山岭铁路隧道施工机械化

设备名称
防水板 作业台架 挖掘机 装载机 装载机 自卸汽车
数量
2 1 2 1 6 2 2 3 1
防水板 作业线 （100万）
装运 作业线 （858万）
二衬 作业线 （467万）
模板台车 砼输送泵 砼输送车 砼搅拌站
总计
二、工艺创新
洞室小台车
•
曲模施工创新 纵向止水带夹子 环向堵头模板
•
融入 工艺 创新
拱架安装机出厂验收动作演示及模拟安装试验
一、施工机械化配套
3、防水板铺设机
三维立体图
仿轮廓面的铺设轨 道保证防水板和开 挖面铺设的贴合度
软橡胶撑靴有效保护防水板
辐射状圆周支撑降低了人工劳动强度
大净空门架设计减 小掌子面空气回流 阻力，有效改善隧 道内空气流通不畅 的状况
一、施工机械化配套
3、防水板铺设机
中 空 锚 杆
量 测 桩
五、初期支护
五、初期支护
五、初期支护
六、仰拱施工
• 山岭铁路隧道为大断面隧道，仰拱采用分段全幅一次浇筑成型。 • 仰拱施工工艺流程为：测量放线 →仰拱基底清理→安装仰拱弧形模 板及两侧纵向止水带→安装仰拱端头模板及环向止水带→仰拱混凝土 浇筑 （养护）→中心水沟模板→仰拱表面清理→填充混凝土浇筑→ 混凝土养护→下一循环. • 隧底开挖后采用人工配合挖掘机对底部虚碴进行初次清理，对机械无 法清理的，采用人工铁锹清理；针对隧底易聚集石粉、泥浆的特点， 宜采用高压水冲洗，并在合适的位置设置小的集水坑，用碴浆泵抽排 至已施工段的中心水沟，并定期进行清理。 • 施工中使用24m自行式仰拱栈桥，隧道出碴及进料与仰拱施工可平行 作业。栈桥为下承式桁架结构，桁架在满足承载力要求的同时兼起护 栏作用，保证施工进度的同时确保仰拱施作人员在栈桥周边的施工安 全。 • 基底清理合格后安装自加工的仰拱弧形模板，模板顶面高于填充面 25cm，以便于后期衬砌台车定位时与边模搭接；纵向止水带用线型控 制夹具进行固定并与模板连接为一体，确保在混凝土浇筑过程中不偏 位。 • 仰拱端头模板采用专用组合式钢模板，施工过程中先将底部弧形部分 固定，再将中埋式止水带摊铺在弧形模板表面，上部模板压于其上， 固定牢靠，环向及纵向止水带在两侧部位必须重叠，止水带接长均采 用热硫化焊接，以确保止水效果符合要求。
一、施工机械化配套
9、装运设备
一、施工机械化配套
9、装运设备
一、施工机械化配套
10、设备配套实例

作业线
三都隧道出口施工Ⅰ级机械化设备配套投入统计
规格 型号 T12 500KVA S11-500 C6
30m3/h 8m3 90m3/h 24m 1m3 12m3 12m 8m3 PC210 HZ90 PM500PC
防水板 铺设机 样机
防水板 铺设机
一、施工机械化配套
4、无门架式台架
两模板顶部通过铰接销连接， 此铰点为模板运动圆心 模板展开半径
小臂、滑块及升降座轨道轨 道通过销轴连接，使模板沿 此轨迹开合
对称布置三 排交错丝杆
无门架模板台车主体结构
一、施工机械化配套
4、无门架式台架
无门架 模板台 车样机
图3-3-3
一、施工机械化配套
8、喷砼机械手
• 引进了国外混凝土湿喷机械手， 目前国内已具开始仿制山岭铁 路大断面隧道使用湿喷机械手 具有以下优点： • 1、工效高：喷射混凝土机械手 为自行式设备，到达现场后能 快速调整机位，无需接送风水 管，混凝土运输到现场后即可 直接进行喷射作业，喷料速度 为4～30m3/h,相当于普通湿喷 机（9m3/h）6-9台同时作业的 喷射效率。 • 2、操作人员少：每机只需配备2人即可完成砼的喷射工序。 • 3、喷射范围大：最大喷射高度16.1米，最大喷射宽度为28.2米，水 平最远喷射距离为14.3米。 • 4、回弹少：统计数据结果表明，该机组喷射混凝土的回弹率均控制 在20%左右，而传统的湿喷机回弹率均在30%左右。 • 5、能确保施工安全和质量：全湿喷工艺提高喷射混凝土质量、减少 掌子面施工人员。
一、施工机械化配套
钻眼台车 拱架安装机
主 要 施 工 机 械
防水板铺设装置
无门架模板台车
隧道挖装机 仰拱栈桥 钻注一体化设备 砼喷射机械手
一、施工机械化配套
1、钻眼台车
• 根据隧道开挖断面的设计 情况,配备2台三臂凿岩台 车，分两个作业班组施工。 具有以几方面优点： • 1、人员少：每班每台台 车配备3名操作人员。 • 2、钻孔速度快：单孔5米 深的炮孔成孔时间为3～5 分钟。 • 3、工效高：利用台车进 • 4、一机多用，提高锚杆施工质量： 行全断面开挖钻眼爆破单 利用凿岩台车施钻系统锚杆眼孔，提 循环（进尺4.5米）时间 高了锚杆的施工效率，有效的控制锚 能控制在3.5～4小时，比 杆的角度及深度。 多功能台架钻爆施工工效 可提高60～70%。凿岩台 • 5、安全环保有利：钻孔过程中掌子 车全断面开挖达到270米/ 面不需要大量的操作人员及大量的风 月。 水管路，利用高压水跟进钻孔，减少 掌子面的岩尘。
一、施工机械化配套
1、钻眼台车
一、施工机械化配套
1、钻眼台车
一、施工机械化配套
2、拱架安装机
拱架安装机样机实物图
进口液压 控制系统
吊篮控制 系统
载人吊篮
活动抓手
200型进 口底盘
一、施工机械化配套
2、拱架安装机
拱架连接 回转作业 侧摆作业 举高作业 平伸作业 机械手抓 空中连接 吊篮空中 伸展动作 升高动作 取钢架 动作 完成
五、初期支护
• 其中锚杆采用凿岩台车钻孔，人工安装并注浆；喷射混凝土采用喷浆 机械手施工，施工中速凝剂添加使用变频调速电机控制，可严格按配 合比进行添加，喷射回弹量约20～25%，而一般的湿喷机回弹量都在 35%以上。 • 为确保喷射混凝土表面平整度，初期支护时，先按设计初喷4cm厚的 一层混凝土，过程中同时将局部超挖的小凹坑喷填平整，钢筋网安装 时，为避免出现折线或外鼓，采用在初喷混凝土面打设钢筋铆钉固定 的做法，使钢筋网紧贴初喷混凝土表面，局部超挖凹陷部位则顺隧道 轮廓弧线安装，对个别有掉块的较大超挖部位设双层钢筋网，在混凝 土复喷过程中起到较好的承载和粘接作用，从而保证复喷后表面平整。
设备名称
单价（元） 8990000 80000 810000
3990000 430000 920000 450000 1100000 320000 420000 430000
数量 2 1 1
1 2 1 2 1 2 2 2
开挖 三臂凿岩台车 作业线 变压器 （1887万元） 多功能钻机 初支 作业线 （577万元）
湿喷机械手 砼输送车 砼搅拌站 仰拱 作业线 （434万元） 仰拱栈桥 挖掘机 自卸汽车 仰拱滑移模板 砼输送车
一、施工机械化配套
10、设备配套实例

作业线
三都隧道出口施工Ⅰ级机械化设备配套投入统计
规格 型号 单价（元）
500000 1m3 3m3 3m3 12m3 12m 60m3/h 8m3 90m3/h HZ90 HBT60 PC210 WA380-3 ZLC50C VOLVOFM12 1100000 860000 360000 900000 870000 360000 430000 920000
四、洞身开挖
• 钻爆设计
四、洞身开挖
周边眼定位
光面爆破 效果
工程质量篇—洞身开挖
四、洞身开挖
四、洞身开挖
五、初期支护
• III级围岩初期 支护主要施工 工艺流程为： 施工准备工作 →开挖基面埋 设疏水管或注 浆（有水处） →初喷射4cm厚 的砼→补注浆 及引排初喷面 渗水（有水处） →挂钢筋网片 →复喷混凝土 至设计厚度→ 锚杆孔位放样、 钻孔安装→砼 养护→引排初 期支护渗漏水 →进行下循环 施工。
钻爆作业 装渣运输
地质预报
Hale Waihona Puke Baidu锚喷支护
二次衬砌及养护 防排水铺设
仰拱铺底
一、施工机械化配套
• 机械化配套指导思想： “大机优选、小机配套、先进合 理、性能匹配，理性选型，集约管理” 。 • 我们以隧道钻爆作业、装碴运输、拱架安装及锚喷支护、 仰拱铺底及混凝土衬砌四条作业生产线进行重点机械配套， 同时根据施工实际情况以地质预报、超前支护及围岩注浆 进行辅助作业线的合理配置。 • • • • • • 1、推行凿岩台车有效提高钻眼速度 2、选用先进湿喷设备减少工序循环时间 3、完善装运设备机械设备配套提升施工效率 4、仰拱施工采用自行式栈桥及新式模架 5、合理配置二衬施工设备 6、利用钻注一体设备提高超前地质预报、辅助工法施工 效率
一、施工机械化配套
8、喷砼机械手
最大喷射高度： 16.1 m 最大喷射宽度： 28.2 m 最远喷射距离： 14.3 m
PM500PC喷射机机械手
最小可喷射作业 隧洞高度：
大小臂伸缩：
4m
2m
一、施工机械化配套
9、装运设备
• 配置大功率装运设备缩短出碴时间。 1台PC220挖掘机，用于找顶扒碴工 序施工，2台WA380装载机及6台 VOLVO自卸汽车出碴。2台装载机同 时向1台自卸汽车装碴作业，单车 装碴时间在2分钟以内，单循环进 尺4.2米（约500 m3）的出碴时间 在3～4小时。
一、施工机械化配套
5、隧道挖装机
一、施工机械化配套
6、自行式仰拱栈桥
• 仰拱施工可采用24米 长的自行式仰拱栈桥， 实现纵横向的整体自 行移动，与简易仰拱 栈桥相比还极大提高 了过车效率与安全性， 目前一次施工仰拱长 度为12米。栈桥自带 微调功能，能缩短安 装时间，加快仰拱施 工进度。
自 行 式 仰 拱 移 动 栈 桥
一、施工机械化配套
6、自行式仰拱移动栈桥
自行式仰拱移动 栈桥
一、施工机械化配套
7、钻注一体化设备 • 利用钻注一体设备即可进行超前地质预报钻孔，提高地质预 报效率，又可进行超前预注浆（辅助工法）全断面钻孔，
一、施工机械化配套
7、钻注一体化设备
意大利产C6多功能地 质钻机
• 该机的特点是：水平钻进深度可超50米，钻孔直径为64～194毫 米。具有钻-注一体化功能，同时能实现软弱围岩及高压富水地 带的超前预加固及注浆堵水施工。功效较高，与国产CM458地质 钻机相比其钻孔和注浆效率可提高1倍。
三、地质预报
隧道施工 超前地质预报
三、地质预报
四、洞身开挖
• 1、三臂台车钻眼施工存在的 最大不足就是在封闭式驾驶室内， 施钻工施钻时对施钻钻机、钻杆、 推进梁的视线存在障碍；如1号臂 推进梁上的油管护架常给施钻人的 视线造成一定的障碍；另外是推进 梁上的顶盘架和钻杆扶钎器高度过 高，会使钻机贴着拱顶面钻孔时外 插角角度增大，不利于控制外插角 角度。解决的办法：是每个班增加 1名施钻工辅助、指引主施钻工进 行钻孔，解决主施钻工视线障碍的 问题（此是由钻孔台车设计引起， 无法改进）。对于其它的问题则采 取机械自身技改办法进行，如在推 进梁的右边重新定位钻孔把油管护 架改移右边。重新设计加工顶盘与 扶钎器，降低其高度，从而有利于 施钻工控制外插角。
四、洞身开挖
2、凿岩台车钻孔过程中采用定人、定岗、定钻，分清责任区，以奖为 主，奖罚分明的原则；对于决定超欠挖的周边眼钻孔，班组内部制定 了严格的奖罚制度，将216个周边眼沿隧道中线左右及上下平均分成4 部分，每个台车司机负责54个孔， 4名司机专门负责各自区域内的周 边眼钻孔。钻孔过程中除隧道拱部考虑纵坡（6.048‰）影响，孔底外 插量在原有基础上增加2cm外，其余钻孔均按水平方向施钻，由测量组 在隧道两侧大跨线位置标出方向线（或观察台车钻孔臂水流情况，当 水流从钻杆中部滴落时认为钻杆水平），根据上循环超欠挖检查数据 确定钻尾与基面间的距离，从而确定钻杆方向与外插角。 3、经过长时间现场实践和学习，总结出了一些非常有价值的经验 如：①周边眼施钻时钻杆先伸出顶盘1米左右进行钻孔，钻孔过程中仔 细观察钻杆上的流水状态，水从炮眼顺着钻杆流过的长度、速度、方 向，由此即可初步判断出此孔上下、左右角度，也就可初步判断超欠 挖情况，相应地调整钻杆的外插角从而有利于超欠挖的控制；②当一 些炮孔无法判断其超欠情况时我们采用使用长、直钎杆插入炮孔内， 观察钎杆的各个角度也可初步判断其超欠情况。③在施作同一排掏槽 眼时，可根据钻杆尾部水滴是否落在同一个位置来判断掏槽眼是否在 通一个面上，此外也对边墙的施钻方法法，周边眼间距控制等方法提 出了较好的解决措施。
山岭铁路隧道施工机械化
山岭铁路隧道施工机械化
中铁隧道集团有限公司 二零一二年七月
山岭铁路隧道施工机械化
一、施工机械化配套
• 山岭铁路隧道断面一般较大，在人力资源及成本愈来 愈紧张的今天，隧道施工机械化成为一种趋势。本介 绍以隧道施工机械化为主。 • 隧道施工应形成超前 地质预报、隧道钻爆 作业、装渣运输、锚 喷支护、仰拱铺底、 衬砌防排水铺设安装、 衬砌混凝土及衬砌养 护机械化配套作业生 产线，达到隧道机械 化全工序闭合施工， 体现当前长大山岭隧 道机械化施工的优势。
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多功能配电柜
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自行设计洞室整体模板台车，其搬运 方便、速度快、精度高、平整度好， 避免跑模。 自行设计并加工，保证仰拱两侧部位 按设计圆弧成型。 自加工角钢卡，保证混凝土浇筑过程 中止水带不变形移位。 模板沿隧道环向呈双快夹板结构，在 合拢的同时将止水带夹于两块模板之 间，有效保证了止水带的施工质量， 极大地提高了施工效率 。 确保洞内管线合控，用电规范、有条 不紊