隧道资源配置与工序时间分析总结

1、隧道资源配置与工序时间分析总结中铁二十三局集团沪昆客运专线一项目部 姜潇内容摘要本文结合上海至昆明客运专线贵州段顶溪隧道施工实践，介绍和探讨客运专线长大隧道施工机械设备等组织情况，得出了合理的隧道资源配置是关系到长大隧道施工成败的最主要因素的结论。本隧道实现的快速掘进及衬砌对今后的隧道施工有借鉴意义。关键词 资源配置；设备配套；工序时间1、 工程概况沪昆客运专线是一条东起上海，西至云南昆明的东西向铁路大动脉。顶溪隧道位于贵州段境内，进口位于贵州省贵定县马场河乡，出口位于贵州省龙里县哪旁乡。隧道全长2582米。全隧为25单面上坡，进口低，出口高。因隧道进口位于陡坡上，为减少进口桥隧施工干扰，开辟

2、施工场地及兼顾隧道弃渣,于DK656+900处线路前进方向右侧设无轨双车道横洞一座，横洞中线与正洞左线线路中线小里程方向夹角68°，横洞全长271米。 隧道位于云贵高原侵蚀构造中低山区，隧道洞身穿越地层以砂页岩和灰岩、白云岩为主。隧道范围未见断裂及褶皱构造，为单斜构造，岩层倾角平缓，呈宽缓波状起伏，产状变化较大。整个隧道以、围岩为主。2、 施工情况顶溪隧道施工分为进口横洞和出口两个工作面，如图1所示，进口横洞工区首先进行横洞施工，进入正洞后向小里程方向掘进，贯通后转向大里程方向掘进。小里程方向的贯通解决了进口横洞工作面通风不利的难题。 图1 施工安排示意图（原计划）（单位：cm）受2

3、011年国内建筑行业大环境影响，隧道于2011年10月21日停工，2012年5月24日复工。目前进口横洞工区已掘进至DK657+650,掘进速度月平均120米。有效的保障了隧道在计划时间内贯通，确保了架梁通道的通畅。3、 机械设备配置机械设备的选型与配套，直接影响隧道施工的工期、质量、安全、成本等。因此，合理的机械设备配置是隧道施工的关键。隧道施工的机械设备配置主要围绕三条作业线进行，即初期支护作业线、仰拱作业线、二衬作业线。除此之外还有风水电保障设备。本文以顶溪隧道进口横洞工区级围岩上下台阶法施工为例，综合考虑施工步距，以中等机械化程度配备施工所需机械设备。 3.1 初期支护作业线初期支护作

4、业线的效率关系着隧道能否顺利贯通，保证二衬的正常施工。 3.1.1 挖、装、运作业线隧道采用钻爆法进行施工，采用多功能开挖台架及手持风枪进行开挖作业，掌子面配备一多功能台架，开挖钻孔作业上台阶采用16台风枪进行作业，如图2所示。下台阶采用4台风枪作业（单侧）。隧道出碴采用双机出碴法两台龙工LG855B侧卸式装载机，在1台18t自卸汽车两侧同时向车内装碴，4台18t自卸汽车承担洞碴外运至弃土场，自卸汽车运碴时装载机没有窝工等车装碴情况。 3.1.2 支护作业线支护作业主要由钢架安装、锚杆、钢筋网施工及喷射混凝土施工，钢架、锚杆、钢筋网施工由装载机端运至掌子面，以多功能台架为平台，人工安装。喷射混

5、凝土由于回填量小、粉尘低、有利于身体健康而得到广泛应用。掌子面上台阶喷射混凝土主要采用2台TK500湿喷机，下台阶及仰拱主要采用1台TK500湿喷机。3.2 仰拱作业线仰拱施工采用12米移动式仰拱模架，移动式仰拱模架具有施工效率高、移动灵活、操作简单安全可靠等优点。浇筑仰拱时架设左右两幅栈桥，长16米。2幅仰拱栈桥能够保证仰拱浇筑时不影响洞内出碴。3.3 二衬作业线防水材料挂设及二衬钢筋绑扎采用自制防水板铺设台车。防水板铺设台车能减轻作业人员劳动强度，提高防水板铺设及钢筋绑扎速度，减少作业人员投入，便于提高施工质量和保证施工质量的稳定性。衬砌采用整体式钢模台车作业，平板振动器、振捣棒振捣，混凝

6、土采用混凝土罐车运输、泵送入模。3.4 风水电保障设备配置 3.4.1 通风系统进口横洞工区采用长管路机械压入式通风，选用DSF-型轴流通风机（功率2×38/115KW）、PVC软风管（1.3m）组成通风系统。 3.4.2 高压供风系统进口横洞工区配置4台22m³/min电动空压机，另备一台应急。高压风管选用150mm钢管，供风枪、湿喷机、风镐等风动机具的动力用风。 3.4.3 高压供水在洞口处设蓄水池，安设高压水泵，铺设125mm水管，洞内使用80mm钢管作供水管路。 3.4.4 隧道供电由甲方提供的35KW电力干线下载至洞口附近，洞口安设两台变压器供施工用电，并设置一台

7、内燃发电机备用。保证洞内施工设备的正常运转。设备名称规格型号配备数量电力变压器S11-M630/10 630KVA2电动空压机L-22/75内燃发电机NTA855-G1轴流通风机DSF- 2×38/115KW1开挖支护台架自制1防水板台阶自制2风动凿岩机YT-2826混凝土湿喷机TK5002锚杆注浆机NZ130A1液压衬砌台车双线SMT1混凝土输送泵HTB60C-1413 90KW1轮式装载机侧卸 LG855B2挖掘机小松PC2001自卸卡车SS-16 16m³4表1 顶溪隧道进口主要施工机电设备表4、 工序时间分析4.1 初期支护工序时间分析 4.1.1 钻眼耗时分析由于

8、围岩较硬，成孔较易保持，不需要重复钻孔，故钻孔时间为纯钻眼时间。人工钻成孔速度取4.5min/m，上台阶爆破眼数约127个，上共16把钻平行进行钻孔作业，平均每把钻负责约8个孔，2.5m深的炮孔纯钻眼时间约为2.5*4.5=11.25min，包括其钎杆定位及退位，平均约15min/孔。8个孔共耗时约120min。考虑台架就位、撤离等其它影响因素约2030min。亦就是说：对于中硬岩，150min即约可完成一个循环的所有钻孔，计算取值为2.5h。另安排装药爆破时间约30min。打钻、装药、爆破一循环共耗时3h。 4.1.2 出碴耗时分析以客运专线隧道b围岩施工参数进行计算，隧道上台阶断面面积为8

9、7.14m², 施工单循环进尺以2m计算，考虑松散系数为1.4，则虚方为:87.14×2×1.4=243.992m³。出碴车辆每次装运量约为15 m²/车，则每循环共需装运车次为：243.992÷1516.27车次，即约17车。装载机单斗最大容量在3 m³左右，考虑不满系数，平均单斗容量按2m³计算。基本上78铲斗即可装满一碴车。若装载机以0.8min/斗的速度装碴，采用双装载机装碴，则将1辆15 m³的出碴车装满耗时约需3.2min；故将装载机纯装车时间按3.2min/辆计算。掌子面爆破后，要确保在最短

10、的时间内将碴出完，则需要距工作面上最近的调头处至工作面之间有一辆碴车在运行或正在接受装碴。1#车离开工作面，2#车应立即倒退至工作面装碴，如此循环至工作面上石碴完全运出。1#车离开工作面，2#车倒退至工作面所需时间月为2.5min。上述计算知车辆自调头处倒退至工作面耗时约2.5min，装碴时间约3.2min，此段时间共需要约5.7min。取值为6.0min。考虑装载机清理爆碴、就位、撤离时间约30min。则出碴共需耗时约2.2h，即需要约2.2h才能将单循环爆碴完全出完。4.1.3 支护时间分析根据现场统计，支护考虑钢架、钢筋网、锚杆施工时间，共需约2h。喷锚采用混凝土湿喷机，理论喷射速度为5

11、m³/h，实际考虑4m³/h，开挖支护2.5m共需喷射2.5×6.88=17.2m³，考虑超挖因素影响，共计喷射20 m³。施工时使用2台湿喷机同时作业，喷射需用时2.5h，考虑施工准备等影响因素，暂按4h计算。支护共用时6h。序号工序名称消耗时间备注1测量放线0.32钻孔及爆破33出碴2.24断面修整及测量0.55立架及锚杆26喷砼47合计12表2 b级围岩开挖支护作业循环时间月工作日历按30天计算，每日24小时，共720小时。720小时/月×2m/循环=120m/月12小时/循环即在级围岩中，采用人工多功能台架施工双线单洞的平均进

12、度指标可达到120m/月。4.2 仰拱施工工序时间分析 4.2.1 隧底初期支护时间分析根据现场实际施工情况，在下台阶施工时一同将隧底爆破完成。进行隧底施工时只需挖掘机开挖隧底并配合出碴车进行出碴。隧底开挖时间为3.5h。根据现场统计，隧底支护考虑钢架施工时间，共需约3h。喷锚采用混凝土湿喷机，理论喷射速度为5m³/h，实际考虑4m³/h，开挖支护12m共需喷射12×3.75=45m³，考虑超挖因素影响，共计喷射50 m³。施工时使用2台湿喷机同时作业，喷射需用时6.25h，考虑施工准备等影响因素，暂按7h计算。支护共用时13.5h。 4.2.

13、2 仰拱施工时间分析根据现场统计，仰拱防水板、排水盲管布设共需3.5h。仰拱钢筋绑扎需12h。仰拱移动模架定位及堵头板施工需3h。浇筑仰拱混凝土需约10h。仰拱浇筑完成后8h，浇筑仰拱填充混凝土。仰拱填充混凝土浇筑需约5h。考虑混凝土凝固时间，仰拱填充面浇筑完成后12h可行车，进行下一循环仰拱施工。依此计算，进行一循环仰拱施工共需要67小时。月工作日历按30天计算，每日24小时，共720小时。720小时/月×12m/循环=129m/月67小时/循环考虑其他影响施工进度的因素，仰拱施工平均进度指标可达到120m/月。 4.2.3 二衬施工时间分析根据现场实际施工情况，土工布、防水板挂设耗时约6.5h。二衬钢筋绑扎耗时约19.5h。台车定位、槽道安装、堵头板施工耗时约8h。因混凝土搅拌站距洞口过远，准备工作完成后1h，混凝土到达施工现场，二衬混凝土浇筑约9h。二衬混凝土浇筑完成后24h可进行拆模。依此计算，进行一循环仰拱施工共需要68小时。月工作日历按30天计算，每日24小时，共720小时。720小时/月×12m/循环=1