隧道施工人员组织和机械设备配置

隧道施工人员组织和机械设备配置

（乔红彦）

中铁十一局渝万铁路土建6标项目二分部

二○一四年七月重庆万州

隧道施工人员组织和机械设备配置

一、工程概况

渝万二分部起止里程为D1K226+993.15～D1K239+982，线路全长12.977km，其中隧道7座，合计11.200km，隧道占比为86.3%，共需要开设11个掌子面进行掘进，点多面大，工期比较紧，为满足施工技术要求，确保施工质量和人身安全，需要根据工期进度合理安排隧道的施工人员组织和机械设备的配置，做到配置先进，安全可靠，节能环保。

根据设计图纸，渝万铁路设计时速为250km，有效净空面积92㎡，线间距4.6m，围岩级别为Ⅲ～Ⅴ级。以Ⅳ级围岩为例，开挖净宽14.22m，净高12.23m（未计沉降量），每断面土石方为141m³，断面较大，按照设计，采用上下台阶法开挖。通用的双线铁路隧道月进度指标为Ⅲ级120m，Ⅳ级70m，Ⅴ级40m，我们将按照这个指标进行计算分析和资源配置。

高速铁路隧道大部分属于山岭隧道，一般均是采用钻爆法施工。钻爆法对地质条件适应性强、开挖成本低，特别适合于坚硬岩石隧道、破碎岩石隧道及大量短隧道的施工，所以是隧道掘进的主要手段。和掘进机施工法相比，钻爆法具有以下优点：①适用范围广；②设备资源投入少，施工准备期短；③围岩及地质变化后能及时调整；④施工组织管理相对单纯。

二、配置原则

隧道施工机械配置应根据隧道长度、断面大小、辅助坑道设置、地质条件、施工方法、工期要求等综合因素进行配置，需满足以下原则（1）施工机械配置须与施工方法相配套，与施工工期相适应；

（2）施工机械配置的生产能力应大于均衡施工能力，均衡施工能力大于施工进度指标要求

（3）施工机械配置应注重科学发挥机械的总体效率；

（4）施工机械应有备用设备；

（5）优选排污达标、噪音小的机械。进入隧道施工的机械，尽可能的优先选用电力机械

（6）隧道施工机械管理人员应进行专门培训，特种机械操作持证上岗。

三、超前钻探

在进行隧道开挖之前，须进行超前地质预报，像TSP、地质雷达、红外线等，再探明前方的地质情况后方可进行开挖作业。施工单位需要进行的是φ75mm超前水平钻探，要求每次钻探长度30m，搭接5m。渝万线需要一台专用的地质钻机进行钻孔作业，我们选用的是RPD-180CBR 多功能快速钻机，他可以进行管棚施工、注浆改良地质、锚固岩体等施工,其钻进速度≥5m/h,钻完30m需要6小时，加上转场2个小时，一天可以钻设2个隧道掌子面，能够满足全线所有隧道的施工需求。

表3 超前钻探配置表

四、通风供电配置

在隧道开挖之前，我们需要根据洞口的地形地貌修建空压机房、变压器房，高山水池，还得在洞口安装风机，为洞内作业提供必需的风水电，满足人员、机械的呼吸与工作需求。我们以太平寨隧道出口为例进行风水电配置的简要介绍。

4.1空压机站配置

空压机站的生产能力，如果按照隧道1.5km的计算值为17m³，那他需要5台4L(1)-20/8型空压机串联，其排气压力为0.8Mpa，排气量为20 m³/min，一般情况下是1台空压机配置4～6把YT-28型凿岩机（即大家俗话说的风枪，每分钟耗风量3.3～4.9 m³，），最多可同时带动30台风枪同时作业，考虑人员、机械的合理高效率利用，现场配置20把风枪，4～5台空压机即可满足需求。在隧道施工中， YT-28型凿岩机使用非常广泛，其以效率高，吹洗炮孔功能强,转钎力矩大而优于同类产品。

空压机生产的压缩空气压力一般在0.7～0.8MPa，为保证工作风压

不小于0.5 MPa，则钢管终端的风压不得小于0.6 MPa，即钢管风压损失不得超过0.1～0.2 MPa，选择钢管直径，我们一般采用的是20cm钢管。

4.2 通风设备配置

在进行风机购置安装前，我们需要先进行计算，按照以下四种情形取最大值算风量

（1）按洞内同时工作的最多人数计算风量，通常200 m³/min能满足需求；

（2）按同时爆破的最多炸药计算风量，大部分隧道采用压入式通风，通常1300m³/min能满足需求；

（3）按内燃机作业废弃稀释的需要计算风量，通常1500m³/min能满足需求；

(4)按洞内最小风速计算，这个值一般比较小，1000m³/min即可让施工人员正常工作；

算上漏风和摩阻系数，根据前面的计算结果，只要是风机在正常情况下能够提供2000m³/min的新鲜空气就可以满足隧道施工所有机械人员的正常需求，我们常见的2*110KW的风机参数如下，可以满足一般隧道的施工需求

表4-1 轴流风机的参数

4.3 供电配置

隧道施工供电，包括生产用电(含电动机机械用电和施工照明用电)及生活用电等。施工供电首先要确定总用电量，以便选用合适的发电机、变压器、各类配电开关设备和线路导线，以做到安全、可靠地供电、节约用电、减少投资等。

根据实践经验表明，确定施工现场总用电量时，并不能简单地将所有用电设备的容量相加，因为实际生产中，并非所有电动设备都同时工作，并且处于工作状态的用电设备也不是都在额定工作状态。对于中小隧道（隧道长度在2km以下），可用400/230V三相四线系统两端送电，选用的导线断面应使末端电压降不超过10%；对于长隧道，如洞内用电设备不多，在选用经济合理的导线断面后，末端电压降未超过允许范围时，仍可按上述规定办，否则应采用6-10KV高压送电。在线路不远处有15KV的农用电可以接入，我们采用800KVA变压器一个进行变压处理后送入隧道，以满足施工需求，铝线采用240mm2。

表4-2 通风风供电配置表

五、开挖资源配置

根据钻爆设计，考虑最小抵抗线、周边眼间距、装药的不耦合系数后，我们可以计算得出上台阶炮眼Ⅲ级围岩157个，Ⅳ级围岩161个，Ⅴ级围岩177个，下台阶炮眼Ⅲ级围岩89个，Ⅳ级围岩95个，Ⅴ级围岩99个。我们按照炮眼数量最多的Ⅴ级围岩177个来进行计算。