试析隧道施工中机械设备配套技术设计

摘要：本文首先介绍了隧道施工机械设备的配套管理，然后阐述了主要的机械设备。
关键词：隧道施工，机械设备，配套技术。

一、隧道施工机械设备的配套管理

1 机械设备的统一管理
隧道工程施工随着施工环境、地质条件的变化,施工方法和技术需要作出调整,相应的施工设备的型号、种类、数量也要变化。所以,项目部需要设置专门的工程机械设备工程师负责设备的管理以及制定设备的调整方案,对施工机械采取分级管理制度,大型专用机械集中管理,统一调度;小型机械分散管理,所有机械设备全部由机械管理部门掌握,根据各施工分队的工序进展情况视“轻重、缓急”进行统一调度。每一个大的单项工程开工前,该单项工程的组织者,应向机械管理部门提出使用机械计划,目的就是让机械管理部门能提前对所涉及设备进行进入工地前的保养检修,配备合格的机械设备操作人员。

2 编制设备配置计划

设备配置计划要在项目施工初期,由设备管理负责人会同项目经理在认真研究项目施工设计书的基础上编制完成。设备配置计划的内容应包括设备的类型、配套情况、型号、数量。同时需要确定主导设备、辅助设备以及备用设备等。针对项目技术要求,对不同种类、不同型号的设备编制机械化施工技术计划。按计划安排施工设备进场施工,同时做好施工设备的出勤状态登记和出勤日期、时长等信息。

3 建立施工设备档案

大型的隧道工程施工需要的机械设备集中、型号多,机型复杂,所以需要建立专门的施工机械设备管理台账,对隧道施工设备的名称、规格、性能、功率、生成厂家、出厂日期、使用年限等信息进行登记,建立设备“ ”。同时,对设备的使用说明书、零件图册、保修卡、维护保养说明书等资料需要归档保存,作为设备的保养维护依据。设备的日常出勤天数、时间、故障位置、类型、排除方法、零件更换信息、日常保养维护信息也要专门记录管理,以便对设备的运行状态进行分析,以及时发现存在设备存在的问题,为下一步的决策提供科学依据。

4 提高技术人员业务水平, 充实设备管理人员队伍

随着信息化、网络化技术的深入发展,隧道施工设备的科技含量越来越重,设备的更新速度明显加快,自动化水平也越来越高,这些都要求设备操作人员不断提高技术水平,加强学习,增强业务水平,跟上设备的更新步伐,也要求设备管理人员具备全新的思想和观念,科学地对机械设备的购置、安装、维修、更新改造等进行有条不紊的综合管理。因此,隧道施工企业需要分批次、有重点的针对设备管理、操作、维护人员召开设备管理研讨会,针对设备管理以及使用维护过程中出现的问题以及需要注意的问题广泛征求意见,集思广益,形成学技术、钻业务的良好氛围,并根据施工的具体情况,采用示范表演、专题讲座、参观学习等形式,及时推广、宣传有实效的经验体会,以点带面,逐步提高企业各级人员理论知识水平和实际操作技能。同时加大员工的技术培训力度,选拔和培养一批懂技术、会管理、会核算的“一专多能”型人才充实到施工设备管理一线,保证施工设备的正常有序运用以及企业的持续有效发展。

5 加强设备安全管理

针对隧道施工设备使用过程中容易出现问题的环节,制定专门的操作规程,并组织设备使用人员定期学习和巩固。做好设备的维护、保养以及例行检查的登记工作,分析维护纪要,及时发现问题隐患加以排除

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。设备管理人员应加强施工现场设备操作人员的监督和管理,保证设备按照操作规程使用。建立奖惩制定,对整个项目实施过程中未发现违规行为,操作规范、安全的机械设备管理人员、操作人员进行奖励,对安全意识差、违规操作的机械管理人员、操作人员给予严厉惩罚,使安全操作的意识真正落到实处,起到实实在在的作用。

二、主要的机械设备选择

1、凿岩机械选择

凿岩设备根据结构形式主要分为三种类型可供选择:开敞式硬岩掘进机,如德国Wi r t h生产的双排支撑靴结构和美国Robbins公司的单排支撑靴结构。其特点是适用于地址条件比较稳定的隧道,否则掘进时,需在护盾后及时进行喷锚支护;单护盾式硬岩掘进机,它有完整的圆形护盾,在掘进时依靠推进缸支撑在安装好的管片或整体衬砌上获得支反力;双护盾式硬岩掘进机,其特点就在于由于前后护盾和伸缩护盾和支撑靴作用,能保证其在不同地址条件下施工。
风动凿岩机是电能转换为气压能再转化为机械能的装置，不仅需要装备功率较大的空气压缩机和辅设管路，而且转换和传送效率很低，压力也不是很高，一般为0.5~0.7 MPa。此外风动凿岩机工作时，由于活塞对钎子的冲击，机头和钎肩的碰撞，钎杆的振动等原因，产生机械噪声。隧道掘进采用光面爆破技术, 理论上可在隧道周边形成一个光滑平整的边壁, 使隧道断面既符合设计轮廓要求, 又使隧道围岩不产生较大损伤,从而保持围岩的完整性和自身承载能力, 减少欠挖处理的时间和超挖所需的填料, 加快施工进度, 保证工程质量, 降低成本。因此, 在隧道掘进中, 利用好光面爆破技术并尽可能提高光面爆破的质量是极为重要的。

2、装岩与运输机械选择

隧道施工时,一般有三种运输方式,无轨运输,有轨运输和皮带运输。但皮带运输由于效率不高,适用较少。无轨运输主要以自卸车辆为主,适用于短隧道和大断面隧道。优点是机动灵活,废渣可以直接倾倒,缺点是隧道内尾气和噪声污染严重,对制氧通风等配套设备要求较高。相反,有轨运输则适用于长大隧道和小断面隧道,它能保证减小隧底损坏程度,但由于铺设轨道一次性投资较大。同时施工管理程度较为复杂,另外轨道终端往往还是需要借助汽车二次转运。
根据隧道长短,断面大小确定运输方式之后,就可以选择相应的运输设备。(1)计算石渣量和机械生产率。石渣量用如下公式计算: ,其V=K（V+W）= K（S+△S）L，其中V为每一开挖循环松散石渣量, K为石渣爆破松散系数, V为设计断面开挖量,W 为允许超挖量, △S为允许超挖断面积, L为开挖循环进尺。装载机生产率,P ==3600VKK/T, V为装载机定斗容, K和K分别为装载满额系数及利用系数,两者值均小于1,T为装载循环时间。如果以无轨运输,用同样的方式可以计算汽车的自卸效率P 。根据以上公式可以初步计算出每一个工作面应需要的自卸汽车台数,当然必须考虑到现场管理,运输意外,换班,汽车维修等特殊情况。

3、辅助作业线施工机械

辅助线主要是通风系统,施工供、排水系统,供电系统等他们是保证隧道内安全,快速施工的必要保证。(1)通风。通风系统需要考虑的因素是隧道长度,同一时间工作人数,爆破后一氧化碳可能浓度,风速。对于里程较长的隧道,可以采用巷道式无风门射流通风技术,充分利用双洞隧道有横通道的优势,解决了独头通风距离长技术难题。(2)用电设备。可以根据最大负荷和需用系数法计算出隧道工区最大用电负荷。对于隧道施工而言,如在野外一般都在洞外架设高压变配中心,从变电站引出一路10kv供电线路送至洞内变压器洞室,由该变压器洞室送出多路,供掘进、通风、照明、排水等设备用电,另外,洞外设两回路分别供洞外设备及生活设施用电和接自备发电站使用。(3)施工排水设施。隧道内需要考虑。凿岩车的用水量,另外就是隧道内可能存在积水和下雨过后的积水,因此洞内应配套大功率,高扬程的抽水机。另外如果是顺坡施工,可以考虑可以利用两侧水沟自然顺坡排水。否则可以在施工仰拱、水沟地段,采用设临时集水坑,用抽水机抽排至两侧水沟排水。
三、结语
隧道工程施工难度大,技术要求高,业主标准化要求高。所以只有在施工过程中合理高效地使用施工机械设备,制定详细的施工设备配套方案,同时加强施工现场设备的管理,建立一整套设备管理措施和特殊事件处置措施,才能够保证隧道工程的施工工期,保证工程质量稳定可控,才能够降低隧道施工的安全风险,节能降耗,确实降低企业的施工成本,提升企业的市场竞争力。
参考文献
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