隨著我國高速鐵路建設的迅猛發(fā)展,國家中長期鐵路網的規(guī)劃實施,必然會修建大量的長大隧道,而長大隧道往往成為控制性工程。長大隧道施工工期長、投資大,合理的機械化成套施工方案通過減少勞動力的投入,降低能源和資源的消耗,提高施工效率,能夠保證經濟效益提高和安全質量可靠。隧道機械化施工能夠改善目前艱苦條件下作業(yè)的勞動力嚴重缺失和勞動力成本增加的局面。尤其是“一帶一路”和“企業(yè)走出去”戰(zhàn)略的實施,越來越多的國外基礎設施建設由中國企業(yè)來承擔,其中國高鐵具有很強的競爭力。但同時又存在為適應各國當?shù)貏趧恿φ?,隧道施工需要勞動力過多,成本激增的風險。研究如何提高隧道的機械化水平,加強隧道施工操作的標準化,提升多種機械機群協(xié)同性,從而來減少施工環(huán)節(jié)中的資源浪費,加快了施工進度,提高了隧道施工的質量顯得非常重要。
創(chuàng)新性
獨占性
盈利性
持續(xù)性
先進性
成熟度
大隧道在克服高山峽谷等地形障礙、縮短空間距離及改善陸路交通工程運行質量等方面具有不可替代的作用??梢灶A見,隨著我國西部大開發(fā)進程的加快,在地形、地貌及地質背景復雜、水能及礦產資源豐富、陸路交通網密度遠低于全國平均水平的西部地區(qū),在鐵路、公路、水電、跨流域調水及礦產資源等領域將會修建更多的長大隧道工程?!岸?、長、大、深”,即,數(shù)量多、長度大、大斷面、大埋深將是21世紀我國隧道工程發(fā)展的總趨勢。大量工程實踐表明,深埋長隧道由于其埋深大,穿越的不同地質單元多,因而,除了具有一般淺埋隧道的工程地質問題外,還有一系列特殊的或較淺埋隧道更為嚴重的工程地質和地質災害問題。尤其是其中的軟弱圍巖大變形,它不僅僅是地質問題,它的孕育、激發(fā)及災害程度還與斷面形式、開挖方式、開挖順序、開挖進度及支護技術等密切相關。 因此,研究在深埋軟弱圍巖隧道中采用何種斷面形式、開挖方式和怎樣的支護結構、設計參數(shù)和加固技術具有非?,F(xiàn)實的意義。
從檢索的結果看,國內有研究注漿、橫撐加固圍巖的報道,如文獻1中在Ⅴ級圍巖區(qū)段,拱部120°范圍設超前管棚和小導管,寬大節(jié)理掌子面超前小導管注漿加固,在Ⅵ級圍巖區(qū)段,超前支護采用管棚工作室施作拱部180°及以下1 m范圍的0°角長管棚,全斷面超前水平鉆孔注漿,初期支護取消系統(tǒng)錨桿,采用I20型鋼鋼架、三臺階型鋼臨時橫撐和雙層防水板,文獻2對變形段采取了封閉工作面、徑向注漿、橫撐加固、拆換處理等措施,文獻4提出了對中墻基底圍巖采用小導管注漿方式進行加固,并設置臨時橫撐進行支護,文獻5公開了一種軟塑坍塌體巖溶隧道加固工藝,包括設置4道橫撐、采用錨管注漿加固圍巖等過程,但以上文獻未提及設置臨時仰拱和底部錨桿,且注漿和橫撐部位與本項目不同。 有提出設置錨桿、橫撐加固圍巖的報道,如文獻7針對斷層巖溶角礫巖圍巖軟弱、破碎、地下水豐富的特點,采用大管棚加小導管綜合超前支護、中臺階拱腳縱梁加固等技術,形成了樁筏結構施工前隧道墻腳周邊圍巖錨桿注漿加固和墻腳橫撐加固支護技術,文獻8提出了地表網噴加固、洞內加長錨桿、增設水平橫撐的應急措施,但未提及設置臨時仰拱,且錨桿和橫撐部位與本項目不同。
三臂鑿巖臺車在鉆臂之間不發(fā)生干涉的條件下,優(yōu)化鑿巖鉆孔孔序,采用最快捷的鉆孔順序,利用鉆孔速度快、定位精度高,提高鉆孔的精度,通過鉆爆參數(shù)的優(yōu)化設計進行光面爆破,有效縮短循環(huán)作業(yè)時間、加快作業(yè)效率、提高鉆爆精度減少超欠挖,減少對圍巖的損傷,同時也節(jié)約初期支護成本。伴隨著鐵路的出現(xiàn)和發(fā)展,隧道也逐漸發(fā)展,但受制于技術條件的限制,在很長時間內,隧道規(guī)模規(guī)模也很有限,直到20世紀,伴隨著人類技術水平和可以裝備的進步,才出現(xiàn)了一些大型隧道,世界鐵路隧道的世界紀錄也不斷被更新。新依法隧道技術現(xiàn)在利于時代的前沿。隧道開挖時應減少對山體的開挖,避免對山體的擾動,造成對自然生態(tài)環(huán)境被破壞、造成水土流失及引起邊坡失穩(wěn)等;隧道棄碴不能隨意堆放,以避免淤塞溝渠、河道及侵占農田,應選擇合理堆放場地及設置必要攔碴工程。
自行式仰拱棧橋采用液壓控制,具備前、后、左、右移動功能,行走采用電控專用小車,整個棧橋就位無需人工鋪軌,不需要機械設備配合。傳統(tǒng)的仰拱模板安裝采用小模板,現(xiàn)場用錨固鋼筋支撐和拼裝,安裝時間長,錯臺易超限,無法保證仰拱混凝土的施工質量。采用的仰拱桁架式模板,在仰拱與二襯邊墻連接處設置寬2.5米的弧形整體模板,模板整體吊裝就位?;⌒文0宸謨刹糠纸M成,上部分弧長1.5米,下部分弧長1.0米,中間采用鉸接連接,仰拱澆筑完成后,把下部分模板提起來,直接澆筑仰拱填充混凝土,保證了仰拱與填充分次澆筑。采用仰拱桁架式模板,將仰拱和邊墻基礎分段全幅施工,一次成形,不留縱向施工縫,加快施工進度,節(jié)約成本,仰拱兩側曲墻部采用自制模板能保證線形順暢,施工質量能夠得到很好的控制,從而使施工工藝達到設計要求。
防水板半自動鋪掛平臺主要由行走機構系統(tǒng)總成、門架系統(tǒng)總成、作業(yè)平臺系統(tǒng)總成、拱圈系統(tǒng)總成、卷揚提升系統(tǒng)總成、液壓系統(tǒng)總成等六部分組成,設計結構簡單,便于操作。 通過設計拱圈系統(tǒng)和卷揚機系統(tǒng),將防水板固定在滾軸上,滾軸通過沿拱圈運動的小車固定,小車通過卷揚機提升,與液壓系統(tǒng)進行配合作業(yè),將防水板沿著隧道開挖面運動,從而實現(xiàn)防水板鋪設的機械化作業(yè)。鐵路為陸上運輸?shù)牡闹髁?,在長達一個多世紀的時間內處于壟斷地位。但是20世紀以來,隨著汽車,航空和管道運輸?shù)难杆侔l(fā)展,鐵路不斷受到新的浪潮的沖擊。為了提高列車運行速度,使鐵路適應現(xiàn)代社會發(fā)展。從20世紀初到50年代,德國、法國、日本等國都開展了大量的有關高速列車的理論研究和試驗工作。中國幅員遼闊,人口眾多,更需要一種強有力的且運輸速度快的運輸方式將整個國家和國民經濟聯(lián)系起來。我國的鐵路運輸已趨于飽,而且鐵路的客流量越來越大。所以我們更需要一個更強有力的運輸方式。所有都指向高速鐵路。
02、方案級:提出的技術概念原理方法論證可行
隨著我國高速鐵路建設的迅猛發(fā)展,國家中長期鐵路網的規(guī)劃實施,必然會修建大量的長大隧道,而長大隧道往往成為控制性工程。長大隧道施工工期長、投資大,合理的機械化成套施工方案通過減少勞動力的投入,降低能源和資源的消耗,提高施工效率,能夠保證經濟效益提高和安全質量可靠。隧道機械化施工能夠改善目前艱苦條件下作業(yè)的勞動力嚴重缺失和勞動力成本增加的局面。尤其是“一帶一路”和“企業(yè)走出去”戰(zhàn)略的實施,越來越多的國外基礎設施建設由中國企業(yè)來承擔,其中國高鐵具有很強的競爭力。但同時又存在為適應各國當?shù)貏趧恿φ?,隧道施工需要勞動力過多,成本激增的風險。研究如何提高隧道的機械化水平,加強隧道施工操作的標準化,提升多種機械機群協(xié)同性,從而來減少施工環(huán)節(jié)中的資源浪費,加快了施工進度,提高了隧道施工的質量顯得非常重要。隧道施工的機械化成套應當本著“性能可靠,技術先進,滿足需求,略有儲備”的原則進行。一般情況下,施工機械化程度越高,生產效率就越高,施工進度也越快,因此在具體工程施工時,應盡量選擇性能好的設備,且數(shù)量須滿足作業(yè)要求,各種設備之間互相匹配。
依托蘇家?guī)r隧道施工,對開挖支護、仰拱、二襯、防排水四條作業(yè)線進行了機械化施工改造與創(chuàng)新,投入的設備和工裝包括:三臂鑿巖臺車、濕噴機械手、自行式仰拱棧橋、仰拱桁架式模板、仰拱鋼端模、襯砌模板臺車及二襯鋼端模、防水板半自動鋪掛平臺、水溝電纜槽門架臺車,取得了良好的效果。開挖采用液壓三臂鑿巖臺車施工,通過機械的精準定位以及孔序的優(yōu)化設計,減少了超欠挖量,加快了開挖速度,同時解放了風槍鉆孔所需的大量勞動力;錨噴支護采用回彈量少的濕噴機械手施工,保證了初期支護的質量;仰拱施工采用自行式仰拱棧橋配合仰拱桁架式模板和鋼端模施工,定位準備,安拆快捷,確保仰拱和仰拱填充分開澆筑,提高了結構的整體性和施工速度;防水板半自動鋪掛平臺提高了防水板鋪掛效率,減少了施工班組作業(yè)人員,同時提高了施工質量;二次襯砌使用中埋式止水帶鋼端模,來實現(xiàn)更好的防水效果;整體式水溝電纜槽保證了水溝電纜槽的線型控制及外觀質量,避免了水溝電纜槽板縫之間的錯臺。通過以上四條機械化配套作業(yè)線達到快速施工、作業(yè)人員減少、能耗降低、安全質量可靠的目的。隧道進口起始里程為DK493+415,設計為縱坡為
隨著我國高速鐵路建設的迅猛發(fā)展,國家中長期鐵路網的規(guī)劃實施,必然會修建大量的長大隧道,而長大隧道往往成為控制性工程。長大隧道施工工期長、投資大,合理的機械化成套施工方案通過減少勞動力的投入,降低能源和資源的消耗,提高施工效率,能夠保證經濟效益提高和安全質量可靠。隧道機械化施工能夠改善目前艱苦條件下作業(yè)的勞動力嚴重缺失和勞動力成本增加的局面。尤其是“一帶一路”和“企業(yè)走出去”戰(zhàn)略的實施,越來越多的國外基礎設施建設由中國企業(yè)來承擔,其中國高鐵具有很強的競爭力。但同時又存在為適應各國當?shù)貏趧恿φ?,隧道施工需要勞動力過多,成本激增的風險。研究如何提高隧道的機械化水平,加強隧道施工操作的標準化,提升多種機械機群協(xié)同性,從而來減少施工環(huán)節(jié)中的資源浪費,加快了施工進度,提高了隧道施工的質量顯得非常重要。隧道施工的機械化成套應當本著“性能可靠,技術先進,滿足需求,略有儲備”的原則進行。一般情況下,施工機械化程度越高,生產效率就越高,施工進度也越快,因此在具體工程施工時,應盡量選擇性能好的設備,且數(shù)量須滿足作業(yè)要求,各種設備之間互相匹配。