铁路隧道施工机械化配置的九条作业线配套施工技术探讨.pdf

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铁路隧道施工机械化配置的九条作业线配套施工技术探讨1 铁路隧道施工机械化配置的九条作业线配套施工技术探讨2 铁路隧道施工机械化配置的九条作业线配套施工技术探讨3 铁路隧道施工机械化配置的九条作业线配套施工技术探讨4 铁路隧道施工机械化配置的九条作业线配套施工技术探讨5 铁路隧道施工机械化配置的九条作业线配套施工技术探讨6
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———文章编号:10094539(2018)04009405・隧道/地下工程・铁路隧道施工机械化配置的九条作业线配套施工技术探讨朱科(中铁十八局集团第--32程有限公司涿州072750)摘要:随着现代化、标准化建设的不断发展,隧道施工方面,机械化配套能力日显重要。本文结合黔张常铁路桑植隧道一级机械化配置,对该隧道开挖、装运、喷锚支护、铺底、防水层、衬砌、二衬养护敲击注浆、沟槽、辅助(监控量测、通风、超前地质预报)九条机械化作业线施工技术控制要点一阐述。关键词:隧道机械化配置钻臂凿岩台车自行式液压栈桥自行式液压防水板台车中图分类号:U455.41;U455.3文献标识码:A—DOI:10.3969/j.issn.10094539.2018.04.023TechnologyDiscussiononMechanizedConfigurationforNineOperationLinesofRailwayTunnelConstructionZhuKe(ChinaRailway18山BureauGroup3一EngineeringCo.Ltd.,ZhuozhouHebei072750,China)Abstract:Withthecontinuousdevelopmentofmodernizationandstandardizationconstruction.themechanicalmatchingabilitybecomesmoreandmoreimportantintunnelconstruction.Inthispaper,combinedwiththemechanizedconfigurationoftunnelbythefirstlevelinSangzhiTunnelof——QianZhangChangRailway,somecontrolpointsofninemechanizedoperationlinesconstructiontechnology,suchastunnelexcavation,loading,shotcreteandanchor,bedding,waterprooflayer,lining,secondaryliningcuringandgrouting,tappinggroove,theauxiliary(monitoring,ventilation,geologicalprediction),werediscussedindetail.Keywords:mechanicalconfigurationintunnel;drilling-aimanddigging-rocktrolley;self-propelledhydraulictrestle;self-propelledhydraulicwaterproofingtrolley1前言2隧道施工机械化配置选择“”古话说得好工欲善其事,必先利其器,目前我国隧道施工的基本作业已实现了机械化,几条作业线的配套使用,基本满足施工要求,但与国外先进的隧道施工相比,仍存在着一定的差距。如何提高隧道施工机械配置,缩短循环作业时间,充分发挥机械化配套的效率,确保快速施工和工程质量已成了目前我国隧道施工机械化作业的当‘务之急1I。—收稿日期:2018一0208作者简介:朱科(1982一),男,工程师,主要从事桥、隧道方面技术研究。在现代化隧道施工中,隧道机械化配置有三种模式,即一、二、三级配置标准,它们最大差别在于开挖支护机械化配置程度不一样,具体配置见表1【2J。结合中铁十八局集团有限公司承建的黔张常铁路桑植隧道一级机械化配置九条线作业的施工工艺,对其施工技术进行阐述。3机械化配置九条作业线的施工技术要点根据桑植隧道地质及施工特点,该隧道采用的一级机械化配置,将其工序旧。划分为爆破开挖、出94铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2018m1万方数据・隧道/地下工程・渣装运、喷锚支护、隧底铺底、防水层作业、衬砌施工、二衬养护敲击注浆作业、水沟电缆槽施工、辅助(监控量测、隧道通风、超前地质预报等)作业共九条机械化配置作业线组织施工。表1隧道机械化配置统计一级配置方案二级配置方案三级(基本)配置方案序号主要设备名称规格数量规格数量规格数量1三臂凿岩台车全电脑2台l2装载机≥3m32台≥311132台≥3m32台3挖掘机1m31台≥1m31台≥1m31台4自卸汽车≥25t5台≥25t5台/>25t5台5喷混凝土机械手>20m3/h1台>20m3/h1台>20m3/h1台6白行式液压拱架安装平台2台1台7移动式高压喷雾除尘装置1台1台8自行式仰拱栈桥≥有效工作长度20m2台有效工作长度t>20m1台9常规仰拱栈桥≥有效工作长度20m1台10自行液压肪水板台车2台1台ll防水板作业台架2台长12m;预留长12m;预留长12m;预留12衬砌模板台车2台1台1台通风管通过空间通风管通过空间通风管通过空间13混凝土输送车≥8m3≥6台≥8m3≥6台≥8m3≥6台14混凝土输送泵/>60m3/h2台≥60m3/h2台I>60m3/h2台移动式混凝土养生敲击152台1台1台注浆多功能台架单边不单边不单边不16整体移动式沟槽模板小于200m小于200m小于200m17风动凿岩钻机≥30≥30≥3018全液压锚杆钻机2台19多功能钻爆作业台架≥1台≥120m3/h≥1台≥120m3/h≥1台3.1开挖作业线3.1.1开挖施工隧道开挖通过采用钻臂凿岩台车Ho来实现开ⅡⅢ挖作业。通常情况下,中硬岩、级施工以一级Ⅳ机械化配置为主,而、V级软弱围岩,则可通过采“”用先支后挖的对策即预支护和围岩补强技术,来满足一、二级机械化配置施工的要求(施工现场见图1、图2)。图1钻臂凿岩台车施工现场1图2钻臂凿岩台车施工现场23.1。2控制要点(1)测量放样是控制开挖轮廓线精度的关键,要选用先进的测量仪器操作(激光断面仪或全站仪),并定期进行仪器标定,以保证测量放样隧道中线和标高的准确。放样时结合凿岩台车上的作业平台,测量人员站在吊篮内进行标识放样。(2)钻孔作业采用全电脑三臂凿岩台车进行钻孔作业,将设计好的隧道爆破钻孔参数规划设计图预先导入车载电脑中,一键激活后,系统将自动精确布置三个钻臂,以系统内设计的孔位、深度、角度等参数通过电脑自动控制钻臂找点、调整角度,钻孔效率大幅提高,平均每个钻臂2min内可完成5m深钻孔作业,缩短90%以上的施工准备时间,很好的进行了超欠挖控制,从而可节约50%以上物料成本。3.2喷锚作业线3.2。1喷锚施工将湿喷机械手代替传统小型湿喷机进行湿喷作业,形成喷锚作业线,喷料速度可达20m/min以上,解决传统工艺环境差、外加剂掺量易偏大、回弹铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2018(04J95万方数据・隧道/地下工程・高、劳动强度大、工效低、质量差等问题。3.2.2控制要点∞(1)湿喷混凝土配合比1必须经过现场验证优化后再推广实施,碎石最大粒径不得超过15mm,坍—落度控制在140180mm之间。(2)湿喷机械手到达作业区域后,先采用自带高压风机喷射岩面进行吹除清理,以保证混凝土与岩面的有效粘结。(3)喷射混凝土过程中MJ,只需2名操作人员在已完成初支处距受喷面在10m以上位置(见图3一图4),通过操作遥控器来完成整个喷射作业,从而保证了人员安全。喷头要与岩面垂直(见图5),—喷嘴距受喷面控制在0.81.5Ill范围内(见图6),—工作风压控制在0.20.4MPa。采用分区域、分层、从底部向拱部自下而上喷射,填满钢架、钢筋网与喷面之间空隙。当在钢架及钢筋网上有回弹或脱落的喷料时,应及时清除,不得覆盖在喷层内。图3喷锚示意1图4喷锚示意2图5喷锚示意3图6喷锚示意4—(4)喷射过程中,先应整体初喷35cm厚,最多不易超过8cm,以避免由于过厚凝结时间长造成混凝土脱落,然后复喷至设计厚度。(5)喷射过程中根据喷射部位的不同,应选取相对应的喷速和速凝剂的掺量。边墙速率控制在18~20m/s,拱部速率控制在15m/s。速凝剂的掺人量一般在起拱线以下区域采用3%控制,起拱线以上区域采用5%控制,拱部3m范围内采用7%控制。铁道建筑技术(6)混凝土供应应连续,拌和物停放时间不得大于30rain,以免造成停机堵管。其生产及供应能—力应有一定富余,一般为喷射能力的1.21.5倍。(7)喷射完成后采用地质锤、靠尺等对喷混面进行检查是否满足规范及设计要求,当存在空鼓、脱壳时需凿除干净再补喷。为防止脱空,宜采用钻孔或雷达扫描验证,若有则采用压浆法充填。3.3铺底作业线3.3.1铺底施工采用自行式液压仰拱栈桥一1及仰拱弧形模板配套仰拱端头钢端模弧形夹具、中心水沟整体箱式模板工装组成,形成了仰拱分层浇筑铺底作业线,提高了仰拱的整体施工质量,达到提高工效、节约资源、成本可控的目的,见图7。3.3.2控制要点图7自行式液压仰拱栈桥(I)液压仰拱弧形模板台架就位时,前端地脚基础应稳定,可采用钢板铺垫平整,再铺设木板支垫,防止支腿侧滑。(2)止水带固定时应平顺、牢固,不得翻折、扭曲、松动。中埋式钢板止水带在安装前应先进行校正,安装位置以混凝土施工缝接触面中心线与止水带纵向中心线为准埋设,两侧对称进行,搭接长度不小于40cm,对贴各边满焊,纵、环向背贴止水带要进行硫化焊接。(3)拆模后,及时清除模板上的残余混凝土及水泥浆,并进行防锈处理。(4)中心水沟箱式整体内模由于自重较大,无需采取防上浮措施,浇筑前应在内模表面涂刷脱模剂。(5)在混凝土初凝后,采用液压提升模板端头托架使模板松动,再等混凝土强度达到设计强度100%,通过液压仰拱栈桥横梁提升和移动设备牵引,随栈桥行走至指定位置。3.4防水层作业线3.4.1防水层施工采用半自动铺设台车铺板、超声波焊机固定焊接旧J、爬焊机搭接焊形成防水层作业线,提升了防水板施工效率和铺板质量一j,见图8~图11。RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2018fD4J万方数据・隧道/地下工程・一∥.磊习曩图8半自动铺设台车现场图9超声波焊机施工现场图10防水板施工现场图11防水板铺设现场3.4.2控制要点(1)提前进行基面处理,基面必须验收合格后方能进行防水层作业。(2)土工布挂点间距符合设计要求¨01,拱部50cm、拱腰80cm、边墙100cm,土工布接缝搭接宽度不小于50mm。(3)两幅防水板搭接u刨宽度不小于15cm,采用双缝焊接,且搭接缝与二衬施工缝应错开不小于1m。(4)焊接是防水板铺设的关键环节,接头必须擦洗干净,接缝平整,单条焊缝有效宽度不小于15mm,不得有气泡折皱及空隙,并采用充气法检查其焊接质量。3.5隧道二次衬砌作业线3.5.1二衬施工隧道二次衬砌施工由三角门架结构配合混凝土泵全自动配管系统、全自动清洁系统、注浆口过压保护系统、混凝土全自动振捣系统、全自动定位系统、铰接式组合端模衬砌台车组成,配备大功率混凝土输送泵(95kW)进行泵送,由拌和站集中供料,形成隧道二次衬砌作业线,以保证二次衬砌的施工效率及结构物整体质茸.见图12~图13。一3.5.2控制要点(1)初期支护严禁侵^衬砌,否则钢端模无法就位。(2)止水带长度根据设计定制,尽量避免接头,减少浪费。(3)钢端模的各种加固措施必须完善,避免跑模。外侧钢端模上的小块木模必须靠紧初支面,避免水泥浆流失。(4)二次衬砌不得侵入隧道建筑限界,订制二衬台车时,外轮廓线(隧道半径)必须加大5cm,同时放样时也应按设计轮廓线向外扩5cm。(5)混凝土浇筑前及过程中,应加强对模板、钢筋骨架、预埋件等的位置、型号、牢固性进行检查,若发现问题应及时进行处理,并做好记录,以备后续复查。(6)衬砌混凝土施工缝端头施工前应先进行凿毛处理,以保证新旧混凝土的有效粘结。(7)按设计要求预留水沟、电缆槽、过轨钢管、接地线及接触网槽道等预埋件位置,并在浇筑完成后的衬砌混凝土面上及时做好标识,同时施作附属洞室混凝土衬砌。(8)衬砌混凝土浇筑自下而上,先边墙后拱部,两侧对称浇筑。泵送结束后,及时对泵管进行清洗,洗管残浆应集中收集处理,不得乱弃。(9)台车钢模板每侧配置三排附着式调频振动器,每排四台,布置均匀,同时必须配备2台插入式振捣器,应急备用。(10)(铁路工程)在衬砌脱模前及时进行拱顶回填带模注浆,注浆压力0.2MPa。3.6二衬养护、敲击、注浆作业线3.6.1养护及注浆作业配备二衬养护敲击注浆多功能作业台车¨¨及专业设备形成二衬养护、敲击、注浆作业线。二衬拆模以后,及时通过作业台车进行混凝土表面喷淋养护和敲击检测,提高砼早期强度,同时采取低压注浆措施消除衬砌背后质量缺陷,解决了传统检测及注浆不彻底问题,见图14、图15。图12三角门架结构施工现场图13全自动配管系统图14多功能作业台车图15喷淋养护台车作业铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2018104)97万方数据・隧道/地下工程・3.6.2操作要点(1)隧道养护以自然养护为主,湿度达不到养护要求的,辅以洒水养护或喷雾养护,一般养护时间为14d,以保证混凝土处于要求湿度范围以内。(2)敲击检查人员为经验丰富的技术人员,做好记录,便于处理。敲击检查在混凝土浇筑完14~30d内完成,在施工缝、预埋件位置应重点检查,发现缺陷后及时处置。3.7沟槽施工作业线3.7.1沟槽施工沟槽施工采用轨行式液压沟槽移动模架u2|,以液压系统自动定位、模架整体走行、沟槽浇筑一次成形为沟槽施工作业线,提高沟槽质量、降低成本、加快进度,见图16一图17。图16完成的沟槽现场图17轨行式液压沟槽移动模架3.7.2控制要点(1)根据设计图要求,测量放样水沟电缆槽平面及高程基准线,两侧电缆槽净空按大于设计2cm控制。(2)接地端子安装时,端部采用塑料薄膜或胶带进行包裹并紧靠模板安装。(3)通信管道设置PVC管伸人侧沟内,纵向间距5nl(按照设计图设置)。(4)拆模待混凝土强度达到5MPa左右时进行,应先轻微提升侧沟模板竖向油缸,再依次提升通信、电力电缆槽模板,防止混凝土发生挤压开裂。3.8装运作业线3.8.1装运机械配备隧道工作面根据不同的围岩级别和不同的工法,配备的装运施工机械略有差异,一般需配备挖掘机1台、大功率装载机2台和双桥自卸车5台(根据出渣速度和渣场距离确定)。3.8.2操作要点(1)洞内运输时机动车的行驶速度应控制为:作98铁道建笳技术≤业地段15≤km/h,非作业地段20km/h,会车时≤5km/h。会车时空车让重车,重车减速行驶,严禁超车。(2)装渣严禁超载,且装渣高度不得超过运输车挡渣板。(3)在洞内倒车、转向时应开灯鸣笛并配备专人指挥。洞内应设专人穿戴反光背心进行路面清理维护。(4)加强设备的维修保养。3.9辅助作业线3.9.1辅助作业设备以配备超前地质预报、监控量测专用检测设备和信息化软件及高效环保的通风设备形成隧道施工第九条辅助作业线,以保证施工作业安全、环保、迅捷有序。3.9.2控制要点(1)配备专职地质人员对地质编录和素描进行跟踪,及时收集第一手资料。根据超前地质预报结果与揭露后实际地质情况进行对比分析,从中找出规律,以指导后续施工。(2)在预报过程中,相关机械作业或对预报有影响的工作应暂停,尽量减小对预报的干扰,提高预报的质量,以做到预报段连续预报,每两次有一定的重叠,防止出现盲区。(3)采用高速地质钻机进行超前水平钻孔,特殊孔的岩芯需进行地质编录,拍照保存,便于与物探测试成果进行综合分析。(4)保证超前钻孔及时投入工作,在地质复杂、高危洞段,钻机应在掌子面附近待命。(5)监控量测使用专用软件和手持机,以便现场采集数据分析围岩变形情况,及时指导下一步施工。(6)隧道通风对于隧道施工至关重要,关系到各个环节的工效。选择合适的通风设备与通风效果、成本有直接关系,应根据隧道实际情况灵活调整,确定有效的通风方案。4结束语铁路隧道施工机械化配置九条作业线施工技术的成功应用,为今后隧道工程高标准、高要求、机“”“械化配套施工积累了丰富的经验。适应快、综”“”“”“”合机械化、人性化、高效、装备强国的时代要求,为该技术体系进一步完善发挥了积极贡献,充分发挥了隧道施工机械的综合配套能力。(下转第126页)RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2018(04J万方数据・其他・式混凝土结构工程的现有检测方法多借鉴于实体结构检测方法,并且现有检测方法尚未满足装配式混凝土结构工程全过程、全方位覆盖,因此有必要进一步完善现有检测方法。4.4加强BlM技术在装配式建筑中的应用BIM技术在装配式建筑施工过程中能够实时掌握构件的采购及进场信息,提高施工管理效率。同时,BIM技术能够通过模拟施工全过程使施工方案更加直观,降低构件吊装及节点施工的复杂性,确保施工质量的同时又提高了施工过程的安全性。应用BIM技术不仅可以将施工企业中的人力、企业结构体系等资源进行整合,优化施工管理效率,并且能够将施工与设计及运营等方面形成一体化,充分发挥各方优势,提高建筑本身经济效益且减少资源浪费。5结束语本文主要针对装配式混凝土结构构件运输吊装及施工安装阶段的要点及对策做了简要分析。要想按既定质量安全及工期目标顺利完成施工,就必须加强施工现场的有效管理,尤其是提高对施工核心技术的管理能力。装配式建筑与传统建筑相比,从技术、生产、施工管理等方面都有很大区别,传统施工企业只有从技术和管理等方面进行全方位改进,才能够满足当前装配式建筑发展的新要求。————————・+一+一+一+一+一+一+-}一P-・P一}一・}参考文献[1]齐宝库,张阳.装配式建筑发展瓶颈与对策研究[J].沈—阳建筑大学学报(社会科学版),2015,17(2):156159.[2]李滨.我国预制装配式建筑的现状与发展[J].中国—科技信息,2014(7):114115.[3]贾晓英.建筑工业化与工业化建筑[J].科技信息,2012(22):435.[4]田春雨,黄小坤,李然,等.装配式混凝土结构的研究—与应用[J].工程质量,2015,33(4):2530.[5]林楠.装配式混凝土结构施工过程监理控制要点及对—策分析[J].建设监理,2015(8),7476.[6]王献忠,杨健,沙斌,等.预制装配式混凝土结构体系与关—键技术的研究[J],建筑施工,2017(2):273275.[7]周德恒.新型装配式减震剪力墙的研究[J].铁道建—筑技术,2015(4):110114.[8]何俊杰.装配式混凝土结构施工质量控制要点分析—[J].四川建材,2017,43(7):9798.[9]陈久恒.预制装配式地铁车站施工技术研究[J].铁—道建筑技术,2015(11):6265.[10]中国建筑标准设计研究院,中国建筑科学研究院.装配式混凝土结构技术规程:JGJ—12014[s].北京:中国建筑工业出版社,2014.[11]中国建筑科学研究院.混凝土结构工程施工质量验收规范:GB—502042015[s].北京:中国建筑工业出版社,2015.[12]蒋勤俭,黄清杰,常双九,等.装配式混凝土结构工程质—量管理与验收[J].工程质量,2016,34(4):513.[13]杨霞,仲小亮.预制装配式建筑外墙防水密封现状及—存在的问题[J].中国建筑防水,2016(12):1618.(上接第98页)参考文献[1]——关宝树.漫谈矿山法隧道技术第十一讲谈隧道施—工机械化[J].铁道建设,2016,36(10):11631170.[2]中国铁路总公司.铁路隧道工程施工机械配置技术规程:Q/CR—92262015[S].北京:中国铁道出版社,2015.[3]中铁二局集团有限公司.高速铁路隧道工程施工技术规程:Q/CR—96042015[s].北京:中国铁道出版社,2015.[4]马宏伟.液压凿岩台车开挖隧道控制超欠挖施工技术—[J].铁道建设,2009,29(2):254256.[5]袁林.湿喷机械手在石林隧道施工中的应用[J].建126—筑,2011(3):7071铁道建笳技术———————■———一・卜-+-一-卜一+一一-+_一-.卜一一-・卜-・卜-卜-+・[6]杨献民,易秀明,高晓汉.混凝土湿喷设备在隧道施工—中的应用[J].建筑机械,2010(17):9092.[7]孙振宇.机械化栈桥在隧道施工中的应用探讨[J].—铁道建筑技术,2013(s1):219221.[8]谢远耀.浅谈隧道防水板超声波焊接及质量控制要点—[J].价值工程,2017(2):131132.[9]张新彬.隧道防水施工工艺[J].铁道建筑技术,2004—(S1):7577.[10]中铁三局集团有限公司,中铁六局集团有限公司.高速铁路隧道工程施工质量验收标准:TB—107522010[s].北京:中国铁道出版社,2011.[11]曹阳.隧道多功能作业台车工作装置设计及结构优化—[D].长沙:湘潭大学,2013:3133.[12]苏志荣,张勇,钱蔷薇.隧道水沟电缆槽移动模架的—设计和应用[J].四川建筑,2012,32(4):241243.RAILWAYCONSTRUCTIONTEcHNOLOGY2018104)万方数据
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