機(jī)械化施工技術(shù)論文(2)
機(jī)械化施工技術(shù)論文
機(jī)械化施工技術(shù)論文篇二
長大隧道機(jī)械化施工技術(shù)
【摘 要】近年來，在交通建設(shè)中長大隧道工程項(xiàng)目日漸增多，對隧道快速施工也提出了迫切的要求，如何采用合理優(yōu)化的技術(shù)方案，選用適當(dāng)?shù)氖┕C(jī)械進(jìn)行配套，已成為隧道施工中的核心所在。本文主要對長大隧道鉆爆法機(jī)械化施工技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹，為類似工程施工提供可靠的技術(shù)參考。
【關(guān)鍵詞】長大隧道;機(jī)械化;施工技術(shù)
1.長大隧道機(jī)械化施工技術(shù)簡述
長大隧道的施工方法基本分為兩大類，即鉆爆法和掘進(jìn)機(jī)法，目前國內(nèi)山嶺隧道多采用鉆爆法施工。
隧道鉆爆法施工時(shí)，用氣腿式鑿巖機(jī)或鑿巖臺車鉆眼，人工裝藥爆破后，多采用大型裝載機(jī)配合自卸汽車出碴，即無軌運(yùn)輸方式。目前長大隧道常用的是無軌運(yùn)輸，特別是公路隧道，因斷面較大，基本全部采用無軌運(yùn)輸。斷面較小的、采用裝載機(jī)裝車?yán)щy時(shí)多用有軌運(yùn)輸，一般用風(fēng)動或電動裝碴機(jī)，將碴裝入斗車、槽式列車或梭式礦車內(nèi)，由電瓶車牽引出碴。
隧道一般均采用復(fù)合襯砌，采用噴射砼及鋼架、錨桿、鋼筋網(wǎng)等組合做為初期支護(hù)，采用模板臺車澆筑二次襯砌砼，初期支護(hù)與二次襯砌間一般設(shè)防水層。在石質(zhì)較好的情況下也可采用噴射砼做襯砌。隧道全斷面的襯砌施工采用模板臺車，由混凝土攪拌樓或攪拌站拌合的混凝土，經(jīng)混凝土輸送車或混凝土輸送泵送達(dá)襯砌工作面。
隧道施工中的輔助工作，如供應(yīng)壓縮空氣、排水、供電等均采用通用機(jī)械。隧道施工通風(fēng)多采用軸流式通風(fēng)機(jī)，在有瓦斯地段，除加強(qiáng)通風(fēng)外，應(yīng)采用防爆型機(jī)械施工。隧道照明和動力一般采用發(fā)電站式和壓縮空氣站供應(yīng)。反坡排水的隧道，還需要設(shè)置強(qiáng)有力抽水設(shè)備。
2.長大隧道鉆爆法機(jī)械化施工設(shè)備的配置
長大隧道施工的機(jī)械配置應(yīng)當(dāng)本著“性能可靠，技術(shù)先進(jìn)，滿足需求，略有富余”的原則進(jìn)行。一般情況下，施工機(jī)械化程度越高，生產(chǎn)效率就越高，施工進(jìn)度也越快，因此在具體工程施工中時(shí)，應(yīng)盡量選擇性能好、產(chǎn)量高的設(shè)備，且數(shù)量要能滿足要求，各種設(shè)備之間互相匹配，防止出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象，造成部分設(shè)備生產(chǎn)能力得不到充分發(fā)揮。隧道施工的機(jī)械設(shè)備配置主要圍繞三條作業(yè)線進(jìn)行，即挖裝運(yùn)作業(yè)線、初期支護(hù)作業(yè)線和二次襯砌作業(yè)線。除此之外還有風(fēng)水電等保障設(shè)備。
2.1挖裝運(yùn)作業(yè)線
鉆爆法開挖施工中，國內(nèi)目前多采用自制多功能臺架，臺架根據(jù)隧道斷面高度進(jìn)行分層，便于人工鉆孔及噴錨支護(hù)操作。臺架上配備多臺風(fēng)動鑿巖機(jī)鉆眼，人工裝藥爆破開挖。鉆孔作業(yè)也有采用液壓鑿巖臺車進(jìn)行的。
出碴運(yùn)輸是鉆爆法施工中設(shè)備配套選擇的關(guān)鍵，目前主要采用的就是有軌運(yùn)輸和無軌運(yùn)輸兩種方式。有軌運(yùn)輸對洞內(nèi)的污染少，但專業(yè)設(shè)備多，日常的組織管理、養(yǎng)護(hù)、維修復(fù)雜;無軌運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備配備簡單，組織管理相對容易，但洞內(nèi)因內(nèi)燃機(jī)械尾氣影響污染較嚴(yán)重，對通風(fēng)能力要求高，且隧道斷面較小時(shí)無法采用。
隧道出碴運(yùn)輸采用無軌運(yùn)輸方式時(shí)，開挖面采用側(cè)翻式裝載機(jī)裝碴，大噸位自卸汽車將洞碴直接運(yùn)至洞外棄碴場;采用有軌運(yùn)輸方式時(shí)，為提高效率，開挖面一般配備自動裝巖設(shè)備，洞內(nèi)鋪設(shè)輕型鋼軌，采用電瓶車牽引大容量自卸礦車將洞碴運(yùn)出洞外棄碴場，或在洞口采用裝載機(jī)配合自卸車二次倒運(yùn)至棄碴場。
長大隧道由于受施工工期的限制，多采用輔助坑道進(jìn)行施工，一般為斜井和橫洞。斜井和橫洞的施工與正洞類似，出碴運(yùn)輸多采用無軌運(yùn)輸，但在斜井坡度過大、無法采用無軌運(yùn)輸時(shí)采用有軌運(yùn)輸。特殊情況也可在正洞用無軌運(yùn)輸，斜井段采用有軌運(yùn)輸，需要在斜井底將洞碴倒運(yùn)至側(cè)卸式礦車，然后由絞車牽引到井口車場，曲軌卸碴后再行倒運(yùn)。
2.2初期支護(hù)作業(yè)線
隧道初期支護(hù)設(shè)計(jì)一般為錨噴支護(hù)，噴射砼施工每個(gè)作業(yè)面配備3～4臺砼噴射機(jī)。噴射砼拌合采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，噴射砼的運(yùn)輸與出碴運(yùn)輸?shù)姆绞较嗤?，有軌運(yùn)輸方式可用軌行式罐車，無軌運(yùn)輸方式可采用自卸汽車或砼罐車運(yùn)輸。錨桿一般采用風(fēng)動鑿巖機(jī)成孔，人工安設(shè)，也可采用專業(yè)的錨桿機(jī)施工。
2.3 二次襯砌作業(yè)線
隧道二次襯砌施工，一般在洞外設(shè)置自動計(jì)量拌和站生產(chǎn)砼，有軌運(yùn)輸時(shí)采用軌行式輸送車，無軌運(yùn)輸時(shí)采用砼罐車。每臺模板臺車配備2臺砼輸送泵，一臺澆注砼，一臺備用。每個(gè)輸送泵配備300 m的輸送管。二襯砼施工采用液壓式整體模板臺車，沿鋪設(shè)的軌道行走，長度一般有9m和12 m。另外每臺模板臺車配備一個(gè)簡易臺架進(jìn)行灌注前的防水板安裝。
2.4 風(fēng)、水、電保障系統(tǒng)設(shè)備配置
2.4.1通風(fēng)系統(tǒng)
長大隧道的施工通風(fēng)多采用長管路機(jī)械壓入式通風(fēng)或混合通風(fēng)，利用軸流風(fēng)機(jī)和PVC軟風(fēng)管組成通風(fēng)系統(tǒng)。通風(fēng)機(jī)一般選用軸流風(fēng)機(jī)，具體型號需要根據(jù)隧道通風(fēng)計(jì)算來選定，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和風(fēng)量必須滿足洞內(nèi)施工的需要，一般多用功率2×110 kW和2×55kW的。通風(fēng)管直徑根據(jù)通風(fēng)計(jì)算來選擇，目前有多種直徑的定型產(chǎn)品可供選擇。在凈空允許的條件下，應(yīng)盡量采用大直徑風(fēng)管。對于獨(dú)頭施工距離較長的雙洞隧道，還可利用橫通道和在洞內(nèi)設(shè)置的射流風(fēng)機(jī)，形成巷道式通風(fēng)，滿足施工需要。
2.4.2 高壓供風(fēng)系統(tǒng)
高壓供風(fēng)一般采用在洞口設(shè)置風(fēng)站集中供風(fēng)，每座風(fēng)站根據(jù)洞內(nèi)施工風(fēng)量的需求，配備不同數(shù)量的20m3/min電動空壓機(jī)，并配備12m3/min內(nèi)燃空壓機(jī)備用，風(fēng)管一般采用φ100mm～150 mm的無縫鋼管，管節(jié)用法蘭連接，供洞內(nèi)風(fēng)動鑿巖機(jī)、砼噴射機(jī)、風(fēng)鎬等風(fēng)動機(jī)具(機(jī)械)的動力用風(fēng)。供風(fēng)距離較長時(shí)，管阻損耗大，施工中可采取將洞外空壓機(jī)移至洞內(nèi)供風(fēng)的措施。
2.4.3高壓供水系統(tǒng)
一般在洞外水源處設(shè)蓄水池，安設(shè)高壓水泵，鋪設(shè)水管，將水壓至高位水池，從高位水池通過供水管路引入洞內(nèi)。上下主供水管路多采用φ100 mm的無縫鋼管，在掌子面處采用φ50mm的高壓膠管分頭供水。
2.4.4隧道供電系統(tǒng)
隧道供電一般由高壓線引入隧道洞口附近，長大隧道根據(jù)施工需要一般在洞外配備1臺800kVA或630kVA的變壓器，分別引向洞內(nèi)及生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)等供電。隧道掘進(jìn)超過1km后，因電壓降較大，洞內(nèi)供電一般采用鎧裝電纜高壓進(jìn)洞，動力、照明分路，雙回路供電。在距開挖面最近的附屬洞室內(nèi)設(shè)移動式變壓器，供掌子面附近施工用電，以保證洞內(nèi)施工設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。隧道施工動力用電等級為380V，照明用電成洞地段為220V，作業(yè)地段為36V，采用電纜線供電。洞內(nèi)動力線路采用“三相五線制”。 另外，為了保證前期使用及備用，應(yīng)當(dāng)配備1臺200kW以上發(fā)電機(jī)，作為備用應(yīng)急電源。
由于隧道屬地下工程，洞內(nèi)空間有限，故設(shè)備選型時(shí)除考慮其性能、互相之間的匹配外，還必須考慮設(shè)備本身的外形尺寸、工作半徑(如裝碴設(shè)備)等。如選型不當(dāng)，則設(shè)備在洞內(nèi)可能無法正常工作，或互相之間形成干擾。
3.長大隧道機(jī)械化施工的保障措施
機(jī)械設(shè)備是施工生產(chǎn)的三大要素之一，也是確保工程按期完成的關(guān)鍵所在。為此，應(yīng)根據(jù)工程任務(wù)量和工期要求，在配齊、配足各種機(jī)械設(shè)備(含車輛)的同時(shí)，備足備用和替換設(shè)備，做好相應(yīng)的保障措施：首先，應(yīng)成立設(shè)備管理領(lǐng)導(dǎo)小組，設(shè)專職設(shè)備管理員，負(fù)責(zé)機(jī)械設(shè)備管理、調(diào)配、考評及負(fù)責(zé)設(shè)備保養(yǎng)、維修等日常工作。其次，要加強(qiáng)設(shè)備日常管理工作，落實(shí)設(shè)備管理責(zé)任制，所有設(shè)備操作員做到持證上崗。同時(shí)，還要加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作，通過日常的維修保養(yǎng)，充分提高設(shè)備的完好率和利用率。再次，對于備用設(shè)備和替換設(shè)備進(jìn)行輪換保養(yǎng)，備用發(fā)電機(jī)安裝就位，確?？呻S時(shí)啟用。
總之，對于長大隧道的機(jī)械化施工，機(jī)械設(shè)備的選型與配套是最主要因素之一，它不僅關(guān)系到施工的速度，而且影響到安全、質(zhì)量和效益。因此要特別重視隧道施工機(jī)械設(shè)備的選型，并且互相之間要匹配，選擇時(shí)要因地制宜，結(jié)合具體情況綜合考慮，這樣才能真正提高長大隧道的施工效率和施工水平。
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