山岭隧道施工机械配套技术分析

  仪器信息网 ·  2009-05-20 21:40  ·  7139 次点击
摘要:文章首先介绍了隧道施工机械的配置原则,接着阐述了配套必须注意解决的几个关键问题和机械配套原则,最后文章介绍了隧道施工常用机械。
关键词:山岭隧道;施工机械;配套技术
我国山岭隧道机械化施工经历了小型设备钻爆法施工、大型无轨运输设备钻爆法施工和非钻爆法施Z23个阶段,从部分机械化作业并逐步走上综合机械化配套的发展过程。从人工开挖到TBM的使用,我国目前隧道机械化施工的综合水平与上世纪50年代相比已经发生了质的飞跃。
一,隧道施工机械的配置原则
生产性。指各单机组合配套后形成的生产作业线所具备的综合性能和生产能力。隧道施工机械设备的选型配套,应从机械配套后的整体能力入手,实现各单机的机械性能与整体生产能力相匹配,达到既经济又合理的最佳组合。可靠性。要求各单机在运转过程中稳定地保持其良好的技术性能,可靠地在规定时间和作业条件下完成工期所要求的额定功率。安全性。一是机械本身的安全运转功能,二是机械运转时对操作人员和周围施工人员的安全保障,机械上应装备各类防护设备。耐久性。配套机组中的各单机应经久耐用,技术寿命应相互匹配。维修性。便于检查维修和保养,利于配件采购和储备。经济性。应优先选用经济合理的节能型设备,要结合国情、尽量面向国内市场。配套的设备应与隧道本身的地位和投资能力相适应。适应性。能适应多种地质条件下不同的施工方法,能满足辅助工法的施工需要。
二,配套必须注意解决的几个关键问题
施工进度既取决于机械化程度的高低和配套设备的生产能力,更取决于机械设备的管理。最大限度地提高操作人员、维修人员和管理人员的素质,真正做到作业规范化、保养制度化、维修标准化,才能有效地将设备的故障停机率降到最低限度,保证施工生产的正常进行。
解决好零配件与整机的寿命匹配问题,要有一定的预见性、足够的配件储备。解决好施工机械设备与土木技术的配套衔接,有轨运输大型机械设备进洞,必须铺设与之相适应的运输轨道。洞内调车轨线合理布置,这样有利于运输避让,节省会车调车时间。
应将洞内通风防尘和防排水机械纳入机械化配套中去,有轨运输隧道施工中粉尘和有害气体的来源主要是爆破产生的有害气体、喷射砼作业产生的粉尘。认真解决好无平导独头施工,解决好掌子面开挖与抑拱检底平行作业的问题。应根据实际情况和工程需要准确地调整好三条作业线工序和合理间距,尽可能减少施工各环节的相互干扰。
三,机械配套原则
隧道施工设备的配套首先要满足施工合同所要求的工期、安全、质量、环境保护等,还应考虑技术和经济条件。技术条件包括工作量、工作效率、能源消耗、劳力资源、易操作性、通用性、耐久性、灵活性、维修的难易性。经济性包括购置费、使用率、工作效率、各种消耗和工期要求与合理的施工进度等。具体配套原则如下:应与施工方法相配套,与施工组织要求的进度目标相适应。应有适应不同围岩的应变能力。应充分考虑辅助导坑的作用和功能。应与员工的素质、管理水平相适应。对于中长隧道,施工设备的投入量和产值之比应在1:1O左右。
四、隧道施工常用机械
(一)硬岩掘进机(TBM)
TBM根据结构形式主要分为三种类型。(1)开敞式TBM。典型机型有德国Wirth公司的双排支撑靴结构方式和美国Robbins公司的单排支撑靴结构方式两种,适用于岩石不易坍塌和地层比较稳定的隧道。在较破碎的地层中掘进时,需在护盾后及时进行喷锚支护,隧道的最终支护方式是砼衬砌。(2)单护盾式TBM。与开敞式TBM不同,单护盾式TBM配置有完整的圆形护盾,推进则依靠推进缸支撑在安装好的管片或整体衬砌上获得支反力。单护盾式TBM由于掘进和安装管片不能同时进行,进度较慢而应用得较少。(3)双护盾式TBM。掘进机理与单护盾式TBM相同,但配置有前后护盾,前后护盾间有伸缩护盾,后护盾配置有一套支撑靴。在地质条件良好时,双护盾式TBM掘进和安装管片可同时进行,有较快的进度;在地质条件较差时,双护盾式TBM采用单护盾模式推进。
(二)开挖设备
液压凿岩台车。液压凿岩台车按结构形式可分为门架式和实腹式,按行走方式可分为轮胎式、轨行式和履带式。门架式液压凿岩台车的腹部可以通行运碴车辆,有效地利用了隧道内有限的横断面空间,使各施2232序使用的设备互不干涉,常用于单线铁路隧道。液压凿岩台车开挖钻孔作业效率高,劳动强度低,劳动环境条件好,但一次性投入相对较大。
多功能开挖台架。为了降低投入,上世纪90年代中期国内施工单位开发出风钻多功能台架配套法,其优点:制作容易、成本低、易于推广;灵活性强、适用面广;使用成本十分低,且有利于全断面大楔形斜眼掏槽爆破技术的实施,爆破效果较好,进度较快且有足够的保证;适合国内劳动力充足、廉价的基本国情。这种配套方式虽然在一定时期内因其有各种优势为大家所接受,但也存在着严重的不足,那就是科技含量太低、工人劳动强度大、劳动环境条件差,不能适应形势发展的需要。

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