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东秦岭隧道平导快速施工技术
本文作者 未知 摘自 机电之家

(西安)南(南京)线东秦岭隧道位于陕西蓝田、商州交界处,为双线隧道,全长12268米。平导作为正洞的辅助导坑,出口段全长6129米,纵坡与正洞一致,设计为11‰的下坡,隧道最大埋深为580米。DK107+523-DK103+881为大断面平导,衬砌内净空为:净高6.15m,净宽4.8m;DK103+881-DK101+392为小断面平导,衬砌内净空为:净高4.5m,净宽4m。平导支护类型:Ⅰ-Ⅱ类围岩采用模筑衬砌,Ⅲ-Ⅴ类围岩采用喷锚衬砌。

东秦岭隧道通过地层主要为片http://www.gongcheng.org麻岩夹片岩、片岩、板岩夹砾岩、白云岩、灰岩夹千枚岩、大理岩、千枚岩等,出口段断裂构造和褶皱构造极为发育,共穿越6条断层,其中F6大断层破碎带398m,地质条件极差。
东秦岭隧道平导出口段自2000年3月1日开工后,始终保持快速施工,于2001年11月22日提前七个月施工至分界里程,平均月掘进292m,其中最高日循环8个,最高日进尺25.1m,最高月进尺406.1m,2001年5、6、7、8四个月连续月掘进均突破400m。均为全国最高纪录。
总结东秦岭隧道平导快速施工经验,东秦岭隧道平导快速施工技术要点主要有:
2 机械配套
机械配套应遵循以下原则:施工机械与施工方法配套;机具选型上要考虑质量可靠、适用、高效、经济、维修方便;组合配套时要考虑设备外形尺寸与隧道断面相适应,各机械之间外形尺寸要适应,配套设备之间生产能力要匹配;充分考虑国产化。
2.1钻孔设备
在选择钻孔设备上不必一味追求机械的先进化,不分条件地使用353E三臂液压凿岩台车或门架式液压凿岩台车,应当结合现实国情,讲求适用。由于国内劳动力多且价格低廉,由一般运输车改装成的自制台车配备多台YT-28风枪与353E三臂液压凿岩台车或门架式液压凿岩台车相比具有以下优点:钻孔时间与液压台车相差无几;车身短,掌子面铺轨与钻孔可同是进行,缩短了每排炮的循环时间;车身短,所需避车洞小,减少了开挖方量;自重轻,对路面质量要求较低,维修整道费用降低;手持风枪钻孔在超欠挖上比钻孔液压台车小,降低了砼用量。
2.2装碴设备
装碴运输设备配备的是否合理将是整个设备配套中的重点,装碴机械选择的是否合理将是制约整个工程施工进度的关键,所以选择的装碴机械必须具备:装碴效率高,性能稳定,坚实耐用。国内任何挖掘装载机都不具备上述特点,具备上述特点的进口设备有德国产的ITC312和日本产的KL-41CN,KL-41CN同ITC312相比,除共同具有装碴效率高(250m3/h)、生产性能稳定、坚实耐用的特点外,还具有价格低,其价格几乎是ITC312的一半,所以装碴机械选用日本产KL-41CN,考虑到国产LWL-150挖掘装碴机也具备一定的装碴能力,可以做为备用,装碴机械选用一台KL-41CN和两台LWL-150。
2.3运输设备
机车和矿车应统一考虑,机车和矿车应匹配,选择大容量矿车必然要选择大功率机车,实践证明一台兰州机车厂生产的JXK-12型电瓶车在11‰的上坡可牵引两节DSF-14(14m3) 梭矿车,JXK-12型电瓶车性能也比较稳定,本着经济、适用、立足国产化的原则,机车选用兰州机车厂生产的JXK-12型电瓶车,梭矿车选用DSF-14(14m3) 梭矿车。
(1)电瓶车和梭矿车数量的确定:
一台KL-41CN挖掘装载机装满一列矿车(两节DSF-14搭接式梭矿)的时间为7-10min,对特长隧道来说,若矿车和电瓶车的数量不能满足一次将平导内的石碴全部拉出,必然出现KL-41CN挖掘装载机等矿车的现象,影响施工进度。
所需电瓶车和矿车数量:
大断面平导(断面32m2),每循序进尺按3.0m,石碴的松散系数为1.6,则平导每循环的松碴量为32×3.0×1.6=153.6m3。
DSF-4矿车数量的确定:
矿车有效容积为14m3,两节组成一列则有效容积为28m3,装满系数按0.8计算,则NC=V/(0.8VC)=153.6/(0.8×28)=6.8列,即7列车,14节矿车。
式中:V------每循序出碴量。
        V-----每列车的有效容积。
按25%备用共需DSF-14搭接式梭矿14×125%=17.5节,即18节;相应JXK-12电瓶车9台,同样考虑25%备用,需9×125%=11.25台,即12台。
为保证砼质量,砼输送选用轨行式、带内燃动力的SCGY-6B型罐车。因平导做为辅助坑道设计,III类以上围岩主要为初期支护,砼方量一般比较小,3台砼输送罐车可满足要求,运输砼需3台电瓶车,此电瓶车可选实际功率小一点的。
东秦岭隧道出口段平导有轨运输主要机具设备配备见表1。
3 线路铺设
线路铺设质量的高低将直接影响出碴的快慢,线路铺设应按以下标准和要求考虑:
(1)钢轨类型:可按公式q=10+2.5P检算,q为轨型(kg/m),P为轴重(t),DSF-14梭矿满载加上自重,轴重将达到10t,同时考虑材料来源的广泛性,钢轨采43kg/m轨。
(2)道岔型号:为满足DSF-14搭接式梭矿最小转弯半径的要求,单开道岔可以选用6#以上道岔,渡线道岔必须选用9#道岔。
(3)轨距:轨距采用900mm。
(4)道床:洞内石碴坚硬时,洞内石碴可直接作为道碴,洞内石质松软地段,应用河卵石或坚硬石碴换填,并做好排水工作,为保持线路稳定,道床厚度不应小于15cm。道床标高应低于钢轨2-3cm,同时保证有轨、无轨车辆通行。
(5)枕木:枕木尺寸15cm×15cm×150cm,1440根/km。
表1  主要机具设备配备表
序号
工序名称
设备名称
规格
技术性能
单位
数量
1
开挖
自制钻孔台车
配10台YT-28风枪
 
1
2
装碴
运输
挖掘装载机
KL41-CN
履带式250m3/h
1
3
挖掘装载机
LWL-150
履带式150m3/h
2
4
电瓶车
JXK-12
12T
12
5
梭矿
DSF-14
14m3
18
6
初期
支护
电瓶车
CDXT-12
12T
3
7
湿喷机
TK-961
5m3/h
3
8
砼输送车
SCGY-6B
6m3
3
9
拌合站
JS500
25×2m3/h
1
10
通风
通风机
93-1
N=2110kw
Q=2000m3/min
P=5000Pa
2
11
其它
 
变压器
S9-315/10
315KVA
2
12
变压器
S9-500/10
500KVA
1
13
变压器
S9-630/10
630KVA
1
14
发电机
 
300kw
2
15
吊车
QY-16
16T
1
16
装载机
ZL50C
147KW
2
17
推土机
TY220
167KW
1
18
挖掘机
小松PC-200
 
1
19
空压机
40m3/min
 
3
3.1洞内线路铺设
为解决出碴与进料,同时加快出碴速度,洞内线路按双线铺设,因平导断面狭窄,线间距取190cm。当KL-41CN装完两股道上的矿车后,第三列车仍未到达掌子面,即KL-41CN出现空等时,在掌子面处应铺设渡线道岔,掌子面处的渡线道岔铺设完后,后面的渡线道岔如无别的需要即可拆除,渡线道岔距掌子面的距离以500m∽600m为宜。钢轨端头距掌子面距离控制在8m左右,四根6m短轨作临时用,待达到铺设12.5m长轨时进行换接。

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