太古高速西山特大隧道快速施工機(jī)械設(shè)備配置

摘 要：隧道施工機(jī)械基本上是由掘進(jìn)、支護(hù)（初期和二次支護(hù)）、出碴運(yùn)輸及洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境的保障設(shè)備四大部分構(gòu)成。這四部分機(jī)械和設(shè)備的有機(jī)配合，就會(huì)形成強(qiáng)大的生產(chǎn)能力。本文以太古高速西山特大隧道快速施工機(jī)械設(shè)備配置為例，分析如何進(jìn)行施工機(jī)械設(shè)備配置，僅供同行參考。

關(guān)鍵詞：太古高速西山特大隧道 快速 施工機(jī)械設(shè)備配置

一、工程概況

太古高速西山特大隧道，一條繼秦嶺終南山隧道后全國(guó)第二、世界第四長(zhǎng)的高速公路隧道，其長(zhǎng)13.65公里。我中鐵航空港集團(tuán)第一工程有限公司承建其中斜井、出口隧道左洞長(zhǎng)7110m，右洞長(zhǎng)7030m。針對(duì)隧道地質(zhì)情況復(fù)雜，工期十分緊迫的實(shí)際情況及運(yùn)營(yíng)通風(fēng)和施工需要，項(xiàng)目部在開工前認(rèn)真優(yōu)化隧道總體施工方案，在右洞YK10+300左側(cè)35米處設(shè)2號(hào)豎井，豎井設(shè)計(jì)深度為156.8米。斜井全長(zhǎng)1130米，最大坡度12.5%，采用雙車道無軌運(yùn)輸，可以有效緩解工期壓力。

二、施工機(jī)械設(shè)備配置

1.機(jī)械配置原則。隧道施工機(jī)械基本上是由掘進(jìn)、支護(hù)（初期和二次支護(hù)）、出碴運(yùn)輸及洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境的保障設(shè)備四大部分構(gòu)成。這四部分機(jī)械和設(shè)備的有機(jī)配合，就會(huì)形成強(qiáng)大的生產(chǎn)能力。其中掘進(jìn)靠動(dòng)力、運(yùn)輸靠設(shè)備，運(yùn)輸設(shè)備是保證充分發(fā)揮開挖機(jī)械和支護(hù)機(jī)械能力的關(guān)鍵設(shè)備。在配套中必需使運(yùn)輸能力大于開挖能力，為不斷提高掘進(jìn)速度創(chuàng)造條件。出碴作業(yè)的基本要求是迅速、大容量地將石碴撤離掌子面，使掌子面能及早恢復(fù)作業(yè)。因此，二次倒運(yùn)的運(yùn)輸方式和大容量斗車的采用非常重要。總之，在配套中應(yīng)將重點(diǎn)放在掘進(jìn)和支護(hù)的機(jī)械選擇上，這是形成生產(chǎn)能力的關(guān)鍵。

2.機(jī)械配置方案。根據(jù)西山特大隧道任務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)及進(jìn)度要求，確定采用雙車道無軌運(yùn)輸方案，配備高效掘進(jìn)作業(yè)、初期支護(hù)作業(yè)、二襯施工作業(yè)三條機(jī)械化作業(yè)線和高壓風(fēng)、通風(fēng)、洞內(nèi)外用電三條輔助作業(yè)線，并有排險(xiǎn)措施。掘進(jìn)施工作業(yè)線：電動(dòng)空壓機(jī)TY-28風(fēng)鉆簡(jiǎn)易鉆孔臺(tái)架ZL50C側(cè)翻裝載機(jī)出渣車（挖掘機(jī)配合）。初期支護(hù)作業(yè)線：電動(dòng)空壓機(jī)TY-28風(fēng)鉆簡(jiǎn)易鉆孔臺(tái)架錨固掛網(wǎng)立鋼拱架JS750拌和機(jī)50噴漿機(jī)。二襯施工作業(yè)線：JS1000B型攪拌站8方海諾罐車中聯(lián)HBT60混凝土輸送泵二襯模板臺(tái)車1.2KW插入式振搗器。輔助作業(yè)線：空壓機(jī)集中提供高壓風(fēng)、射流風(fēng)機(jī)配合軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)以改善洞內(nèi)空氣質(zhì)量。洞外電力供應(yīng)、洞內(nèi)高壓進(jìn)洞、發(fā)電機(jī)作為補(bǔ)充電源及應(yīng)急電源、 離心泵抽水、小汽艇排險(xiǎn)，管棚鉆機(jī)進(jìn)行超前支護(hù)。機(jī)械設(shè)備配置如下表1：

三、機(jī)械設(shè)備選型與配備

1.開挖機(jī)械。根據(jù)設(shè)計(jì)文件和工程實(shí)際情況需求，太古西山特大隧道采取新奧法全斷面開挖技術(shù)，在施工任務(wù)繁重，工期要求緊的情況下，項(xiàng)目加大機(jī)械、電力等動(dòng)力投入，采取快循環(huán)，大進(jìn)尺，以加快施工進(jìn)度。要提高開挖速度，對(duì)于鉆爆施工，高壓風(fēng)尤為重要。風(fēng)動(dòng)機(jī)具的風(fēng)壓應(yīng)保持在0.5Mpa以上。空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣的壓力一般為0.7～0.8Mpa左右。為保證風(fēng)動(dòng)機(jī)具的風(fēng)壓，要求風(fēng)管終端的風(fēng)壓不得小于0.6Mpa，這樣通過膠皮管輸送至風(fēng)動(dòng)機(jī)具的工作風(fēng)壓才不小于0.5Mpa。由于洞內(nèi)空氣質(zhì)量及用電的有限，無法實(shí)現(xiàn)多臺(tái)空壓機(jī)近掌子面集中供風(fēng)，因此我們采取洞外集中供風(fēng)，洞內(nèi)局部增壓的方法以保證高壓風(fēng)的供應(yīng)。高壓風(fēng)路如下圖1所示：

每個(gè)掌子面配備一臺(tái)簡(jiǎn)易鉆孔臺(tái)架，利用臺(tái)階作作業(yè)平臺(tái)，分上中下三層，可同時(shí)滿足18臺(tái)TY-28型風(fēng)鉆。每臺(tái)風(fēng)鉆所使用鉆桿長(zhǎng)度為4米鉆桿，因此每循環(huán)爆破在3米以上，打鉆平均時(shí)間約2.5小時(shí)左右。

2.出渣運(yùn)輸機(jī)械。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開挖尺度，工程量合理配備出渣運(yùn)輸設(shè)備，對(duì)于距離較遠(yuǎn)的掌子面，采取二次倒運(yùn)，縮短出渣時(shí)間，提高開挖效率。每個(gè)掌子面配備兩輛ZL50C側(cè)翻裝載機(jī)，8至10輛QC26北方奔馳自卸出渣車進(jìn)行出渣作業(yè)一輛小松PC200挖掘機(jī)配合使用，平均出渣時(shí)間約3.5小時(shí)左右，洞內(nèi)車輛調(diào)頭充分利用相應(yīng)加寬段。

3.初期支護(hù)機(jī)械。根據(jù)圍巖程度確定支護(hù)，對(duì)于巖質(zhì)較好的水平圍巖，使用TY-28風(fēng)鉆對(duì)頂部圍巖打1.5-2米深孔，裝上22mm螺紋鋼使之錨固在巖體內(nèi)以加固圍巖；對(duì)于巖質(zhì)較差的圍巖采取錨固，掛網(wǎng)，立鋼拱架，使用50噴漿機(jī)進(jìn)行錨噴作業(yè)，將砂、石、水泥和速凝劑等材料用高速氣流輸送和噴射到隧洞圍巖表面和裂縫中，使其快速凝固起到支護(hù)作用。除采用壓縮空氣作為噴射動(dòng)力外，也有利用機(jī)械拋射原理的噴射機(jī)，如混凝土噴射機(jī)械手。

4.二襯施工機(jī)械。根據(jù)設(shè)計(jì)文件開挖尺度及工期要求，定制多臺(tái)相應(yīng)模板臺(tái)車，每臺(tái)模板臺(tái)車配備一臺(tái)HBT60中聯(lián)混凝土輸送泵，插入式振搗器4個(gè)，混凝土運(yùn)輸車4輛，此外另設(shè)兩部JS1000B型攪拌站對(duì)各個(gè)面混凝土供應(yīng)進(jìn)行集中供應(yīng)。

5.洞內(nèi)通風(fēng)設(shè)備。洞內(nèi)通風(fēng)使用2*110KW軸流風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)，通風(fēng)管置于拱頂，采用軟式風(fēng)筒布通風(fēng)，具有阻燃、抗靜電、抗老化、防霉變的特點(diǎn)。通過風(fēng)筒布將新鮮空氣送入洞內(nèi)掌子面附近15-20米處，洞內(nèi)通過22KW射流風(fēng)機(jī)加速洞內(nèi)空氣流動(dòng)，消除通風(fēng)死角或易形成不良會(huì)風(fēng)流區(qū)段，提高新舊風(fēng)循環(huán)與交替速度。通過以上配置，洞內(nèi)空氣質(zhì)量有了較大改善。由于隧道過長(zhǎng)，遠(yuǎn)距離通風(fēng)受限，后期在新增2#豎井增加2*55KW軸流風(fēng)機(jī)通過風(fēng)筒布將新鮮空氣輸入洞內(nèi)，井下用2*55KW軸流風(fēng)機(jī)通過風(fēng)筒布進(jìn)行接力輸送，以改善洞內(nèi)通風(fēng)，效果明顯。

6.施工用電設(shè)備。由于洞內(nèi)外大小風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、電機(jī)、照明等大量用電，電力供應(yīng)是施工的保證，我們根據(jù)用電需求大小共投入各種變壓器24臺(tái)，150-500KW發(fā)電機(jī)10臺(tái)，另外洞內(nèi)采用高壓進(jìn)洞、變壓器并聯(lián)、電容補(bǔ)償柜的無功補(bǔ)償?shù)葹槭┕ろ樌M(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。

四、結(jié)語

通過太古高速特大隧道近三年的施工實(shí)踐，特別是2011年全年快速施工實(shí)踐證明，我們的作業(yè)線機(jī)械設(shè)備的選型配套是合理的、正確的，滿足的太古高速特大隧道的施工要求。2011年創(chuàng)造了單口日進(jìn)度15m、單口周進(jìn)度72m，工程日掘進(jìn)55米，周進(jìn)度295米的好成績(jī)。現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備的配套應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：（1）設(shè)備的選型非常重要，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電力配置選擇用電設(shè)備的型號(hào)，最大檔位及相應(yīng)功率，如果配置不合理，會(huì)造成高配低用高耗能的后果。（2）對(duì)機(jī)械設(shè)備及電力線路進(jìn)行科學(xué)合理的布置，變壓器盡量靠近洞口，空壓機(jī)大量集中在洞外且靠近變壓器的最佳位置。（3）機(jī)械設(shè)備日常維修保養(yǎng)必不可少，要加強(qiáng)設(shè)備的維修與保養(yǎng)，提高機(jī)械設(shè)備的有效使用率和使用壽命，盡可能減少因故障而造成停機(jī)延誤事件。