单线铁路长隧道机械化配套与快速施工技术

第23卷,第3期 中国铁道科学V ol 123N o 13　

2002年6月 CHI NA RAI LW AY SCIE NCE

June ,2002　

文章编号:100124632(2002)0320108207

单线铁路长隧道机械化配套与快速施工技术

万姜林,李桧祥,时圣文,董　杰

(中铁隧道集团有限公司,河南洛阳　471009)

摘　要:米花岭隧道是南昆铁路最长的隧道,结合该隧道进行的科研试验和新技术推广项目共12项。本文着重阐述了单线铁路长隧道施工机械化配套技术和三条机械化作业线的组成,评述了各项新技术、新工艺的研究和推广应用对快速施工和提高工程质量所起到的重要作用和价值。文中提到的有价值的技术成果与实用的新工艺,可以作为今后单线铁路长隧道快速施工的借鉴。本文最后对单线铁路长隧道的设计与施工提出了一些建议。

关键词:隧道施工;机械化配套;铁路长隧道 中图分类号:U45513 文献标识码:A

　收稿日期:2001207209

　作者简介:万姜林(1962—

),男,广东五华人,教授级高工。 米花岭隧道位于广西壮族自治区田林县境内,隧道起止里程为DK 340+958至DK 350+350,全长9392m ,最大埋深700m ,是控制南昆铁路总工期的关键工程,是当时我国最长的铁路单线电气化隧道。进口紧邻滇、黔、桂公路,施工场地开阔,交通方便,出口则处于山脉延绵、峰峦起伏、山高坡陡、沟谷纵横、交通极不方便的峡谷之间,施工场地非常狭窄。

隧道穿越右江与南盘江水系分水岭———九巍峨山系,地处马郎至根龙复式褶皱地带。地层岩性主要为泥岩、灰绿色砂岩和钙质泥岩。共有三条较大断层:F2,F4断层是压性断层,有涌泥可能;F3断层是张性断层,有涌水可能。三条断层影响长度600m 左右。围岩分类:Ⅱ类1106m (1118%);Ⅲ类3766m (4011%);Ⅳ类4520m (4811%)。隧道线路平面因受地形、地质条件的限制,进出口各有一段曲线,隧道线路纵断面为单面坡,坡度418‰

。

全隧道采用曲墙抑拱或钢筋混凝土底板全封闭型衬砌断面。初期支护以喷、锚、网为主,辅以超前小导管和网构钢拱架,在初期支护与二次衬砌之间设防水层。正洞与辅助坑道平面示意图如图1所示。

图1　米花岭隧道正洞与辅助坑道平面示意图

1　施工机械化配套技术

单线铁路长隧道施工按挖装运、锚喷支护、衬砌三条作业线进行机械配套。

111　施工机械化配套原则

(1)施工机械要与施工方法配套。

(2)单线铁路长隧道断面小,不能采用无轨运

输方式,如采用内燃机进洞,会增加通风困难,因此采用有轨运输。

(3)动力选型以电2液为主。

(4)单机选型上要考虑质量可靠高效,经济合

理,维修方便,机械设备生产能力要匹配。

(5)引进设备要考虑国产化的可行性,主机的零配件和易损件能及时供应。

(6)机械化配套生产目标是:单口月成洞120m ～150m ,单口开挖月进尺180m ,衬砌能力每月200m 。

112　机械选型配套应全面考虑的几项技术经济要求

(1)生产性:指的是各单机组合配套后形成的生产作业线所具备的综合性能和生产能力。对于隧道施工机械设备的选型配套,毫无必要去刻意追求某种系列机型或某单机的性能最好,技术最先进,产量最高,而应从机械配套后的整体能力入手,实现各单机的机械性能与生产能力相匹配,达到既经济又合理的最佳组合。

(2)可靠性:指的是要求各单机在运转过程中,稳定地保持其良好的技术性能,可靠地在规定时间和作业条件下完成工期所要求的额定功率的能力。各施工工序采用的设备要能保证生产的高速度和生产的均衡性,应该以整套设备来评价机械的完好率,许多国家都是用施工中造成的时间损失作为标准来衡量。

(3)安全性:一是指机械本身的安全运转功能,应配有过载保护和自动控制装置,二是指机械转动时对操作人员和周围施工人员的安全保障,机械上应装备有各种类型的防护设备。

(4)耐久性:指的是配套机组中的各单机应经久耐用,技术寿命应相互匹配。

(5)维修性:便于检查维修和保养,利于配件采购和储备。

(6)经济性:应优先选用经济合理的节能型设备,要结合我国的国情,尽量面向国内市场。组合配套的设备应与隧道本身的地位和投资能力相适应。

(7)适应性:指的是配套设备能适应多种地质条件下不同的施工方法,能满足辅助工法的施工需要。如瑞典产门架式台车既可用于全断面开挖也能进行微台阶开挖;日本产挖装机既可用于装碴,也能进行欠挖处理,并能用液压锤破碎碴堆中的大块岩石,免去了费事费工又不安全的“放解炮”作业。

(8)配套设备要能够在隧道施工各工序的作业空间内运转自如。

(9)配套设备各单机的动力形式要基本一致,行走方式要与装运方案相适应。

(10)配套设备各单机应尽量选用低噪音、无污染或低污染、弱震动的设备。

(11)配套设备各单机应具有良好的密封防潮性能。

113　机械配套必须注意解决的几个关键问题

(1)施工进度的快慢既取决于机械化程度的高低和配套设备的生产能力,更取决于机械设备的管理,尽管设备本身高效耐用,性能优良,但需要人去熟练操作,只有最大限度地提高操作人员、维修人员和管理人员的素质,真正地做到作业规范化、保养制度化、维修标准化,才能有效地将设备的故障停机率降低到最低限度,保证施工生产的正常进行。

(2)要解决好零配件与整机的寿命匹配问题,尤其是一些部件备品,要有一定的预见性,现场应备足配件。

(3)要解决好施工机械设备与土木设备的配套衔接,大型机械设备进洞,必须辅设与之相适应的中、重型运输轨道。洞内调车除采用单开道岔、对称道岔和单侧渡线外,在门架台车和二次衬砌混凝土泵后分别安放一付单开式浮放道岔,洞内运行线路宜采用四轨两线制,这样有利于运输避让,节省会车调车时间。

(4)应加强油水管制,配套设备中有很大一部分是液压传动机械,施工期间应经常定期检查液压油、润滑油等是否符合规定;检查机器内油位、水位是否适度;检查滤清器是否被堵塞;检查各种管路是否密闭。

(5)切实解决好车辆调度至关重要。要保持通讯线路完好,确保运输畅通。

(6)应将洞内通风防尘和防排水机械纳入机械化配套中去,有轨运输隧道施工中粉尘和有害气体的来源主要是:

①爆破产生的有害气体。

②喷射混凝土作业产生的粉尘。

完全可以采用压气水幕降尘器来降低爆破时产生的粉尘和有害气体;采用隧道干式除尘机并把它一同安装在湿喷设备列车上,可用来清除喷混凝土时产生的粉尘。

(7)要认真解决好无平导独头施工,解决好掌子面开挖与抑拱检底平行作业的问题。

(8)应根据实际情况和工程需要准确地调整好三条作业线工序和合理间距,尽可能减少施工各环节的相互干扰。

2　米花岭隧道出口三条机械化作业

211　挖装运作业线机械配套

隧道采用门架式全液压四臂凿岩台车钻眼,全

901

第3期 单线铁路长隧道机械化配套与快速施工技术