單線鐵路隧道機(jī)械化配套快速施工組織技術(shù)研究

倪 順

中鐵十二局第四工程有限公司 陜西 西安 710021

1 工程概況

某鐵路工程在隧道施工中，類型為單線鐵路隧道，經(jīng)過勘察，隧道的施工環(huán)境為第四系孔隙潛水和積巖裂隙水，在隧道斷裂、褶皺等方面構(gòu)造較為復(fù)雜，包含了IV級(jí)圍巖15米，V級(jí)圍巖180米，開挖斷面積為40平方米-55平方米，支富水性差異較大。

2 施工中的重點(diǎn)問題

2.1 在進(jìn)行該隧道項(xiàng)目的施工過程中，通過掌子面通道的開發(fā)勘測(cè)，經(jīng)過對(duì)二襯設(shè)備的選型以及設(shè)備中開挖出渣的情況進(jìn)行詳細(xì)的考慮。為適應(yīng)小斷面隧道施工要求，在進(jìn)行設(shè)備之間配套性的實(shí)施問題上進(jìn)行了合理的布設(shè)，選取了鉆巖石開挖仰拱的技術(shù)方式，對(duì)于開發(fā)人員和設(shè)備進(jìn)行了配置，保證仰拱開發(fā)時(shí)間與鉆眼時(shí)間一致。按照設(shè)計(jì)進(jìn)行斷面的強(qiáng)度加固方式等，方案制定時(shí)，要求臺(tái)車制作的設(shè)計(jì)方案，要考慮臺(tái)車自身的剛度，保證掌子面仰拱的正常施工。對(duì)于加工方案中二襯臺(tái)車的設(shè)計(jì)制作等進(jìn)行了解決。通過嚴(yán)格的錯(cuò)車方案，在不影響隧道的快速施工的前提下，要求掘進(jìn)距離必須超過150米，并且將行走設(shè)備的相互影響降低到最低[1]。

3 施工工序組織和機(jī)械配套設(shè)置

3.1 在進(jìn)行打眼的設(shè)置時(shí)，采用光面爆破的方法，選用鉆機(jī)的設(shè)備、空壓機(jī)設(shè)備等，依據(jù)施工要求，例如每個(gè)眼的鉆眼時(shí)間設(shè)置為20分鐘，計(jì)劃達(dá)眼放炮時(shí)間為300分鐘，鉆機(jī)臺(tái)數(shù)設(shè)置為12.5臺(tái)，最終選擇了13臺(tái)，在多功能作業(yè)臺(tái)架上進(jìn)行了鉆機(jī)的不舍。空壓機(jī)的選擇供風(fēng)量設(shè)置為25立方米每分鐘，故障率降低至最低水平。空壓機(jī)的供風(fēng)率按照0.7計(jì)算，最終取得的結(jié)果為:空壓機(jī)的臺(tái)數(shù)設(shè)置為三臺(tái)，但是考慮現(xiàn)場(chǎng)需要備用，則最后確定空壓機(jī)的數(shù)量為四臺(tái)。

3.2 在裝運(yùn)過程中，主要的設(shè)備選型包含了自卸汽車等。選型上根據(jù)單線隧道的特點(diǎn)，運(yùn)用裝載機(jī)裝渣自卸汽車運(yùn)輸。

根據(jù)隧道的斷面平方數(shù)字，每循環(huán)進(jìn)尺3米，則考慮1.5的松散系數(shù)。在這一基礎(chǔ)上，計(jì)算了每循環(huán)裝渣車數(shù)，考慮裝滿度額定裝載度等，最終取得裝渣車數(shù)數(shù)量為16臺(tái)，按照一車裝載8分鐘，考慮到渣的集中度，對(duì)裝載機(jī)效率的影響，按照隧道內(nèi)錯(cuò)車和工序的干擾，對(duì)于每循環(huán)出渣時(shí)間設(shè)置為250分鐘的方案進(jìn)行了論證，同時(shí)選擇了裝載機(jī)的選型配備。

3.3 選擇的裝載機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，效率高，車寬相對(duì)較小，為了彌補(bǔ)這一缺陷，最終選擇了用一臺(tái)裝載機(jī)，互相進(jìn)行配套。在挖掘機(jī)的選型配套上，綜合考慮單線鐵路隧道施工特點(diǎn)，在單線鐵路隧道內(nèi)要求挖掘機(jī)必須能夠靈活調(diào)頭，而且要保證掉頭的次數(shù)也較多，要做到每臺(tái)設(shè)備有固定的停放地點(diǎn)，同時(shí)對(duì)設(shè)備加強(qiáng)管理和組織選型。工作做好之后，考慮到設(shè)備的適應(yīng)性，制定了嚴(yán)格的錯(cuò)車規(guī)則和嚴(yán)格的作業(yè)時(shí)間，同時(shí)要求每臺(tái)設(shè)備有固定的行走路線。

4 隧道內(nèi)錯(cuò)車掉頭的規(guī)則說明

在進(jìn)行該單線鐵路隧道的開挖時(shí)，由于軌頂?shù)膶挾戎挥辛鬃笥遥虼嗽谶M(jìn)行二次襯砌之后，軌頂尺寸進(jìn)一步縮小，每隔150米就有不能滿足錯(cuò)車和掉頭的實(shí)際需求，可以繞過避車洞的頂部，解決車輛避讓和掉頭的問題。組織調(diào)度運(yùn)輸車輛時(shí)，派專人進(jìn)行指揮，在最近的避車洞內(nèi)進(jìn)行調(diào)頭，對(duì)運(yùn)載車輛進(jìn)行嚴(yán)格調(diào)度，等待的車輛倒入掌子面，保障出渣的連續(xù)性，嚴(yán)格運(yùn)輸車輛，不得私自運(yùn)輸[2]。

仰拱施工組織:仰拱的開挖要求開發(fā)長(zhǎng)度不超過5米，不影響掌子面的正常施工。掌子面打眼時(shí)進(jìn)行仰拱的施工，每次開挖長(zhǎng)度不應(yīng)超過10米，仰拱的開挖前必須鋪設(shè)好棧橋，遇到特殊情況不能完成的，要為掌子面提供通道。二襯施工組織在進(jìn)行加固的時(shí)候，選用油壓千斤頂，配合螺旋千斤頂，為防止油壓千斤頂外泄，通過螺旋千斤頂進(jìn)行鋼軌的傳遞，在二襯澆筑時(shí)不影響施工設(shè)備正常運(yùn)行，采取平層澆筑的方式，利用螺旋球形頂將臺(tái)車的側(cè)板頂溝槽內(nèi)鋪設(shè)的錨固鋼軌臺(tái)車予以加固。

二次襯砌加固圖

5 施工取得成果

單線鐵路隧道仰拱、矮邊墻施工等，由于受限于隧道的狹窄空間，如果沒配套設(shè)備和施工工藝沒有得到合理的配置，難以保證施工的質(zhì)量和進(jìn)度，.為了提高質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，降低工程成本，在案例工程中推廣應(yīng)用單線鐵路隧道仰拱、矮邊墻快速施工技術(shù)，改變了當(dāng)前鐵路單線的隧道仰拱施工現(xiàn)狀，加快了進(jìn)度，提高了施工質(zhì)量，降低了成本，通過單線鐵路隧道機(jī)械化配套快速施工組織，使得各級(jí)施工進(jìn)度都達(dá)到滿意程度。施工中固定費(fèi)用的投入得到大幅度降低，人員設(shè)備等固定費(fèi)用相對(duì)成本下浮[4]。同時(shí)根據(jù)單線鐵路機(jī)械化配套快速施工組織技術(shù)，相關(guān)規(guī)則，再進(jìn)行技術(shù)方案實(shí)施過程中，設(shè)備配套技術(shù)方案等都取得了一定的管理經(jīng)驗(yàn)。而且在施工組織管理上也進(jìn)行了優(yōu)化和改善，能夠?yàn)榻窈笸惞こ痰氖┕ぬ峁┫鄳?yīng)的參考。

結(jié)語

在當(dāng)前各項(xiàng)費(fèi)用暴漲的情況下，進(jìn)行設(shè)備的組織管理，配套選型技術(shù)實(shí)施，是保證鐵路隧道斷面施工科學(xué)合理有效進(jìn)行的前提。當(dāng)前隨著我國鐵路隧道施工規(guī)模不斷增大，有效加快施工質(zhì)量上大幅度提升，是發(fā)展趨勢(shì)。隨著機(jī)械設(shè)備技術(shù)力量的增加，例如機(jī)械手鑿巖臺(tái)車等機(jī)械化程度較高的設(shè)備使用頻率增加。今后同類工程施工中將進(jìn)一步地嘗試和創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，為單線鐵路隧道施工效率的提升提供動(dòng)力。