隧道机械化施工设备汇报

支护装备 典型应用
蒙华铁路：全线推广隧道机械化施工的在建铁路项目
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支护装备 典型应用
49
支护装备 典型应用
双线隧道全断面施工
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支护装备
典型应用
单线隧道全断面施工
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支护装备
典型应用
台阶法施工
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支护装备
林拉公路米拉山隧道： 高原（4800m）高寒隧道
成贵铁路蔡家寨隧道
施工单位：中铁十二局
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一、集团概况
2、发展历程
一个年轻有活力的企业
2011-2015年
累计实现销售300亿元， 盾构/TBM、喷射台车等产品 进入国内品牌前三甲
2010年
•开始打造地下工程装备板块
2009年
•产品开始投产
2007年
2008年
•并购中铁隆昌铁路器材有限公司
•组建
施工 技术
基础 研究
产品 研发
工程 实验
应用 研究
捡铺底 钻爆、移动栈桥
除 尘 轴流风机、车载除尘器
单线硬岩隧道-TBM法
三、硬岩单线隧道TBM法+平地王
开挖 装运 衬砌
上台阶TBM+平地王 1台扒装机、自卸汽车或皮带机 模板台车
初期支护 湿喷机械手、防水板自动铺设机、编制钢筋台车等
捡铺底 钻爆、移动栈桥
单线硬岩隧道的主要问题是出渣工 序时除 间尘 控制车和载干组式织除尘器
参数 16.1m 2.9m 3.6m~5.2m 16.6m×11m 13.2m外 46.2t Deutz TCD 2012 140kW 4.9m 15km/h 3 2.5m 360° 2.4m 4.8t
部件 吊篮 电气系统 液压系统
水系统
空气系统
推进器 凿岩机
项目 额定载重 总功率 主电动机 液压泵组数量 最大系统压力 功率 最大流量 最低进水压力 功率 风量 风压 总长 钻孔深 型号 功率
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支护装备
多功能作业车
前驾驶
拱架安装模块
后驾驶室
工作框内配置风 动凿岩机、气动 螺母锁紧装置、 焊机接口，方便
框内施工操作
装药模块（可选 配）
双工作平台，大大提
高安装锚网，装药等
效率
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支护装备
产品优点
劳动强度大 定位调整困难
人工安装
劳动强度低、效率高、安全 可靠、精确控制定位
作业车安装
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支护装备——系列喷射台车介绍
水系统
空气系统
推进器 凿岩机
项目 数量 总功率 主电动机 液压泵组数量 最大系统压力 功率 最大流量 最低进水压力 功率 风量 风压 总长 钻孔深 型号 功率
参数 1 250kW 2x95 kW 2 21MPa 11kW 200l/min 20Bar 9kW 1.5m³/min 7Bar 7.465m 5.34m HC110 31.9kW
钻爆法 围岩强度小于10MPa时可以选择预切槽法 钻爆法适用任何硬岩隧道，硬岩双线隧道采用钻爆法为最优 短隧道群宜选用机动灵活的开挖支护装备
双线硬岩隧道-钻爆法
一、硬岩双线隧道---钻爆法
开 挖 2台三臂台车+装药台车（多功能作业车）
装运 初期支护
2台装载机或1台扒装机、自卸汽车或皮带机 多功能作业车、湿喷机械手
安全性
备注
好
5米孔深
差
3.5米孔深
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开挖装备
不同钻孔方式对比
钻孔方式 对比项
手动风钻钻孔
施工效率 效率低，人员需求多
全电脑凿岩台车 效率高，是人工凿岩的2~3倍，人员需求少
开挖质量 一般，人工控制超欠挖 施工成本 工薪成本高，水气能耗高
环保性 噪音、粉尘危害性大 安全性 掌子面工作，安全性差
信息采集
26
开挖装备
方式对比
27
开挖装备
产品优点
1）自动作业 钻孔布置图导入到控制系统，自 动控制多臂同钻，可实现在线诊 断、远程控制。 2）定位精确 电液自动调节微动控制，实 现钻孔精确定位。 3）环保健康 封闭作业，降噪防尘。
开挖装备
产品优点
4）30m超前钻探与注浆加固
可在线判断地质情况并本机实现不同 地质爆破支护方案。
工法与装备协调
全断面施工、初期支护封闭紧跟掌子面
国外现状
国外现状
立拱和铺设防水板
施工工法与机械化配套
TBM法：敞开式、单护盾、双护盾 盾构法：圆形、异形 钻爆法：两臂台车、三臂台车、门架台车 预切槽法：预切槽机 悬臂掘进机法：全断面、半断面
设备选型 工法配套
装备配置的几项参考原则
隧道长度大于600倍洞径时可以选择TBM工法 围岩强度大于30MPa时可以选择TBM法、钻爆法 围岩强度小于30MPa时可以选择盾构法、悬臂掘进机法、
衬 砌 模板台车、防水板自动铺设机、钢筋台车等
捡铺底 钻爆、移动栈桥
除 尘 轴流风机、车载除尘器
单线硬岩隧道-钻爆法
二、硬岩单线隧道---钻爆法
开 挖 1台三臂台车+装药台车（多功能作业车）
装运 初期支护
1台装载机或1台扒装机、自卸汽车或皮带机 多功能作业车、湿喷机械手
衬 砌 模板台车、防水板自动铺设机、钢筋台车等
台车 喷射 效果
人工喷射效果
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支护装备 湿喷台车喷射质量好
湿喷台车
小型湿喷机
干喷机
人工控制加 水量，控制 精度低
搅拌站精准 计量搅拌， 控制精度高
搅拌站精 准计量搅 拌，控制 精度高
支护装备 湿喷台车喷射质量好
湿喷台车
小型湿喷机
干喷机
人工控制掺 量，控制精 度低
人工机械控 制掺量，控 制精度低
自行走、泵送、喷射于一体 履带行走方式
喷射高度：11.5米 喷射宽度：21米
中、小型隧 道
HPSD2008混凝土喷射台车
自行走、泵送、喷射于一体 履带行走方式
喷射高度：8米 喷射宽度：15米
中、小型隧 道
HPS08+HBS30喷射机组
HPS08喷射台车：履带自行 走、喷射于一体
HBS30喷射泵：输送混凝土 和速凝剂，拖动行走
工艺 开发
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一、集团概况
3、产品产业
掘进装备产业
土压平衡盾构机
泥水平衡盾构机
敞开式TBM
煤矿双模斜井 TBM
单护盾TBM
土压平衡盾构机 泥水平衡盾构机
双模斜井TBM
单护盾TBM
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一、集团概况
3、产品产业
特种装备产业
混凝土喷射台车
混凝土喷射台车 链刀式连续墙设备
护盾式掘锚机 隧道预切槽设备
混凝土泵 混凝土搅拌站
无
远程通讯
无
附加功能
无
质量高，光面爆破
工薪成本低，水气能耗低
封闭式驾驶室，噪音低、环境好
远离掌子面，采用封闭式驾驶室，安全性好 可记录施工数据，为优化爆破方案和后续工序提 供信息反馈 可实现远程通讯与控制 可实现超前钻探与超前支护
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支护装备——多功能作业车
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支护装备
国内现状：单一功能机械装备或人工作业
湿喷台车 自动电脑 计量控 制，控制 精度高
支护装备 湿喷台车喷射质量好
湿喷台车
小型湿喷机
干喷机
延程风管送 风，风压易 受影响
延程风管送 风，风压易 受影响
湿喷台车 自带空压 机，风压 稳定
支护装备 湿喷台车喷射质量好
湿喷台车
小型湿喷机
干喷机
人工操作， 距离及角度 控制难度较 大
人工操作， 距离及角度 控制难度较 大
图四：仰拱滑模
仰拱栈桥 二、自行式大跨栈桥
图四：仰拱滑模
不少于24米
市场上现有的栈桥仅能满足仰拱一次性施工6~8米，底板结构分段短接茬 多。为避免施工期间仰拱初期支护封闭不及时，以及今后重载运营期间隧 道结构失稳，结构沉降开裂，翻浆冒泥等病害。仰拱初期支护必须紧跟开 挖面，同时仰拱结构（钢筋混凝土仰拱以及仰拱回填）一次性施工长度不 得短于24米。
预切槽设备
链刀式连续墙设备
护盾式掘锚机 凿岩台车
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一、集团概况
3、产品产业
轨道设备产业
道岔 高锰钢辙叉
弹条扣件 货车闸瓦
7
二、隧道施工机械化配套
8
国内现状
15人
18人
国内现状
国外现状
机械化程度高
产品系列化、功能多样化 设备集成化、自动化程度高
产品种类齐全
凿岩台车技术成熟、种类齐全 湿喷机械手和拱架安装机应用广 模板台车和仰拱整体模板可靠性强 专用设备效率高、作业人员少
一台HPS3016喷射台车负责两个洞口 创造连续5个月喷射超2500m³/月的行业记录
施工单位：中铁十八局
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装运装备
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装运装备
– 装运作业
装载机：2台；或扒装机1台， 自卸卡车或皮带运输机
仰拱栈桥
自行式加长仰拱栈桥
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仰拱栈桥
一、现有仰拱栈桥的特点
1、目前已有的通用栈桥长度在12米左 右，可满足仰拱结构一次性施工6~8米 。 2、当跨度超过20米后，栈桥中间设支 撑。利用混泥土早期强度为栈桥自重及 通行载荷提供支撑，配合专用柔性底座 及自动走行轨道。 3、采用液压控制，具备前、后、左、 右移动功能，行走采用电控专用小车， 整个栈桥就位无需人工铺轨，1人即可 操控。 4、部分高配的栈桥配仰拱滑模机构， 以便混凝土结构立模。 5、通过载荷50T。
仰拱栈桥
三、案例
日本制造的某隧道栈桥 长度达到70米，仰拱作 业区可达到34.5米，自 带仰拱滑膜模百度文库以及桥 面可开启材料放入孔， 自动化程度高。
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支护装备
四大系列混凝土喷射台车
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支护装备
四大系列混凝土喷射台车
产品型号
结构形式
臂架喷射范围 适用范围
备注
HPS3016（S）（G）混凝土喷 自行走、泵送、喷射于一体
射台车
轮胎行走方式、双向驾驶
喷射高度：17.5米 喷射宽度：31.4米
特大、大、 中、小型隧
道
两轮 S为四轮转向 G为高原型
HPSD3010混凝土喷射台车
隧道机械化施工主要装备
中国铁建重工集团有限公司 2015年11月
1
汇报提纲
一、集团概况 二、隧道施工机械化配套 三、隧道施工机械化关键装备 四、其他设备 五、服务业务
2
一、集团概况
1、基本情况
视频
中国铁建重工集团有限公司（简称铁建重工）隶属于中国 铁建股份有限公司，2014年新签合同额50亿，营业收入42亿 ，中国机械工业百强第74位。 员工总数3200人，其中地下工程装备专职研发人员500人 （享受国务院特贴9人，博士11人）。 完全自主研发，唯一没有国外技术背景的地下工程装备民 族品牌； 拥有长沙、株洲、四川、兰州、乌鲁木齐五大产业园
喷射高度：9米 喷射宽度：15米
泵送方量：30方/小时
小断面、分 步开挖
中间管路连接
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支护装备
HPS3016系列混凝土喷射台车
视频
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支护装备
湿喷台车施工优点
（1） 生产效率高
干喷机
平均喷射效率对比
4
手持式湿喷机
4
喷射台车
单位：m3/h
0
20
5
10
15
20
25
40
支护装备
（2） 喷射质量好
喷射台车采用预搅拌混凝土，自带稳定风压空压机喷射，提高混凝土 的密实度、匀质性。避免了传统人工喷射空洞、强度不达标的缺点。
微台阶法：Ⅳ级较稳定围岩
带仰拱起爆的钻爆设计
钻臂
驾驶室 电缆卷盘
推进机构
水管卷盘
ZYS113数字化三臂凿岩台车
ZYS82数字化三臂凿岩台车
视频
开挖装备
全电脑三臂凿岩台车
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开挖装备
全电脑三臂凿岩台车
部件 总体参数
底盘 钻臂
项目 长 宽 高 工作断面 转弯半径 总重 发动机 功率 轴距 最大行走速度 数量 最大钻臂延伸 推进旋转 推进补偿 钻臂重量
单线硬岩隧道-TBM法
上台阶TBM+下台阶钻爆法+平地王 – 仰拱捡铺底
平地王修整仰拱 自行式仰拱栈桥 整体式仰拱模板
TBM导坑先行
平地王扫底
三、隧道施工机械化主要装备
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开挖装备——全电脑凿岩台车
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开挖装备
全电脑二臂、三臂凿岩台车
三臂凿岩台车
工作吊篮
全断面：Ⅰ-Ⅲ级围岩
参数 500kg 350kW 3x95 kW 3 21MPa 11kW 200l/min 20Bar 15kW 2.4m³/min 7.5Bar 7.465m 5.34m HC110 31.9kW
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开挖装备
全电脑二臂凿岩台车
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开挖装备
全电脑二臂凿岩台车
部件 总体参数
底盘 钻臂
项目 长 宽 高 工作断面 转弯半径 总重
发动机
功率 轴距 最大行走速度 数量 最大钻臂延伸 推进旋转 推进补偿 钻臂重量
参数
14.8m 2.5m 3m~3.5m 13.2m×9.5m 8.65m外 30t Deutz TCD 2012 L04 2V 103kW 4m 15km/h 2 1.5m 360° 2.4m 4.3t
部件 吊篮 电气系统 液压系统
序号 地质条件
开挖方式
1
破碎地带 先注浆后开挖
2
Ⅴ级围岩
大断面加微台 阶
3
Ⅳ级围岩
大断面
4
Ⅱ级、Ⅲ级围 岩
全断面
1＃
开挖轮廓线
2＃
3＃
隧
掌子面
隧道
岩层
道
中
线
开挖装备
产品优点 台车作业和人工作业比较表 （作业断面：100平方）
序号 作业方式 1 台车作业 2 人工作业
人数 2 15
时间 90分钟 210分钟
机械臂操 控，距离 及角度控 制精准
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支护装备
（3） 安全环保性
喷射台车采用预搅拌混凝土，施工人员远离喷射面遥控作业 ，大大减少了粉尘量避免了对施工人员健康造成的危害；
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支护装备 湿喷台车喷射安全性高
喷射台车采用遥控控制 设备进行喷射作业，操作手 可距掌子面10米处进行作业 ，作业区域位于已完成支护 洞段，提高了操作工人的安 全性。