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隧道施工人员组织和机械设备配置（乔红彦）中铁十一局渝万铁路土建6标项目二分部二○一四年七月重庆万州隧道施工人员组织和机械设备配置一、工程概况渝万二分部起止里程为D1K226+993.15～D1K239+982，线路全长12.977km，其中隧道7座，合计11.200km，隧道占比为86.3%，共需要开设11个掌子面进行掘进，点多面大，工期比较紧，为满足施工技术要求，确保施工质量和人身安全，需要根据工期进度合理安排隧道的施工人员组织和机械设备的配置，做到配置先进，安全可靠，节能环保。
根据设计图纸，渝万铁路设计时速为250km，有效净空面积92㎡，线间距4.6m，围岩级别为Ⅲ～Ⅴ级。
以Ⅳ级围岩为例，开挖净宽14.22m，净高12.23m（未计沉降量），每断面土石方为141m³，断面较大，按照设计，采用上下台阶法开挖。
通用的双线铁路隧道月进度指标为Ⅲ级120m，Ⅳ级70m，Ⅴ级40m，我们将按照这个指标进行计算分析和资源配置。
高速铁路隧道大部分属于山岭隧道，一般均是采用钻爆法施工。
钻爆法对地质条件适应性强、开挖成本低，特别适合于坚硬岩石隧道、破碎岩石隧道及大量短隧道的施工，所以是隧道掘进的主要手段。
和掘进机施工法相比，钻爆法具有以下优点：①适用范围广；②设备资源投入少，施工准备期短；③围岩及地质变化后能及时调整；④施工组织管理相对单纯。
二、配置原则隧道施工机械配置应根据隧道长度、断面大小、辅助坑道设置、地质条件、施工方法、工期要求等综合因素进行配置，需满足以下原则（1）施工机械配置须与施工方法相配套，与施工工期相适应；（2）施工机械配置的生产能力应大于均衡施工能力，均衡施工能力大于施工进度指标要求（3）施工机械配置应注重科学发挥机械的总体效率；（4）施工机械应有备用设备；（5）优选排污达标、噪音小的机械。
进入隧道施工的机械，尽可能的优先选用电力机械中铁十一局渝万铁路土建6标项目经理部隧道工地学校讲义（6）隧道施工机械管理人员应进行专门培训，特种机械操作持证上岗。
智能型二臂凿岩台车在小断面隧道钻爆开挖应用总结摘要：智能型二臂凿岩台车作为隧道机械化施工的重要机械设备已在小断面隧道施工中获得广泛应用。
文章以某抽水蓄能工程勘探平硐机械化开挖为例，从二臂凿岩台车的性能、施工组织、施工钻爆设计及工效对比等方面系统阐述智能型二臂凿岩台车施工技术，通过与传统施工技术进行对比，总结智能型二臂凿岩台车在小断面隧道机械化开挖中应用优势，提出智能型二臂凿岩台车发展建议，推动隧道机械化施工的发展。
关键词：小断面隧道；机械化；二臂凿岩台车；应用总结0引言近年来，通过不断地探索与实践，交通和水利工程隧道施工建设取得了长足发展，隧道建设逐渐从传统人工作业转向机械化施工。
以郑万高铁湖北段为代表的工程，是我国高铁隧道实施机械化大断面施工以及开展智能建造基础研究的的先行者，开展了机械化大断面配套施工研究。
然而，随着我国建设水利及抽水蓄能项目、长大隧道平行导坑等小断面隧道的机械化施工仍在摸索中。
因此有必要开展小断面隧道机械化施工探索，总结小型机械化施工装备应用案例，提出小型设备发展建议，探讨小型设备在机械化施工中的优势。
1、项目概况简述某抽水蓄能勘探平硐，勘探平硐进入地下厂房布置区，为查明地下厂房布置区工程地质条件，为地下厂房方案比选和设计提供地质依据，勘探平硐主洞开挖断面尺寸为8.8m×7.4m（宽×高），根据初步围岩分类，II类围岩洞长约150m，III类围岩洞长约201m，IV类围岩洞长约415m，施工过程中根据围岩揭示情况动态调整围岩级别，为提高循环效率，确保工期，隧道采用 1台全电脑二臂凿岩台车（铁建重工 ZYS82）进行全断面机械钻孔作业。
2、凿岩台车主要技术参数（1）两臂凿岩台车ZYS82：制造厂家为中国铁建重工集团，工作状态：长x 宽x高：15100 mm x 2500 mm x 3850 mm，最大覆盖面积可达105㎡，总重量：33000kg；（1）两臂凿岩台车ZYS82用途：该两臂凿岩台车适用于钻爆孔、锚杆孔、掏槽孔和超前支护孔，适合于装药、安装锚杆、注浆、安装风管、排险等高空作业。
土石方静力爆破施工方案本工程有大量土石方爆破施工，针对爆破施工采取如下方案：4.1拟投入的主要爆破设备技术参数根据该工程现场周边环境与地质条件，拟采取机械开挖与静态爆破施工技术，减少对民宅及扰民影响。
综合考虑工程施工与爆破环境复杂因素，选择控制爆破与静态爆破和机械开挖相结合的施工方案。
根据所选爆破方案，拟投入本工程的爆破设备如下表：表1拟投入本工程的爆破设备根据以上表格，本工程静态爆破和动态爆破采用的主要设备为：JK590（D）潜孔钻、WA120-6空压机、SKQ20-Y28凿岩机、CZ-200起爆器、QJ41电雷管测试仪、CZDM-DH30T液压岩石破碎锤。
各爆破设备主要技术参数如表2-7所示：表2 JK590（D）潜孔钻技术参数表3 WA120-6空压机技术参数表表4 SKQ20-Y28凿岩机技术参数表表5 CZ-200起爆器技术参数表表6 QJ41电雷管测试仪技术参数表表7 CZDM-DH30T液压岩石破碎锤技术参数表1、静态爆破的工艺原理静态破碎剂是通过与水反应，形成固相体积增大的结晶，结晶生长力对孔壁施加压缩应力，当与压缩应力成垂直方向的张拉应力超过了脆性物体的极限强度时，物体发生龟裂，随着无声破碎剂的膨胀压力不断增长，被破碎物体的裂缝不断扩大，直到破碎。
常规施工方法是将无声破碎剂用水拌成浆体，填充在混凝土和岩石钻孔中，在常温下可产生30MPa以上的膨胀压，经6h~24h将混凝土构筑物或岩石破碎。
人工造孔后，在静态爆破剂的作用下使岩石涨裂、产生裂缝，再使用冲击锤或风镐解小、破除，从而达到开挖的目的。
为赶工期的需要，我公司计划使用质量好的静爆剂，从而达到较好的开挖效果，以缩短工期。
静态爆破剂的破碎机理：静态爆破剂是以特殊硅酸盐、氧化钙为主要原料，配合其他有机、无机添加剂而制成的粉末状物质，典型的化学反应式为：CaO+H2O→Ca(OH)2+6.5×104J当氧化钙变成氢氧化钙时，其晶体结构发生变化，会引起晶体体积的膨胀。
基岩钻眼爆破施工当井筒穿过坚硬土层及岩层时，一般采用钻眼爆破方法。
为提高爆破效果，应根据岩层的具体条件，正确选择钻眼设备和爆破器材，合理确定爆破参数，以及采用先进的操作技术。
一、钻眼工作1）钻眼机具的选择（1）手持式凿岩机手持式凿岩机没有气腿支撑，装备简单，易于操作，小型立井中较多采用。
用它钻凿孔径39～46 mm、孔深2 m左右的炮眼效果较好，如加大加深眼孔，钻速将显著降低。
为缩短每循环的钻眼时间，可增加凿岩机同时作业台数，一般工作面每2～4 m2布置一台。
手持式凿岩机打眼速度慢，劳动强度大，硬岩中打深眼困难，故只适用于断面较小、岩石不很坚硬的浅眼施工。
（2）伞形钻架伞形钻架是由钻架和重型高频凿岩机组成的风液联动导轨式凿岩机具（图4.8）。
利用伞钻打眼，机械化程度高、钻速快、一次行程大，钻眼工序的总时间可缩短，对深度3 m以上的中深孔及深孔爆破尤为适用。
钻架由中央立柱、支撑臂、动臂、推进器、操纵阀、液压与风动系统等组成。
为适应不同直径的井筒，伞钻上装备有不同数量的钻臂，常用为4、5、6、9臂。
打眼时，用提升机将伞钻从井口送入井底工作面，垂直坐落工作面中心的钻座上，撑开支撑臂将伞钻撑紧于井壁上，接上风、水管，即可开始打眼。
打眼结束后，先收拢动臂，然后收回、收拢支撑臂，关闭总风、水阀，拆下风水管路，捆牢后提至地面，吊挂在井口棚内的井架卸矸平台梁上。
2）供风、供水立井施工时，压风和水是通过并列吊挂在井内的压风管（φ150 mm钢管）和供水管（φ50 mm钢管）由地面送至吊盘上方，然后经三通、高压软管、分风（水）器和胶皮软管将风、水引入各风动机具。
工作面的软管与分风（水）器均用钢丝绳悬吊于吊盘上的气动绞车上，放炮时提至安全高度。
图4.8 FJD-6型伞形钻架1—吊环；2—支撑臂轴缸；3—升降油缸；4—顶盘；5—立柱钢管；6—液压阀；7—调高器；8—调高器油缸；9—活顶尖；10—底座；11—操纵阀组；12—风马达、油缸；13—滑轮；14—YGZ-70型凿岩机；15—滑道；16—推进风马达；17—动臂油缸；18—升降油缸；19—动臂二、爆破工作1）爆破参数目前，对爆破各参数还没有确切的理论计算方法，设计时可根据具体条件采用工程类比法，并辅以一定的经验计算公式，初选各爆破参数值，然后在施工中不断改进，逐步完善。
凿岩产品1.风稿G6风镐、G7风镐、G10风镐、G15风镐、G20风镐、G35风镐、G60风镐、G90风镐、B37风镐、B67风镐、B87C风镐、B87破碎机、D4捣固机、D6捣固机、D9捣固机、C2风铲、C6风铲B87C破碎机B87C破碎机是以压缩空气为动力的破碎工具，能高效完成钢筋混凝土、岩石、沥青等破碎工作，寿命更长等特点，特别适宜对特大、特厚、特坚硬物体的破碎作业，是矿山、桥梁、道路、市政建设等基础工程施工的理想工具。
(美国)B87C 系列B47系列美国SULLAIR系列G10系列日本TOKU系列凿岩机系列TPB-60系列B67C破碎机G7风镐系列2.凿岩机YT系列23-28 76553.锚杆钻机MQT-130/2.8 气动锚杆钻机MQT-120/2.7 气动锚杆钻机MQT-110/2.5 气动锚杆钻机MQS-35/1.6 气动手持式帮锚杆钻机MQS-50/1.7 气动手持式帮锚杆钻机MQS-60/2.1 气动手持式帮锚杆钻机MQTB-80/2.0 气动支腿式帮锚杆钻机SDB1.8/7.8×70/1 手动油泵SDB2.7/12.7×70/15 手动油泵锚杆安装机(风动扳手)4. 煤电钻标准型号ZM15型煤电钻 ZM12型煤电钻（分为干式湿式）ZMS12表示1.2kW湿式煤电钻ZM15Q表示1.5kW干式强力煤电钻5.锚索搅拌器连接锚杆钻机与锚索钢绞线，用于搅拌树脂锚固剂，实现快速安装。
适用于ф15.24mm、ф17.8mm钢绞线6 .锚具适用于ф15.24mm、ф17.8mm钢绞线是锚索的必备用品7. 钻头优质合金锚杆钻头规格：ф27-32mm金刚石复合片锚杆钻头（普通型）规格：ф27-32mm金刚石复合片锚杆钻头（加强型）规格：ф27-32mm8．钎具风镐钎：直径24 25 17 14 锚杆托盘风钻杆 B19、B22煤钻杆直径38 42济宁市中煤工矿物资有限公司YT23型气腿式凿岩机（全国统一销售3800元/套、含税）产品说明：YT23型气腿式凿岩机是现代凿岩工具之一，它采用了气水联动，气腿快速退回，气压调节等机构控制手柄集中于柄体，操作方便，配带的消音装置能随意改变方向，降低噪音，结构简单，便于维修，适合矿山开采、遂道凿岩作业。
