小型挖掘机在公路隧道大直径竖井施工中的应用

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小型挖掘机在公路隧道大直径竖井施工中的应用
董 鑫１，胡文广２，刘宝许２，张伟２ ＤＯＮＧ Ｘｉｎｌ．ＨＵ Ｗｅｎ—ｇｕａｎ９２，ＬｌＵ Ｂａｏ—ＸＵ２，ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉ２
９ １８ｌ ９ ８６３ ９ ７２３
２７８．６ ３１７．９ ２８９．３
３３．０ ３１．０ ３３．６
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为了保证爆破钻孔质量，每一循环后必须将井底清理
干净。竖井施工中，清底工作是一项费时费力的工作。受井 底条件限制，一般使用人工清底．最短需要４ ｈ，如遇爆破效 果不理想，甚至需７～８ ｈ才能完成。使用挖掘机后。清底工作 只需安排５人辅助钩式挖掘机装岩，１ ｈｉｌｌ］可完成。
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篓篓 罴 星 釜 ９．施工决策（机料兼管）：用电算程序（速解模板）督导搅拌设备。查验方便，可锁定级配抓住关键。
１０．功能齐备（功效非凡）：五大功能，十大模板——设计、调试、修正、监测、检验，全盘皆活，业内领先。
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小型挖掘机在公路隧道大直径竖井施工中的应用
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)：
董鑫， 胡文广， 刘宝许， 张伟， DONG Xin， HU Wen-guang， LIU Bao-xu， ZHANG Wei 董鑫,DONG Xin(陕西省交通厅基本建设工程质量监督站,陕西,西安,710000)， 胡文广,刘宝 许,张伟,HU Wen-guang,LIU Bao-xu,ZHANG Wei(中交隧道工程局有限公司,北京,100011)
慢嚣铡竖井；机械化；装岩；效率
ｌ●区互互—ｌ空Ｚ墨Ｚ！蛋ＩＵ ｓｈａｆｔ；ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ：ｒｏｃｋ ｌｏａｄｉｎｇ；ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
中图分类号：Ｕ４５５．３
文献标识码：Ｂ
文章编号：１０００－０３３Ｘ（２００８）０６－００６９－０３
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随着竖井施工技术的不断发展与应用，施工速度得到 了明显提高．但竖井施工的装岩环节却始终未能取得重大 突破，至今仍停留在使用中心回转式抓岩机等传统设备的 水平。这些装岩设备除了受自身特点制约外，还存在以下问 题：一是装岩效率低．在施工过程中实际装岩效率一般在 ３１～３９ ｍ３／ｈ之间：二是故障率高、维修量大，这在很大程度 上限制了竖井施工速度。利用传统的装岩设备施工时，装岩 环节约占整个循环时间的６０％。因此，如何缩短装岩时间已 成为竖井快速施工的关键旧］。
圈１挖掘机外形尺寸
日姜程应用
２００７年５月１５日，挖掘机正式下井投入使用，装岩效率 得到了极大提升，取得了令人振奋的效果。
围２挖掘机装岩作业
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采用挖掘机装岩后．装岩每循环耗时从最初的２０ ｈ缩 短至ｌｌ ｈ。将其装岩效率（选取２００７年７月１－５日挖掘机装岩 速度）与采用中心回转式抓岩机的效率（选取２００２年宣东２号 副井施工采用ＨＺ一６型中心回转式抓岩机的装岩速度）作了 简单的比较，见表２、表３。
衰ｌ装岩设备比选
秦岭终南山公路隧道２号竖井深６６１ ｍ，开挖直径达 １２．８ ｍ，是目前国内乃至世界隧道行业最深、最大的竖井工 程，建设规模堪称世界之最。２号竖井通过的地层主要为混 合片麻岩和花岗岩．部分地段夹黑云母斜长角闪片岩残留 体。地下水主要为基岩裂隙水。施工采用全断面正向钻爆
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１．陕西省交通厅基本建设工程质量监督站，陕西西安７１００００ ２．中交隧道工程局有限公司，北京１０００１１ １．Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｈａａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００００，
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５．数据处理（智能图表）：用电算程序（速解模板）处理检测数据，便捷实用，可自动形成级酉己曲线。
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６．图表绘制（标准模板）：用电算程序（速解模板）绘制级配曲线，精巧规范，可各式图表同步展现。
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７．级配监测（实时曲线）：用电算程序（速解模板）图解过程控制，总量检验，可实时级配随时查看。
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８．冷料调速（频率转速）：用电算程序（速解模板）估算冷料转速，代替标定，可减少溢料协调运转。
挖掘机在竖井施工中的应用目前还处于初始阶段．在 使用过程中可能还会遇到各种问题。在终南山隧道２号竖井 施工中．成功地使用了挖掘机完成整个井筒施工的装岩、清 底工作．达到了快速掘进的目的。工程实践证明利用挖掘机 装岩在公路隧道硬岩竖井施工中可以被广泛地应用。 参考文献：
［１］ＪＴＧ Ｄ７０－－２００４，公路隧道设计规范［ｓ］．
幔圆墨窆例Ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｌｏｗ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｈｅａｖｙ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｕｃｋｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｈａｆｔ，ｅｘ—
ｃａｖａｔｏｒ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｌｏａｄｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｏ ｃｅｎｔｅｒ ｓｗｉｖｅｌ ｇｒａｂ ｌｏａｄｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｅｘ— ｃａｖａｔｏｒ ｃａｎ ｓｈｏｒｔｅｎ ｔｈｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｓｉｍｐｌｉｆｙ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｊｏｂ，ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔ ｉｓ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ．
表２挖掘机的装岩Βιβλιοθήκη 度通过比较可以看出：采用挖掘机装岩效果远优于采用 中，￡，，Ｉ－６－１转式抓岩机等传统的装岩设备。
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Ｅｌｌ 存在的问题与改进
挖掘机在终南山隧道２号竖井施工中的应用也存在一 些亟待解决的问题。具体问题及其改进如下。
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施工期间利用局扇风机进行压入式通风．若采用中心 回转式抓岩机装岩，工作面需用的风量只需考虑井底施工 人员之用和爆破后的炮烟排放。通过计算风机的工作风量 以及风压。选用４台ＦＢＤ一３０型局部通风机。井筒内悬挂２列 咖８００ ｍｍ强力胶质风筒，风筒出口距工作面不超过２０ ｍ。 但采用内燃机式挖掘机装岩会产生大量尾气。并且原设计 风机无法满足需用风量。为此，采用ＦＢＤ一３７型局部通风机 取代ＦＢＤ一３０型通风机。并将４，８００ ｍｍ强力胶质风筒换成 （ｂ１ ０００ ｍｍ型，基本解决了工作面的通风问题。
锁口盘及双层吊盘直径为１２ ｍ．其盘面设置２个提升 口，并相对盘中心对称布置。鉴于盘的加工难度、提升稳定 性、挖掘机在井底的工作区域及吊桶的提升等要求．所选用 的挖掘机长度不可超过７ ｍ，挖掘半径不得小于６．５ ｍ。
经综合比较，决定采用ＹＣ８５—６挖掘机。挖掘机的外形 尺寸见图１。
２００２年９／＝１ ２００２年ｌＯ月 ３００２年１１月
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１．配比设计（一键单击）：用电算程序（速解模板）进行配比设计，智能精确，可简化运算解析过程。
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２．级配调试（连续对话）：用电算程序（速解模板）进行级配调试，效果直观，可预知级配调控结果。
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３．级配检验（逐点剖析）：用电算程序（速解模板）进行级配检验，图表联动，可透视级配对症监管。
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４．配比优化（按图索骥）：用电算程序（速解模板）进行配比优化。简明扼要，可切实指导配料生产。
［２］徐受民，尹复辰，郭小红．雪峰山隧道３号竖井天井施工【Ｊ］．中南公路
工程，２００６，３１（１）：１３１—１３４．
［３］徐石林，张旭．水平隧道火灾通风以纵向控制风速的合理确定Ｌ『］．
中国公路学报，２００７，２０（２）：９２—９６．
［４］史彦文，韩常领，董溥．秦岭终南山特长隧道竖井衬砌的数值计算
田３维修保养
Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ ２．ＣＣＣＣ Ｔｕｎｎｅｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００１ １，Ｃｈｉｎａ
幔盈■目叫针对隧道竖井施工中传统的装岩机械效率低、维修量大等问题，通过与中心回转式抓岩机进行比较，最终选择 挖掘机作为装岩设备。结果表明：挖掘机能明显缩短装岩时间，并使清底工作变得简易、快捷，经济效益显著。
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挖掘机还能担负清理井壁浮石、危石工作，排除安全隐
患，保证井筒施工安全。
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除去燃油费．使用挖掘机不仅每月可节省近３万元的司 机工资，而且减少了人员投入、提高了施工进度、缩短了设 备租赁时间．每月至少可创１０万元的效益。随着挖掘机在终 南山竖井施工中的应用日臻成熟．在２００７年６～９月中终南山 ２号竖井分别取得了月进尺５２ ｍ、６３ ｍ、７１ ｍ、７３ ｍ的好成 绩，１０月则更是创造了月进尺８０ ｍ的全国纪录。挖掘机的装 岩作业如图２所示。，
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使用成本等都远远优于中心回转式抓岩机。
襄３ 中心回转式抓岩机的装岩速度
井筒断面面积为１３６．８ ｍｚ，平均每炮进尺２．７ ＩＴｉ．岩石膨 胀系数取１．６。每循环总出岩量为５９１ ｍ３．按１２ ｈ完成一茬炮 的出岩任务考虑，则所需出岩能力为４９．３ ｍ３／１１。ＹＣ８５—６挖 掘机（斗容量为０．４ ｍ，）的装岩效率预计可达５０ ｍ３／ｈ，而主、 副提升绞车综合提升能力为５２ ｍ３／ｈ。采用ＹＣ８５—６挖掘机配 ０．４ ｍ，挖斗。实现了装岩与提升的最佳匹配。
配，自行加工了斗容量为０．４ ｍ３的挖斗，使挖掘机的装岩速 下井进行装岩作业，尽可能地减少作业循环时间。
度得到了进一步的提高。
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终南山２号竖井通过的岩层为花岗岩，石质坚硬，挖掘 机在装岩过程中磨损严重，使用频率高、连续工作时间长， 因此必须定期检查履带、挖斗并及时做好维修工作（图３）， 以维持机械的最佳工作状态，尽可能地将挖掘机的故障率 降至最低。