高速铁路隧道钻爆开挖设备配置优化及研究

发布时间：2019-11-20 00:47

【摘要】：研究目的:近年来我国高铁隧道数量日益增加,但基本上仍以人工手持风钻配多功能台架等进行"人海战术+手工作坊"式钻爆法开挖,存在劳动强度大、作业环境差、投入人员多、能量消耗高等缺点。随着施工机械化的发展及按照铁路总公司建设管理要求,对于Ⅱ、Ⅲ围岩占比较多的长大隧道,必须以凿岩台车等大型机械为代表进行机械化配套施工,以保证高铁隧道施工质量与安全。研究结论:(1)针对200 km/h速度及以上的高铁隧道,由于单凿岩台车配置方案钻爆开挖速度与仰拱、二衬施工速度(180~200 m/月)相匹配,且能满足"铁总"有关施工步距要求,为最佳、最合理施工工效机械配置方案;(2)随着国内人口红利减少及凿岩台车国产化进程加快,使得人工钻爆成本上升,而凿岩台车使用成本呈下降趋势,在不久的将来,单凿岩台车的开挖成本一定会低于人工钻爆开挖成本;(3)凿岩台车由于自身结构的原因而产生大量超挖,但施工现场通过加强技改,可以降低推进梁顶盘架及扶钎器高度,减少钻臂外插角,使之日渐适应我国隧道施工超欠挖要求,为其推广使用创造条件;(4)凿岩台车的使用能帮助项目实现自管理人员到管理机械操作的结构性改革,能减少人为差错,提高工程质量,减少工作面人员数量,改善现场作业环境,降低隧道施工安全事故发生的概率;(5)该研究成果可用于高速铁路隧道钻爆开挖设备机械化配置。
【图文】：

优癣小机配套合理的原则进行设备配套，以满足长大铁路隧道机械化快速施工和均衡生产。武陵山隧道出口与南雪峰山隧道进口围岩整体性好，全断面(带仰拱)地段钻爆开挖作业线采用汤姆洛克T12型三臂全液压凿岩台车2台(或1台)，实现了开挖钻孔、装药、打锚杆眼等机械化作业。2．2钻爆开挖设备配置方案针对武陵山、南雪峰山隧道钻爆开挖作业线，现场研究了3种钻爆开挖设备配置方案。2．2．1单台车方案每班人员配置:现场管理1人、司钻工3人、装药工2人、杂工3人，合计9人。钻臂钻孔分工:单凿岩台车钻臂钻孔分工情况如图1所示。图1单凿岩台车钻臂钻孔分工(单位:cm)2．2．2双台车方案每班人员配置:现场管理1人、司钻工6人、装药工2人、杂工8人，合计17人。钻臂钻孔分工:双凿岩台车钻臂钻孔分工情况如图2所示。图2双凿岩台车钻臂钻孔分工(单位:cm)2．2．3多功能台架方案每班人员配置:现场管理1人、开挖工22人、装药工2人，合计25人。多功能台架炮孔分布:多功能台架开挖爆破设计如图3所示。图3多功能台架炮孔分布设计(长度单位:cm)2．3开挖工效成本比选现场施工组织对单台车方案、双台车方案、多功能台架方案这3种不同的机械配套方案，从人机配置、综合工效、经济效益等方面进行了综合研究、分析、比眩2．3．1人机投入比对3种配套方案各作业线人员配备进行比较，，如表1所示。表13种配套方案各作业线人员配备表作业线名称配套设备名称设备规格单台车双台车多功能台架钻爆作业线三臂凿岩台车汤姆洛克T129人17人多功能台架6m25人防水作业线铺设台架6m6人9人6人二衬作业线模板台车12m8人12人8人混凝土输送泵60m3/h1人2人1人混凝土搅拌运输车8m34人6人3人养护作业台架

2型三臂全液压凿岩台车2台(或1台)，实现了开挖钻孔、装药、打锚杆眼等机械化作业。2．2钻爆开挖设备配置方案针对武陵山、南雪峰山隧道钻爆开挖作业线，现场研究了3种钻爆开挖设备配置方案。2．2．1单台车方案每班人员配置:现场管理1人、司钻工3人、装药工2人、杂工3人，合计9人。钻臂钻孔分工:单凿岩台车钻臂钻孔分工情况如图1所示。图1单凿岩台车钻臂钻孔分工(单位:cm)2．2．2双台车方案每班人员配置:现场管理1人、司钻工6人、装药工2人、杂工8人，合计17人。钻臂钻孔分工:双凿岩台车钻臂钻孔分工情况如图2所示。图2双凿岩台车钻臂钻孔分工(单位:cm)2．2．3多功能台架方案每班人员配置:现场管理1人、开挖工22人、装药工2人，合计25人。多功能台架炮孔分布:多功能台架开挖爆破设计如图3所示。图3多功能台架炮孔分布设计(长度单位:cm)2．3开挖工效成本比选现场施工组织对单台车方案、双台车方案、多功能台架方案这3种不同的机械配套方案，从人机配置、综合工效、经济效益等方面进行了综合研究、分析、比眩2．3．1人机投入比对3种配套方案各作业线人员配备进行比较，如表1所示。表13种配套方案各作业线人员配备表作业线名称配套设备名称设备规格单台车双台车多功能台架钻爆作业线三臂凿岩台车汤姆洛克T129人17人多功能台架6m25人防水作业线铺设台架6m6人9人6人二衬作业线模板台车12m8人12人8人混凝土输送泵60m3/h1人2人1人混凝土搅拌运输车8m34人6人3人养护作业台架6m1人1人1人月进度/(m/月)209240150合计29人47人44人从表1中可知，月进度人均占比为:单台车方案7．2m/(人·月)，双台车方案5．1m/(人·月)，多功能台架方案3．4m/(人·月)，故单台车?

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