普速单线铁路隧道无轨运输机械配套及组织

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1、编 者 按 长 期 以 来 对 独 头 掘 进 超 过 的 普 通 单 线 铁 路 隧 道 采 用 有 轨 还 是 无 轨 运 输 施 工 一 直 存 有 争 议 作 者 介 绍 的 库 俄 铁 路 却勒 塔 格 2 号 隧 道 全 长 5 345 m， 为 普 通 单 线 铁 路 隧 道 ， 其 中 两 个 口 独 头 掘 进 在 2 1 2 2 km 左 右 ， 采 用 无 轨 运 输 方 式 施 工 ， 单 口 最 高 开挖 月 进 度 达 到 365 m， 二 衬 月 进 度 达 到 267 m， 创 造 了 较 小 断 面 隧 道 采 用 无 轨 运 输 的 较 好 成 绩 ， 作

2、者 介 绍 经 验 可 供 同 行 们 参 考 。普 速 单 线 铁 路 隧 道 无 轨 运 输 机 械 配 套 及 组 织邓 川 ， 邹 剑 青( 中 铁 隧 道 集 团 三 处 有 限 公 司 ， 广 东 深 圳 518051)0 引 言20 世 纪 90 年 代 以 来 ， 单 线 铁 路 长 大 隧 道 大 多 采用 有 轨 运 输 施 工 ， 形 成 了 一 整 套 成 熟 的 有 轨 运 输 施 工机 械 化 配 套 技 术 ， 其 最 大 的 优 点 是 适 合 于 小 断 面 施 工 ， 且 无 废 气 排 放 ， 能 保 证 隧 道 内 空 气 质 量 ， 其 缺 点 在 于

3、 一 次 性 投 入 成 本 较 高 ， 维 修 费 用 多 。 而 无 轨 运 输 施 工 则 更 加 灵 活 ， 相 对 成 本 较 低 。 对 于 独 头 掘 进 2 km 左 右 的 普 速 单 线 铁 路 隧 道 ， 从 工 期 、 成 本 角 度 考 虑 ， 宜 采 用 无 轨 运 输 方 案 。 库 俄 铁 路 却 勒 塔 格 2 号 隧 道 在 项 目 前 期 策 划 时 ， 就 有 轨 和 无 轨 运 输 问 题 进 行 了 热 烈 的 讨 论 ， 决 策 层 进 行 充 分 论 证 后 认 为 无 轨 运 输 是 可 行 的 ， 决 定 采 用 无 轨 运 输 施 工 。

4、通 过 库 俄 铁 路 却 勒 塔 格 2 号 隧 道 的 施 工 实 践 ， 从 机 械 配 套 选 型 ， 到 现 场 施 工 组 织 方 面 ， 对 普 速 单 线 铁 路 隧 道 无 轨 运 输 模 式 进 行 了 探 讨 ， 旨 在 为 类 似 工 程 施 工 提 供 参 考 。图 1 级 围 岩 一 般 段 典 型 衬 砌 断 面 ( 单 位 : cm)1 工 程 概 况新 建 库 俄 铁 路 位 于 新 疆 库 车 县 境 内 ， 属 单 线 级 坑 道 设 置 、 地 质 条 件 、 施 工 方 法 、 工 期 要 求 等 因 素 进 行配 置 。 施 工 机 械 配 置 与

5、施 工 方 法 相 配 套 ， 与 施 工 工 期相 适 应 ， 施 工 机 械 配 置 的 生 产 能 力 大 于 均 衡 施 工 的 能力 ， 均 衡 生 产 能 力 应 大 于 施 工 进 度 指 标 要 求 ， 同 时 应 注重 经 济 合 理 ， 科 学 发 挥 机 械 的 总 体 效 率 。铁 路 ， 却 勒 塔 格 2 号 隧 道 为 全 线 重 点 控 制 性 工 程 ， 隧 道进 口 位 于 阿 格 乡 栏 杆 村 库 车 河 东 岸 ， 出 口 位 于 阿 格 乡 康 村 对 岸 ， 隧 道 穿 越 却 勒 塔 格 山 。 却 勒 塔 格 2 号 隧 道 长 5 345 k

6、m( DK29 + 000 DK34 + 345) ， 含 1 座 520 m 长 的 横 洞 ; 洞 身 穿 越 地 层 为 泥 岩 夹 砂 岩 ， 不 等 厚 互 层 状 ， 以 泥 岩 为 主 ， 级 软 石 强 度 0 = 600 kPa。 隧 道 级 围 岩 378 m， 断 面 面 积 为 56 54 m2 ; 围 岩 3 792 m ( 其 中 级 加 强 段 515 m) ， 断 面 面 积 为 52 m2 ; 级 围 岩 1 175 m， 断 面 面 积 为 49 31 m2 。 却 勒 塔 格 2 号 隧 道为 12 5、 13 1和 4的 单 面 上 坡 ， 隧 道 进

7、口 低 ， 出 口 高 。 隧 道 除 进 口 638 67 m 位 于 半 径 为 800 m 的 曲 线 上 外 ， 其 余 均 位 于 直 线 上 。 级 围 岩 隧 道 的 典 型 断 面 如 图 1。2 1 开 挖 设 备采 用 常 规 的 多 功 能 台 架 配 合 人 工 钻 爆 的 开 挖 方法 ， YT28 风 钻 为 主 要 开 挖 施 工 机 具 。 隧 道 级 围 岩 断2面 面 积 为 52 m ， 多 功 能 台 架 设 计 为 3 层 ， 可 合 理 布 置215 台 风 钻 ， 每 个 作 业 人 员 的 工 作 空 间 平 均 为 3 4 m ，保 证 作 业

8、 效 率 最 佳 。 每 个 口 配 置 5 台 20 m3 空 压 机 ，保 证 开 挖 与 喷 射 混 凝 土 工 序 能 平 行 作 业 。2 2 装 运 设 备合 理 选 择 装 运 设 备 是 快 速 施 工 的 关 键 。 装 碴 与 运 输 机 械 选 型 应 遵 循 挖 、 装 、 运 机 械 能 力 协 调 配 套 的 原2 设 备 选 型隧 道 施 工 机 械 设 备 根 据 隧 道 长 度 、 断 面 大 小 、 辅 助收 稿 日 期 : 2009 06 29; 修 回 日 期 : 2009 09 18作 者 简 介 : 邓 川 ( 1977) ， 男 ， 四 川 资 中

9、 人 ， 1997 年 毕 业 于 哈 尔 滨 铁 路 工 程 学 校 铁 道 工 程 专 业 ， 本 科 ， 助 理 工 程 师 ， 主 要 从 事 隧 道 及 地 下 工 程 施 工 技 术增 刊 2 邓 川 ， 等 : 普 速 单 线 铁 路 隧 道 无 轨 运 输 机 械 配 套 及 组 织 203工 作 。则 ， 其 运 输 机 械 配 置 能 力 不 应 小 于 挖 装 能 力 的 1 2 倍 。 却 勒 塔 格 2 号 隧 道 总 工 期 20 个 月 ， 为 加 快 施 工 进 度 ， 距 进 口 1 800 m 处 设 一 520 m 长 的 横 洞 ， 共 划 分 为 3

10、个 工 区 ， 承 担 全 隧 施 工 任 务 ， 其 中 进 口 工 区 1 700 m， 出 口 工 区 2 018 m， 横 洞 工 区 1 628 m。 由 于 独 头 掘 进 长 度 在2 km 左 右 ， 在 项 目 策 划 时 摒 弃 了 有 轨 运 输 方 案 ， 选 择成 本 较 低 的 无 轨 运 输 方 案 。 根 据 现 场 配 型 试 验 ， 选 用 柳 工 ZL50C 装 载 机 装 碴 、 东 风 5 t 自 卸 汽 车 运 输 、 小 松 PC130 短 臂 挖 掘 机 配 合 的 作 业 方 式 。 各 装 运 设 备 的 技 术 参 数 如 表 1。表 1

11、装 运 设 备 技 术 参 数 表 最 大 牵 引力 / kN最 大 掘起 力 / kN额 定 载重 量 / kg铲 斗 额 定容 量 / m3机 械 名 称 车 长 / m 车 宽 / m 车 高 / m 斗 宽 / m柳 工 ZL50C 装 载 机 8 034 2 75 3 483 2 976 160 167 5 000 3 00东 风 5 t 自 卸 汽 车 6 390 2 30 2 700 5 000小 松 PC130 短 臂 挖 掘 机 7 600 2 50 2 800 0 53经 过 对 柳 工 ZL40C 和 柳 工 ZL50C 两 种 型 号 装 载机 的 比 较 ， ZL50

12、C 装 载 机 的 力 量 、 性 能 更 佳 ， 适 合 于 隧 道 内 出 碴 ， 因 此 选 择 柳 工 ZL50C 装 载 机 装 碴 。 考 虑 到 铁 路 单 线 隧 道 小 断 面 的 特 点 ， 小 松 PC130 短 臂 挖 掘 机 机 身 小 巧 ， 方 便 灵 活 ， 适 合 于 仰 拱 捡 底 的 施 工 需 要 。对 出 碴 车 辆 的 选 择 需 考 虑 以 下 几 个 因 素 : 1 ) 由 于 隧 道 断 面 宽 度 最 小 只 有 5 76 m， 而 装 载 机 斗 宽 为 3 m， 为 满 足 装 碴 需 要 ， 出 碴 车 宽 度 受 到 限 制 ， 考

13、虑 出 碴 车 与 装 载 机 之 间 ， 以 及 装 载 机 、 车 辆 与 隧 道 边 墙 之 间 的 最 小 空 间 后 ， 出 碴 车 辆 的 宽 度 不 宜 超 过 2 3 m， 否 则 将 难 以 实 现 正 常 装 碴 ; 2 ) 隧 道 正 洞 最 大 坡 度 为 1 31% ， 横 洞 最 大 坡 度 为 5 3% ， 坡 度 均 较 小 ， 对 出 碴 车 辆 的 爬 坡 能 力 要 求 不 高 ; 3) 隧 道 围 岩 以 泥 岩 为 主 ， 局 部 夹 砂 岩 ， 两 种 岩 石 均 为 软 岩 ， 尤 其 泥 岩 ， 遇 水 成 泥 ， 强 度 大 大 低 于 花 岗

14、 岩 、 石 灰 岩 ， 装 碴 时 不 易 砸 坏 车 厢 厢 体 ， 因 此 对 出 碴 车 辆 的 车 厢 强 度 要 求 不 高 ; 4 ) 机 动 灵 活 ， 能 适 应 单 线 隧 道 小 断 面 的 特 点 。 经 比 较 ， 选 择 东 风 5t 自 卸 汽 车( 单 桥 ) 能 满 足 上 述 要 求 。选 取 典 型 的 级 围 岩 施 工 参 数 进 行 计 算 ， 单 线 隧 道 断 面 面 积 为 52 m2 ， 施 工 循 环 进 尺 为 3 m， 考 虑 松 动 系 数 为 1 5， 则 每 循 环 松 方 量 为 52 3 1 5 = 234 m3 。5 t 出

15、 碴 车 辆 的 车 厢 尺 寸 为 长 4 2 m、 宽 2 25 m、 高1 0 m， 每 次 装 运 量 约 为 8 m3 / 车 ， 考 虑 汽 车 不 能 装 太满 ， 按 7 m3 计 算 ， 每 循 环 共 需 装 运 车 次 为234 7 = 33 4 车 次 ( 取 34 车 次 )运 距 按 最 远 距 离 2 km 计 算 ， 平 均 车 速 按 15 km 计算 ， 则 每 车 行 驶 在 区 间 内 所 需 时 间 为在 3h 左 右 。出 碴 车 辆 按 分 阶 段 配 置 的 原 则 投 入 使 用 ， 对 于 单 个 作 业 面 ， 掘 进 距 离 500 m 以 内 投 入 3 台 ; 500 1 000 m 投 入 4 6 台 ; 1 000 1 500 m 投 入 6 8 台 ; 1 500 2 000 m 投 入 8 10 台 。装 碴 示 意 图 如 图 2。图 2 级 围 岩 断 面 装 碴 示 意 图 ( 单 位 : cm)2 3 衬 砌 设 备出 口 配 置 3