断面开挖 0. 50. 51. 52. 02. 00. 50. 51. 56. 00. 5. 5全断面扩大 0. 50. 51. 51. 51. 50. 50. 51. 54. 00. 5. 54 提高单线铁路长隧道装运碴施工机械配套生 产能力的措施米花岭隧道工程机械化施工的水平达到了 一定的程度 , 在施工机械设备配套应用方面取得 了一些成功的经验 , 有效地提高了我国单线铁路 长大隧道工程施工进度 。但就目前的施工进度 来说 , 按照我国铁路隧道建设 “ 九五” 规划提出的 目标要求并与国外先进水平相比较 , 仍然存在一 定的差距 。 对于

15、单线铁路长大隧道工程施工来 说 , 其机械化施工的整体水平有待进一步提高 , 施工机械设备的综合配套生产能力还比较低 , 是 整个隧道机械化施工过程中的一个薄弱环节 。 其主要原因是由于当时国产的轨行式隧道装运 碴机械设备单机的生产能力低 , 不能满足隧道工 程机械化施工配套的要求, 装运碴, , 实现多 。针对米花岭隧道工程装运碴机 械设备配套的现状以及单线铁路长大隧道工程 施工的进度要求 , 对提高单线铁路长隧道施工装 运碴机械综合配套生产能力 , 提出以下几点改进 措施 。4. 1 以往在单线隧道工程施工中装碴作业时 , 在开挖掌子面铺设双轨 , 采用两台 L Z 120型轨 行立爪式装

16、碴机装碴的施工方法 , 是由于当时国 产轨行式装碴机械产品的生产能力低 、 装载宽度 窄 , 单机作业不能满足施工要求而采用的施工方 法 。 采用这种装碴施工方法 , 两台装碴机同时作 业时 , 相互之间存在着比较严重地干扰现象 , 实 际生产效率也比较低 。为了有效地提高单线铁 路长隧道工程施工装碴作业的速度 , 装碴施工应 用 大 能 力 的 装 碴 机 械 , 其 生 产 能 力 应 大 于 200m 3/h , 装载作业宽度应在 6m 以上 。目前 , 国内生产的 ZDL 250型多功能装载机 , 德国产 I TC 312型 挖 掘 装 载 机 , 其 生 产 能 力 可 达 250m

17、 3/h , 装载宽度不受开挖掌子面施工条件 限制 , 是一种比较理想的隧道施工装碴设备 , 可 以在单线铁路长大隧道工程施工中配套采用 。 4. 2 采用大容量梭式矿车组列与搭接运行出 碴 。 梭式矿车的最大特点是可以实现自行转载 与卸载作业 , 装满系数高 , 施工方便 。 目前 , 国产 的 S D 14型梭式矿车具有可搭接运行功能 , 装载 容积为 14m 3, 载重为 26t , 可在单线铁路长隧道 工程施工中配套采用 。在国内盘道岭隧洞施工 中 , 日本人使用装载容量为 25m 3的梭式矿车出 碴 , 值得我们借鉴 , 国内应开发此类大容量的梭 73第 14卷 (总第 66期 筑路

18、机械与施工机械化 1997. 1 式矿车 , 以满足隧道工程施工的配套需要 。 4. 3 采用大容量斗车组列运输出碴 , 同时配备 与之相适应的桥式转载机和翻车机等设备配套 应用 。 4. 4 采用大吨位电瓶牵引机车和低污染内燃牵 引机车为出碴列车牵引动力 。 目前 , 国产 12t 电 瓶牵引机车的牵引能力偏低 , 不能满足重载运输 牵引能力的要求 。国内应尽快研制开发 16t 电 瓶牵引机车 , 25t 低污染内燃牵引车等大吨位牵 引机车产品 , 以适应单线铁路长大隧道重载运输 出碴牵引设备配套的需要 。 4. 5 , 。特别是随着大型装运碴机械的应用 , 要提高运行速度和运载能力 , 对

19、 运输轨道线路的要求更高 。 目前 , 单线铁路隧道 施工运输轨道线所采用的 762m m 轨距与使用 的 24kg/m 钢轨已显得有些不堪重负 , 施工时 , 运载设备掉道的现象常有发生 , 严重影响隧道施 工的正常进行 。针对单线铁路长隧道有轨运输 施工的特点和施工要求 , 轨道运输线应当采用重 轨铺设 、 加大轨距 。应当尽可能地采用 900m m 轨距 , 四轨三线制 , 38kg/m 或 43kg/m 重型钢 轨 。 从根本上改变和提高轨道运输线的铺设质 量 , 确保出碴运输车能够快速 、 稳定地运行 。 5 结语, , , 在制定 , 的要求 , 使先进的施工技术与施工机械紧密地相

20、 结合 , 应综合考虑各方面的因素 , 提高施工机械 设备的配套生产能力 , 提高隧道工程施工整体机械施工水平 。米花岭隧道工程机械化与施工设 备配套应用的成功经验值得借鉴 。作者地址 :(430062 湖北省武汉市武昌徐东路 13号收稿日期 :1996. 12. 16用瞬态冲击频谱分析法测定路基的压实度由西安公路交通大学研制成功的一种先进的快速检测路基压实度的测量仪器日前已通过鉴定。 该仪器由于运用了 S -G 水滞频率 , 因此在工地现场不测土的含水量情况下 , 用瞬态冲击 频谱分析的方法 , 可快速、 无损、 定量地测出路基的压实度 , 并现 场显示和打印测量结果。这种运用 S -G 水

21、滞频率快速测出 路基压实度的仪器 , 在国际和国内属首创。路基压实度快速测定仪主要特点如下 :1、 现场不测土的水份情况下 , 可定量测出路基土的干密度 和压实度 ;2、 压实度检测快速、 无损 , 测一个点只需 23mi n , 比环刀 法、 灌砂法提高工效 2030倍 ;3、 仪器结构简单 , 携带、 操作方便 ; 4、 测量准确性等同或优于环刀法 , 精度为 1. 5%。该仪器不但用于高等级公路路基压实度的现场检测 , 也可 用于机场、 码头、 水坝、 房屋建筑等土基压实度的现场检测。(顾炳其 Y ZJ 20型铰接式 、 Y Z K 20型凸块式振动压路机通过鉴定由云南公路机械厂承接研制

22、的交通部 “ 八五” 行业联合科技攻关项目 Y ZJ (K 20型铰接 (凸块 式振动压路机 , 于 1996年 7月 29日通过鉴定 , 获准批量生产。这两种压路机均属超重型振动压路机 , 技术含量高 , 结构新 颖、 简洁、 先进合理 , 全液压、 双轮驱动、 双频双振幅振动、 无级变 速 , 采用国际上先进的电液比例控制技术 , 在系统内设压力断 流、 过热自动清洗和可靠性极高的集驱动、 制动为一体的 GFT 装置 , 设有油温、 油污、 水温、 燃油量多项自动报警装置 , 功能完善、 性能可靠。 前、 后车质量分配为国际优化的分配比 (6 4 , 充 分地利用了压路机自身质量对压层进行碾压。 标准化、 系列化、 通用化和机、 电、 液一体化程度高。 主要性能达到国内同类产品 先进水平和