川藏铁路隧道钻爆法施工机械选型与开挖方法探讨

对于川藏铁路隧道工程采用钻爆法施工机械的选型,分析了近二十年来高原寒区铁路长大隧道无轨运输施工机械配置情况,针对川藏铁路隧道不良地质和现有的应对措施,介绍与之相适应的机械设备,并对有利于隧道钻爆法机械化施工的开挖方法提出建议。     

川藏铁路隧道钻爆法施工机械化设备选型初探

为解决川藏铁路隧道钻爆法施工机械化设备配套问题，结合隧道9条作业线，针对每条作业线对设备进行分类，从设备性能、结构参数与川藏铁路隧道断面大小、海拔高度、施工效应等方面对国内现行隧道机械化设备进行适宜性评价初探，提出隧道施工9条作业线配套的机械化设备。基于配套设备，初步提出川藏铁路隧道机械化配置模型，将隧道机械化配套划分为3种类型，即低海拔高配型（A）、低海拔低配型（B）、高海拔高配型（C）。A型是以“凿岩台车+混装炸药台车”为代表的机械化配套类型； B型是以“风枪+开挖台架”为代表的机械化配套类型； C型是以“凿岩台车+混装炸药车+高原型挖装设备+电动运渣设备+高原制氧机+移动式免维护空压机”为代表的机械化配套类型。     

当金山特长隧道设计方案研究

在高原、高寒地区修建单线单洞特长隧道,面临隧道勘察选线、施工方法选择、长距离通风、深竖井施工、生态脆弱区环境保护以及低氧环境下施工等一系列世界性技术难题。结合敦煌至格尔木铁路当金山特长隧道的设计全过程,对特长隧道的勘察设计进行全方位介绍。针对当金山特长隧道"三高(高海拔、高地应力、高地震烈度)"、"两低(气温低、气压低)"的地域特点,以及"三长(单面坡长、独头通风距离长、反坡排水距离长)"、"两多(断层破碎带多、不良地质多)"、"两大(埋深大、水量大)"等工程特点,对"钻爆法、TBM法、钻爆法+TBM法"3种施工方案进行系统的经济技术比选,最终确定大型机械配套的钻爆法施工方案。最后对单线铁路特长隧道的设计与施工提出了一些建议:1)特长隧道选线时重视物探技术;2)处理好勘察与设计的关系;3)高海拔特长隧道应加大机械化施工;4)特长隧道应充分发挥平行导坑的作用;5)重视环境设计。     

川藏铁路隧道高海拔环境钻爆法施工装备选型配置思考

川藏铁路隧道建设面临高海拔、复杂地质条件、恶劣环境等方面的严峻挑战,其中,高海拔环境对隧道施工装备选型的影响尤为突出。为实现川藏铁路隧道机械化建造,以新建川藏铁路雅安至林芝段隧道建设为例,在分析高海拔环境影响因素的基础上,从动力系统、电气控制系统、流体控制系统、空压机性能等方面,重点论述高海拔环境对钻爆法隧道装备作业性能的影响。系统研究并针对性提出在高海拔高寒等极端环境下超前支护、开挖、初期支护、二次衬砌等钻爆法施工关键工序的装备选型建议,如超前钻探及支护设备、凿岩台车、拱架安装设备、混凝土喷射设备等,并提出"破碎机+皮带机"出渣、挖装运电动设备、移动式除尘等新型装备和技术在川藏铁路隧道建设中的应用建议。     

人工钻爆法与机械化钻爆法隧道施工对比分析

针对公路隧道人工钻爆法施工和机械化钻爆法施工的不同,对2种钻爆法施工技术进行了对比研究,分析了人工钻爆和凿岩台车钻爆在施工工艺流程上的区别,并从钻孔设备特点及钻爆施工质量上研究了两种钻爆方法,最后结合某工程实际情况,从施工成本和工程进度两方面对比分析了两种钻爆法的经济性。     

郑万高铁隧道施工大型机械化配套及信息化应用探索

为解决隧道钻爆法施工整体机械化程度较低、施工环境恶劣和工人劳动强度大等问题,以郑万高铁湖北段隧道工程实践为依托,从大断面快速修建技术理论研究、机械化配套设备、机械化配套条件下施工技术和信息化系统应用等方面总结郑万高铁湖北段隧道大断面修建关键技术,即： 在建造理念上由塌方荷载发展为变形控制设计方法;在施工工法上由分步、分部开挖法发展为大断面和全断面开挖法;在支护形式上对初期支护和超前预加固进行强化（中空、砂浆锚杆强化为涨壳式低预应力锚杆,喷射混凝土采用高强、早强混凝土）;在施工装备上由小型机械化、半机械化开挖施工阶段转变为多臂凿岩台车为主的机械化作业;在工序作业上由单一工序机械化施工转向全工序机械化配套作业;搭建信息平台,将手机作为管理工具,借助物联数据进行施工管理。通过对隧道施工大型机械化配套及信息化应用的探索和创新,由理论到实践,形成了一整套机械化配套条件下的大断面隧道安全、快速、标准化施工工法及工艺,推动隧道的整体施工水平和综合管理能力。     

基于双臂凿岩台车隧道机械化施工配套技术经济性研究

针对双臂凿岩台车隧道机械化作业施工技术经济性问题,进行了技术经济评价指标分级及建立统计模型,通过与风动凿岩机钻爆法对比,给出了隧道施工机械集群的配置与优化模型。得到结论为:双臂凿岩台车隧道机械化施工能有效地降低隧道施工成本和劳动强度,保护施工人员的人身安全。     

凿岩台车采用长短眼配套控制隧道超挖技术

为有效降低施工成本，减小钻爆法隧道超挖量，提高钻爆施工技术及改进施工工艺，通过研究凿岩台车作业模式，分析得出凿岩台车进行隧道钻爆开挖时，由于受台车钻臂结构影响以及现场视线不清、视距较远等，钻凿周边眼时外插角不易控制，产生的隧道超挖往往较大。结合工程实践，通过对比凿岩台车在初期支护紧跟掌子面及不紧跟掌子面等不同施工工况下长短孔配套施工产生的超挖量，得出在保证施工安全的前提下，保留一定长度的隧道不进行初期支护施工钻孔，并采用长短孔配套钻孔爆破技术，可有效控制凿岩台车钻爆时隧道的超挖量。研究结果表明： 采用长短孔配套钻孔时，Ⅱ、Ⅲ级围岩，Ⅳ级围岩，Ⅴ级围岩相比类似条件只采用长眼时的最大超挖量分别减少约12、19.5、21.5 cm。     

长大铁路隧道机械化施工配套技术经济分析研究

为研究长大隧道大型机械化施工建造费用确定的方法和途径,通过对隧道施工机械化配套技术研究及实际施工情况的调查与测定,对机械化施工进行工程经济分析研究,核算出隧道在不同围岩条件下的施工机械化配置,在合理的施工组织条件下的经济指标及所需要的工程费用。通过与普通钻爆法对比,长大隧道机械化施工配套能有效地加快施工进度,缩短工期,改善作业环境,保证施工质量,降低安全风险,虽然直接建造费用有小幅度增加,但综合效益显著。     

山岭隧道机械化大断面法设计关键技术

为解决长大山岭隧道钻爆法机械化安全、快速、高质量施工所面临的技术问题,依托郑万铁路湖北段隧道工程,采用“科研先行、试验验证、推广应用”的工作方法,开展隧道大型机械化修建技术研究与现场试验。结合国内外调研情况及工程实践,得出如下结论： 1)隧道机械化修建方法是对传统方法的系统性改变; 2)Ⅳ、Ⅴ级围岩传统多台阶法、被动支护、围岩压力“分担比”理论与机械化大断面法不相适应; 3)机械化大断面法施工的核心要点是“快挖、快支、主动支、快封闭”; 4)隧道结构设计采用规范中基于松散压力的围岩压力计算方法与实际存在差异,可采用形变压力计算方法; 5)对于采用机械化大断面法施工的隧道,掌子面超前主动支护体系与洞身主动支护体系是确保隧道掌子面附近围岩稳定的关键。     

隧道硬岩掘进经济成本对比分析

目前国内山岭隧道多数采用人工开挖,机械化、自动化水平低,不能满足隧道快速施工的要求。结合某隧道施工实践,介绍了人工开挖和双台车开挖机械设备配套、光面爆破技术,统计隧道开挖各工序的消耗时间,预估单台车开挖的时间消耗,并以此为基础详细分析、计算了各自施工成本组成,得出了台车开挖施工成本低,节约循环时间,更有利于快速掘进的结论。     

客运专线隧道无碴轨道底板施工技术

无碴轨道底板作为无碴轨道下部基础的主要承载层,其施工质量要求很高,结合隧道作业空间狭小的特点,如何快速、优质完成底板的施工,便成为客运专线隧道施工中的一个重点。通过对大别山隧道无碴轨道底板施工的介绍,以此期望为其它客运专线隧道底板施工提供经验及借鉴。     

特长隧道整体贯通前先期铺设无砟轨道施工测量方法探讨

铁路特长隧道一般采用"长隧短打"施工方法,隧道洞内按铺设无砟轨道设计,现阶段在隧道整体贯通后才开始铺设无砟轨道,导致隧道施工工期无法保证。针对特长隧道"长隧短打"施工方法,探讨在特长隧道整体贯通前,在隧道已贯通段落,具备条件地段先期铺设无砟轨道所涉及到的测量技术问题,从理论上建设性地提出一个整体实施解决方案,并提出相应的保证测量精度的方法和措施。研究表明,特长隧道整体贯通前先期铺设无砟轨道施工测量从理论上是可行的。研究成果对加快特长隧道施工进度,保障隧道建设工期具有重要的参考借鉴意义。     

长大隧道机械化施工设备配套技术

结合西（安）南（京）铁路桃花铺2#隧道施工实践，介绍和探讨单线长大铁路隧道钻爆法开挖机械设备选型与配套技术，洞内轨道布置及调车作业、洞口车辆布置等施工组织情况。得出机械设备的选型与配套技术是关系长大隧道施工成败的最主要因素的结论。本隧道实现的快速掘进对今后的隧道施工具有借鉴意义。     

铁路瓦斯隧道施工特点及问题探讨

通过对铁路瓦斯隧道现有施工规范分析,并参考《煤矿安全规程》,对铁路瓦斯隧道施工特点进行总结;同时通过对相关条款的分析、研究,并对照国内已发生的瓦斯隧道施工、低瓦斯矿井生产事故,对现有规范中存在的问题进行探讨,提出以下建议：1) 进一步明确进洞管理系统的标准和要求;2) 进一步明确和细化瓦斯隧道电力供应原则;3) 进一步明确和改进瓦斯隧道机电设备防爆性配备的原则和相关条款。     

我国隧道及地下工程发展现状与展望

分析我国隧道及地下工程的现状,包括铁路隧道、公路隧道、地铁隧道、水工隧洞、市政隧道和地下能源洞库等。总结近年来我国隧道及地下工程在各个方面的技术发展与创新,包括:勘测与地质预报、设计方面、施工方面、防灾救灾与通风照明、风险控制与运营管理、防水排水新材料与新工艺应用等方面。重点对施工技术方面的技术发展与创新进行了较为详细的阐述,包括:浅埋暗挖技术,盾构、TBM装备与施工技术,单护盾TBM,敞开式TBM,矩形顶管技术,盾构始发、到达零覆土技术,岩溶隧道处理技术,高地应力隧道变形控制及岩爆处理技术,钻爆法机械化作业线,瓦斯隧道问题,沉管隧道技术等。最后,对我国隧道及地下工程的发展进行展望,认为:特长隧道将成为我国隧道建设的"新常态",地铁工程将持续发展,城市铁路将逐步地下化,城市地下公路会悄然兴起,城市排蓄水工程深层隧道方案值得推广,地下空间开发利用与地下管廊工程将由原来的"单点建设、单一功能、单独运转"转化为"统一规划、多功能集成、规模化建设"的新模式,地下能源洞库将成为必然,南水北调西线工程值得期待,三大海峡通道的建设势在必行,互联互通的国际通道建设其隧道工程将会很多,也会遇到诸多挑战。总之,我国隧道及地下工程事业将会有更大的进步和更为广阔的发展空间。     

液压凿岩台车在客运专线隧道工程中的使用与思考

介绍了三臂液压凿岩台车在客运专线隧道工程中的使用情况,分析了影响台车使用效率的原因,提出了搞好台车使用管理的思路。     

中国高速铁路隧道的发展及规划

介绍了中国高速铁路的发展历程,论述了隧道工程在中国高速铁路发展中的关键性作用,总结了中国高速铁路隧道的主要特点:分布区域广且地质环境复杂;隧道断面净空有效面积大;采用复合式衬砌与明洞式钢筋混凝土结构相结合的支护方式;道床形式主要为无砟轨道。对运营、在建和规划中的中国高速铁路隧道进行了系统介绍,提出中国高速铁路隧道的发展方向:形成更加完善的技术体系;优化隧道断面尺寸和设计参数;全面实施大型机械化配套施工;提高隧道建设信息化管理水平。