山嶺隧道施工技術(shù) 隧道鉆爆法裝渣及運(yùn)行（隧道工程）

隧道工程一、裝渣

裝渣就是把開挖下來的石渣裝入運(yùn)輸車輛。(一)渣量計(jì)算

出渣量應(yīng)為開挖后的虛渣體積，可按下式計(jì)算：式中，Z——單循環(huán)爆破后石渣量；

R——巖體松脹系數(shù)，見表；01

巖體級別ⅥⅤⅣⅢⅡⅠ土石名稱砂礫粘性土砂夾卵石硬粘土石質(zhì)石質(zhì)石質(zhì)石質(zhì)松脹系數(shù)1.151.251.301.351.61.71.81.8502(二)裝渣方式

裝渣的方式可采用人力裝渣或機(jī)械裝渣。人力裝渣：勞動強(qiáng)度大、速度慢，在短隧道缺乏機(jī)械或斷面小無法使用機(jī)械裝渣時(shí)才考慮采用。機(jī)械裝渣：速度快、可縮短作業(yè)時(shí)間，目前隧道施工中經(jīng)常采用，但仍需配少數(shù)人工輔助。03(三)裝渣機(jī)械(1)翻斗式裝渣機(jī)蟹爪式裝渣機(jī)03(2)挖掘式裝渣機(jī)03(2)挖掘式裝渣機(jī)03(3)側(cè)翻式裝渣機(jī)運(yùn)輸

隧道施工的洞內(nèi)運(yùn)輸(出渣和進(jìn)料)分為有軌運(yùn)輸和無軌運(yùn)輸。(一)有軌運(yùn)輸優(yōu)點(diǎn)：基本上不排除有害氣體，空氣污染較輕，設(shè)備構(gòu)造簡單，容易制作；占用空間小且固定等。缺點(diǎn)：軌道鋪設(shè)較復(fù)雜，維修工作量大；調(diào)車作業(yè)復(fù)雜；開挖面延伸軌道影響正常裝渣作業(yè)等。適用：各種隧道開挖方法，尤其適用于較長的隧道運(yùn)輸(2km以上)，是一種適應(yīng)性較強(qiáng)和較為經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方式。1.出渣車輛有軌運(yùn)輸較普遍采用的出渣車輛有斗車、梭式礦車和槽式車等。2.牽引機(jī)車與道路常用的牽引機(jī)車分電動和內(nèi)燃兩類。蓄電池電機(jī)車俗稱電瓶車。它具有體積小，占用空間小，不排放有害氣體，不需要架設(shè)供電線路，使用較安全等特點(diǎn)，但也存在需要有專門的充電設(shè)備，充電工作比較麻煩，牽引力有限等不足。內(nèi)燃機(jī)車具有較大的牽引動力，配合大型斗車可以加快出碴速度。但在機(jī)車運(yùn)行中排除有害氣體，需要安裝廢氣凈化裝置或配備強(qiáng)大的通風(fēng)設(shè)施，故隧道施工中一般不采用。型號JMY240F型軌距1435mm機(jī)車用途調(diào)車式軸列式0-2-0機(jī)車功率175kW通過最小曲線半徑30mm機(jī)車構(gòu)造速度20km/h傳動方式液力傳動最低持續(xù)速度6km/h車鉤型式KD5最低持續(xù)速度時(shí)的牽引力50.14kN車鉤高度880mm起動牽引力64.68kN制動機(jī)型式JZ-7單獨(dú)制動機(jī)機(jī)車整備重量20t機(jī)車標(biāo)稱電壓DC24V軸重10t機(jī)車外形尺寸(長x寬x高)7120x2565x3050mm輪徑?840mm柴油機(jī)型號3.調(diào)車設(shè)備和軌道延伸

常用的調(diào)車設(shè)備有簡易道岔、平移調(diào)車器、水平移車器和浮放道岔等。簡易道岔由一根能活動的長度為2.5~4.0m的尖軌和一個(gè)岔心組成，構(gòu)造簡單、鋪設(shè)容易、使用方便，但機(jī)車車輛容易掉道，故一般只適用于人推斗車而不能通過牽引機(jī)車。平移調(diào)車器由底架、車輪和車架三個(gè)主要部分組成，種類很多。具有輕便、調(diào)車快、易拆移等優(yōu)點(diǎn)。適用于雙道(或單道設(shè)旁洞錯(cuò)車道)調(diào)車。水平移車器由導(dǎo)輪軌、導(dǎo)輪、導(dǎo)鏈或氣動水平移車裝置。它是一種從上方將斗車提起離開鋼軌，再水平橫移至另一股道上的調(diào)車裝置。移車速度快，但也易出故障。浮放道岔是浮放在運(yùn)輸軌道上的調(diào)車設(shè)備，可用機(jī)車或裝渣機(jī)牽引移位。它可以浮放在靠近開挖面的軌道上，供裝渣時(shí)調(diào)車用，也可以浮放在區(qū)間軌道上，作調(diào)車渡線使用。根據(jù)不同的調(diào)車作業(yè)需要，尚可分為浮放渡線、浮放調(diào)車盤、菱形浮放道岔等。軌道延伸是指軌道開挖面附近不足一節(jié)鋼軌長度部分和掘進(jìn)進(jìn)尺部分實(shí)施的臨時(shí)性軌道延伸。常用的方法有扣軌、爬道、短軌節(jié)等?？圮壥前唁撥壾夘^朝下反扣在正式軌道鋼軌外側(cè)，軌頭緊貼正式鋼軌軌腰，在扣軌外側(cè)用軌塊頂撐并用道釘固定，兩股鋼軌之間用短木撐支頂住，以保持軌距。一般適用于人工及小型裝渣機(jī)裝渣。爬道是由兩根前端切割成尖形的10＃槽鋼和鋼板條焊連而成的，如圖所示。使用時(shí)將爬道槽鋼扣在正式軌道的鋼軌上，用裝渣機(jī)鏟斗貼緊鋼軌面頂撞爬道尾端，即可實(shí)現(xiàn)軌道的延伸。爬道適用于機(jī)械裝渣。單位(cm)20~30I—I10080400II枕木4.軌道布置與調(diào)車方法

常用的軌道布置形式有單車道和雙車道。單車道運(yùn)輸能力較低，一般用在地質(zhì)較差的短隧道中。雙車道可使軌道隨掘進(jìn)延伸，一次鋪成。進(jìn)出隧道的列車各行一股道，具有互不影響、車輛周轉(zhuǎn)快的特點(diǎn)，是提高隧道運(yùn)輸效率的主要方法之一。為滿足調(diào)車需要，每隔100~200m設(shè)一渡線，每隔2~3個(gè)渡線鋪設(shè)一反向渡線。5.機(jī)車、斗車數(shù)目的確定和列車運(yùn)行圖

(1)機(jī)車、斗車數(shù)目的確定①機(jī)車牽引定數(shù)Qc

式中F——機(jī)車牽引力；

——列車的單位阻力，N/t，考慮附加阻力，可近似取80N/t；

ip——坡度單位阻力，取運(yùn)輸?shù)缆返淖畲笙拗破露?‰)；W——機(jī)車自重，t。型號軌距(mm)牽引力(N)速度(km/h)最小回轉(zhuǎn)半徑(m)長×寬×高(mm)生產(chǎn)廠8t兩用750133005.474570×1346×2144沈陽橋梁廠CXK-8/60060011600674450×1053×1410國產(chǎn)XK8-7/132A762114007.57

湘潭電機(jī)廠EL-875072003.7584060×1000×1400進(jìn)口(德國)BL-10-M762170008

5230×1540×1370進(jìn)口(日本)②每列車牽引的斗車數(shù)目n

式中Qc——機(jī)車牽引定數(shù)，t；

Q——斗車載重量，t。③出渣需要的斗車數(shù)量

y

式中N——每班出渣總車數(shù)，即

V——開挖數(shù)量(實(shí)方)，m3；

K——土石松散系數(shù)，松軟土石為1.1~1.2，堅(jiān)硬巖石為1.15~1.6；

m——斗車容積，m3；

n1——每工班車輛循環(huán)次數(shù)，即

n2——斗車裝滿系數(shù)，一般取0.7~0.9；

T——每工班凈出渣時(shí)間，min；

t——車輛循環(huán)一次需要的時(shí)間，min。④需要機(jī)車數(shù)量式中m1——每工班機(jī)車的循環(huán)次數(shù)，即m1=T/Tp；

Tp——機(jī)車循環(huán)一次需要的時(shí)間，min，由調(diào)車、編組、運(yùn)行、會車、卸渣等時(shí)間綜合求得；

N、n、T同前。(2)列車運(yùn)行圖圖示列車運(yùn)行圖橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示距離，列車的運(yùn)行用斜線表示，裝渣、卸渣、編組、解體、調(diào)車等用水平線表示。圖中：

洞外洞內(nèi)卸渣編組站時(shí)間(min)102030405060708090100110120第一組列車

第二組列車第三組列車

會讓站裝渣130(二)無軌運(yùn)輸

主要指汽車運(yùn)輸。優(yōu)點(diǎn)：不需鋪設(shè)復(fù)雜的運(yùn)輸軌道，運(yùn)輸速度快、管理工作簡單、配套設(shè)備少。缺點(diǎn)：洞內(nèi)空氣污染較為嚴(yán)重，尤其長期在長大隧道中使用，需要有強(qiáng)大的通風(fēng)設(shè)施。適用：一般適用于大斷面開挖和短中等長度的隧道中，并應(yīng)注意加強(qiáng)通風(fēng)。1.自卸汽車（翻斗車）

應(yīng)選用車身較短、車斗容量大、轉(zhuǎn)彎半徑小、車體堅(jiān)固、輪胎耐磨、配有廢氣凈化裝置、并能雙向駕駛的自卸汽車。2.調(diào)車作業(yè)常用的調(diào)車方式有：(1)有條件構(gòu)成循環(huán)通路時(shí)，最好制定單向行駛的循環(huán)方案，以減少回車、錯(cuò)車需用場地及待避時(shí)間；(2)當(dāng)開挖斷面較小，只能設(shè)置單車通道而裝渣點(diǎn)距洞口又較近時(shí)，可考慮汽車倒行進(jìn)洞裝渣，正向開行出洞；如果洞內(nèi)運(yùn)行距離較長時(shí)，可在適當(dāng)位置將導(dǎo)洞向側(cè)壁加寬構(gòu)成錯(cuò)車、回車場地，以加快調(diào)車作業(yè)；(3)當(dāng)隧道開挖斷面較大，足夠并行兩輛汽車時(shí)，應(yīng)布置成雙車通道，在裝渣點(diǎn)附近回車，空車、重車各行其道，可以提高出渣速度；(4)在采用裝載機(jī)裝渣、汽車運(yùn)輸?shù)那闆r下，要充分利用雙方都有機(jī)動能力的特點(diǎn)，可以采取雙方同時(shí)機(jī)動或一方機(jī)動，另一方固定的方式進(jìn)行裝渣。機(jī)械配置案例I西康線秦嶺II線隧道進(jìn)口工程概況：西秦嶺隧道(II線)長18456m，選項(xiàng)先期開挖面積30m3，作為地質(zhì)探洞和I線的平行導(dǎo)坑。隧道埋深大部分在600m以上，最大埋深1600m。巖性以花崗巖和混合片麻巖為主，除洞口段和斷層破碎帶外，石質(zhì)完整堅(jiān)硬，巖石的干抗壓強(qiáng)度82~325MPa。進(jìn)口標(biāo)段長9505m，施工平均月掘進(jìn)338m，最高月掘進(jìn)456m。機(jī)械分兩階段配備：第一階段采用輪式三臂臺車、立爪裝巖機(jī)、電瓶車、8m3梭式礦車；第二階段采用門架式臺車、挖裝機(jī)、大功率內(nèi)燃機(jī)車和電瓶車、14m3梭式礦車。機(jī)械名稱規(guī)格功率(kW)數(shù)量(臺)機(jī)械名稱規(guī)格功率(kW)數(shù)量(臺)三臂臺車TH1691351內(nèi)燃機(jī)車JMD2423t2062門架臺車TH568-101841軸流通風(fēng)機(jī)PF1101102立爪裝巖機(jī)LZ-120454軸流通風(fēng)機(jī)PF14141挖掘裝巖機(jī)ITC3121122內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組320GF3203梭式礦車8m318.512內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組120GF1201梭式礦車14m318.522電力變壓器630kVA2電瓶車XK8-7/1328t304電力變壓器315kVA2電瓶車DE655EB18t1496機(jī)械配置案例II西南線秦嶺隧道進(jìn)口工程概況：東秦嶺雙線隧道全長12.268km，進(jìn)口段6.134km，右側(cè)距正洞30m設(shè)平行導(dǎo)坑。巖性主要為石英巖，輝綠巖，千枚巖等硬質(zhì)巖，通過7條斷層，VI級圍巖長度107m，其余為II~V級圍巖，全段富水。正洞施工采用無軌運(yùn)輸模式，平導(dǎo)施工采用有軌、無軌裝運(yùn)模式。2001年正洞、平導(dǎo)均實(shí)現(xiàn)了3000m成洞的施工紀(jì)錄。機(jī)械名稱規(guī)格功率(kW)數(shù)量(臺)機(jī)械名稱規(guī)格功率(kW)數(shù)量(臺)計(jì)算機(jī)導(dǎo)引臺車SGBC-CR1651混凝土拌和機(jī)JS750152三臂臺車TH1691351電動空壓機(jī)4L-20/813011鏟裝機(jī)ED600T1751軸流通風(fēng)機(jī)SDF(C)12.52202挖裝機(jī)ITC3121122軸流通風(fēng)機(jī)PF14141梭式礦車14m318.528射流風(fēng)機(jī)SSF-4P7.1753電瓶車14t2214抽出式風(fēng)機(jī)SFC-13451濕噴機(jī)TK961114內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組320GF3201干噴機(jī)HPJ-15.54內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組120GF1201噴射機(jī)械手Robet-