毕业论文：铁路隧道工程机械化配套施工技术探讨 施工技术类毕业论文

兰 州 交 通 大 学 继 续 教 育 学 院 毕 业 论 文 专业（班级）：
14级土木工程高起本 指 导 教 师：
*** 学 生 姓 名：
*** 学 号：
140051481 论文题目：
铁路隧道工程机械化配套施工技术探讨 毕 业 设 计 成 绩 评 议 表 学 生 姓 名 ** 班 级 14级土木工程（高起本） 指导教师姓名 职 称 审 阅 人 评 语 审阅人：
年 月 日 答 辩 委 员 会 综 合 评 语 主席：
年 月 日 论文成绩 评语内容包括：（学术）思想、方案选择、设计（论文）达到的水平、设计（论证）有无错误等。

毕业论文任务书 班级：14级土木工程高起本 学生姓名：** 指导老师：** 论文题目 铁路隧道工程机械化配套施工技术探讨 主要探讨内容 在长达隧道高度机械化配套施工过程中起到的优势 关 键 环 节 i. ii. 1、确定论文题目 iii. 2、搜集、整理资料 iv. 3、编写提纲 v. 4、撰写初稿 vi. 5、改写初稿 vii. 6、定稿 计划进度 1、2018.8.8~2018.8.18分析查阅资料，作好准备；

2、2018.8.20~2018.9.1编制施工组织设计及施工图预算；

3、2018.9.5~2018.9.12修改、装订；

参 考 资 料 1、铁路混凝土工程施工质量验收标准（TB 10424-2010）；

2、铁路隧道工程施工技术指南[2008]176号；

3、铁路隧道工程施工质量验收标准（TB 10753-2010）；

4、铁路隧道工程施工安全技术规程铁建设[2009]181号；

5、铁路隧道监控量测技术规程；

6、隧道设计图；

7、铁路隧道施工参考图；

诚信承诺 一、所呈交的毕业设计，是本人在指导教师指导下，进行研究工作所取得的成果；

二、本毕业设计的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容；

三、若有不实，一经查出，请取消本人毕业实习报告成绩；

承诺人（钢笔填写）：
年　　月　　日 开 题 报 告 班级：14级土木工程高起本 学生姓名：** 指导老师：** 论文题目：
隧道工程机械化配套施工技术探讨 一、 文献综述 本隧位于普洱～景洪区间，进口里程为DK302+152，出口里程为DK311+055，全长8903m。本隧为双线隧道，左右线线间距为4.2～5.021m。全隧位于12.5‰的单面下坡。全隧除洞身DK302+271.661～DK303+307.912段1036.251m位于R-4000m的右偏曲线上和DK310+382.997～DK311+082.398段699.401m位于R-6000m的左偏曲线上外，其余均位于直线上。隧道洞身最大埋深约360m，最小埋深约15m，洞身有3处浅埋段。

二、选题的目的及意义 针对现阶段的施工情况，结合我国隧道机械化施工的技术水平以及建设现状进行多方面、系统化的探讨分析，总结并找出阻碍我国铁路隧道机械化施工技术水平向上发展的制约因素，进一步提高我国隧道机械化施工的水平。

三、重点探讨内容 对铁路隧道机械化配套施工有关要求、施工效率以及使用优点做初步探讨 四、教师意见 指导教师：
年 月 日 中 期 报 告 班级：14级土木工程高起本 学生姓名：** 指导老师：** 设计（论文）题目 铁路隧道工程机械化配套施工技术探讨 一、总体设计：
自接受毕业设计任务安排以来，首先按照毕业设计论文的有关要求，确定论文题目及大概方向，结合自身实际情况及工作性质选定铁路隧道机械化配套施工技术探讨的论文题目，对本工程的施工进度推进，对重难点工序的控制及压缩，为以后铁路隧道机械化配套施工提供有价值参考。

二、详细设计：
本探讨报告分为六个部分 第一部分：工程简介。

第二部分：该隧道大型机械化配套施工背景。

第三部分：大型机械化施工设备及作业班组配置。

第四部分：大型机械化配套施工优势及经验总结。

第五部分：机械设备保养维修。

第六部分：该隧道大型机械化施工效果评价。

三、设计完成情况 论文编制已完成 四、教师意见 教师姓名：
年 月 日 结 题 验 收 班级:14级土木工程高起本 学生姓名:** 论文题目 铁路隧道工程机械化配套施工技术探讨 结题验收申请：
根据《毕业设计任务书》要求：毕业设计（论文）已全部完成，请老师审阅。

指导教师评语：
指导教师评分（优、良、中、及格、不及格）：
教师姓名：
年 月 日 目 录 摘要 1 一、工程概况 2 二、该隧道大型机械化配套施工背景 2 三、大型机械化施工设备及作业班组配置 2 四、大型机械化配套施工优势及经验总结 4 五、机械设备保养维修 18 六、该隧道斜井大型机械化施工效果评价 18 参考文献 19 致 谢 20 摘 要 我国隧道钻爆法施工存在整体机械化程度较低、施工环境恶劣、工人劳动强度大的问题。从建立监控量测信息化平台、大断面开挖及初期支护早封闭施工、提高硬岩地段隧道光面爆破水平、确保隧道支护结构质量等方面总结铁路隧道工程施工技术要点，即“一强化( 强化量测) 、二紧跟( 钢架紧贴掌子面、仰拱紧跟下台阶) 、三超前( 超前预报、超前加固、超前支护) 、四到位( 工法选择到位、支护措施到位、快速封闭到位、衬砌质量到位) ”; 并重点介绍隧道施工机械化配套情况，包括湿喷机械手、自行式仰拱长栈桥、新型二次衬砌台车工装、等的应用和创新; 为全面统筹全线路隧道施工技术管理及提高隧道施工机械化水平形成示范效应并提供技术支撑。

关键词: 隧道施工; 机械化配套; 湿喷机械手; 自行式仰拱长栈桥; 二次衬砌台车。

一、工程概况 该隧道全长8903m，为新建中老铁路本标段最长隧道，里程范围DK302+152～DK311+055。洞内纵坡为12.5‰单面下坡。隧道设计围岩以Ⅲ级为主，其中：Ⅲ级围岩4585m，Ⅳ级围岩2855m，Ⅴ级围岩1436m。隧道设置施工辅助坑道1座,斜井位于DK306+500处线路右侧，与线路中心线夹角82°，平长980m。

二、该隧道大型机械化配套施工背景 2017年12月22日，昆明铁路局下发《关于进一步明确铁路部分隧道工区机械化配套的相关要求通知》要求，为更好更快推进中老铁路的建设，严格执行铁路总公司12月份月度建设会精神，结合铁路总公司鉴定中心、工管中心现场调研的要求，结合隧道施工图纸已明确高度机械化配置工区，该隧道斜井工区必须配置：三臂凿岩台车、钢拱架拼装机、湿喷机械手、自行式移动栈桥、自动布料二衬台车及其他常规设备。

我单位积极根据铁路建设指挥部安排，结合该隧道斜井工区现场实际，鉴于该隧道是我标段最长隧道，该隧道斜井工区本隧道工期关键线路，工期压力大，而本段隧道设计地质以Ⅲ级围岩为主，易发挥出机械化配套施工优势, 结合设计图纸机械化配置，因此选定了该隧道斜井工区施工正洞段采用大型专业机械化配套组织施工，并将大型机械化配套施工组织纳入该隧道实施性施工组织设计，实施性施组经铁路建设指挥部审核并批准。

三、大型机械化施工设备及作业班组配置 该隧道大型机械化配套承担斜井工区DK304+047～DK309+299段5252m正洞任务。

该隧道斜井工区大型机械化配套满足施工图纸I型机械化配置要求。主要机械设备配置情况如下表：
序号 机械设备名称 型号 数量 备注 1 三臂凿岩台车（新购） ZYS113 1台 2 湿喷机械手（新购） ZTSP-E30 1台 3 三臂拱架安装台车 XM1200 1台 4 液压式移动仰拱栈桥 栈桥长30.3m（有效施工长度12m） 2台 5 二衬液压模板台车 12.1m（有效施工长度12m） 2台 6 自卸汽车 红岩 7台 7 混凝土运输车 10m³ 9台 8 装载机 ZLC50C 4台 9 挖掘机 PC200 2台 10 通风机 2×132KW 2台 11 大型自动计量 集中拌合站 HZS120*2 1座 12 隧道施工登入系统 施工人员自动登入及报警系统 1套 13 其他 作业台架、测量、试验设备等 隧道大型机械化配套施工作业班组配置与常规钻爆法施工配置班组主要区别有：
1、开挖作业工班：双线铁路隧道开挖断面（约113㎡）以IV级围岩为例，采用常规风钻开挖需配备18把风钻，21名施工人员/班， 2个作业班，4台以上132kw空压机（1.5公里以内）；
采用三臂凿岩台车开挖时1台台车需8名专业人员/班，即作业臂司钻员2名、炮工5名、台车司机1人。

2、喷砼作业工班：采用隧道常规小型湿喷机需2～3台,每台需配4名作业工人；
采用1套机械手作业仅需4名专业人员/班。

3、机械维修养护班：与常规小型设备配置施工相比，大型机械化配套施工在机械维修保养方面需更专业化的机械维修、养护班组，对班组人员技术水准要求更高、更专业，需要专门、针对性的培养。

四、大型机械化配套施工优势及经验总结 4.1、ZYS113全电脑三臂凿岩台车施工 4.1.1凿岩台车施工优势 4.1.1.1施工作业环境大大改善 相同断面隧道开挖若采用常规人工钻爆法施工需配置风钻数量多达18把，钻机由空压机高压风作动力，对开挖面空气有污染，同时作业风钻会产生高分贝噪音，对司钻工人身体健康有不利影响，可能会引起矽肺病、听力下降、风湿等疾病。凿岩台车开挖采用电力作为动力，对开挖面空气污染会很小，且与风钻相比，噪音相比较小，机械操控人员可戴防噪音耳塞，大大降低作业环境对作业人员的伤害。

4.1.1.2作业安全系数明显提高 采用人工风钻开挖，司钻人员离掌子面很近，风钻开挖时冲击振动岩面，如果隧道掌子面岩层自稳性较差，易造成隧道拱部产生落石、掉块，易造成施工人员伤害。采用凿岩台车开挖，作业臂操作人员在固定的操作台上操作钻机，离掌子面约10m远，处于初期支护封闭区，且操作平台有顶棚保护人员安全，可防止落石伤人，大大提高作业安全性。另外，凿岩台车的多功能升降吊篮能配合测量放样、装药作业，相对于普通开挖作业台架灵活、更接近作业点，也更利于作业安全性。

4.1.1.3施工效率有所提高 人工风钻开挖，除噪音高、粉尘大等缺点外，循环作业时间长也是制约施工进度的重要因素。人工风钻开挖从测量、打钻到响炮一个循环需要3.5～4.5个小时，Ⅳ级围岩正常段一般进度能达到60～80m/月。采用凿岩台车开挖，凿岩台车自带定位测量系统，从测量放样到起爆约4.5～5.5个小时，一般循环进尺可达3.0～3.5m，围岩较好时循环进尺可达3.5～4.0m，Ⅳ级围岩正常段进度能达到80～90m/月。

4.1.2凿岩台车开挖施工经验总结 ZYS113全电脑三臂凿岩台车依据现场测量控制点进行定位，定位后系统根据隧道中线及开挖轮廓线对炮孔位置实现精确定位，钻孔施工时，电脑准确控制作业臂钻孔角度，降低开孔误差和深度误差，有效控制超欠挖，而最终达到良好的光面爆破效果。施工过程中，现场通过不断的摸索和总结，总结归纳了液压凿岩台车凿岩作业过程的四个作业要点，即：精确控制“一心五点”（隧道中心和五个开挖轮廓点），注意“一线两端”（台车大臂与隧道中心的平行线和推进梁前后两个端点），控制“一高一低”（台车推进梁尾与地面的高度和开孔处的最低位置），把握 “一快一慢”（根据围岩情况灵活调整钻孔冲击与推进速度）。随着操作工人对这4个作业要点的精确把握和熟练应用，台车超挖控制逐渐达到了8～10cm的稳定水平，并在此基础上向零超欠努力尝试。经现场实践总结的施工作业控制经验如下：
4.1.2.1测量放样要求 施工中应提高三臂凿岩台车定位控制点的测量精度，测量组定期对控制点进行测量复核，避免因控制点变化影响台车定位精度，台车定位如下图。

图1 台车定位及炮孔定位 4.1.2.2钻机开眼误差控制 （1）上循环爆破周边轮廓及掌子面都可能存在呈弧形、斜面等情况，且掌子面往往凹凸不平，钻头易沿开眼处向其它方向偏移，钻进方向及钻眼间距很难控制。施工时，根据电脑显示孔位偏差后，人工辅助对开孔位置进行纠偏，确保钻孔位置及角度按爆破方案设计钻进。

图2 开孔纠偏示意图 （2）钻眼要尽量避开在一些较大的裂隙、夹层处开眼，可适当改变爆破设计要求的钻眼位置，根据裂隙、夹层的产状，移开一定的距离，但不能使抵抗线过大，造成爆破效果差或“挤死”现象。如果掌子面有较大的裂隙、夹层，可用炮泥将其填塞，以减少爆生气体的损失。

（3）如果开眼位置的岩层产状比较复杂，使用低推进速度进行钻孔，避免因高推进速度造成炮孔塌孔或损伤钻杆。钻眼时，应密切关注钻进方向的变化，发现有较大变化，如发生严重坍孔或卡钻时，就要停钻，废弃该眼，在别处重新钻眼。

（4）辅助眼钻眼时，要根据掌子面具体情况围岩的坚硬程度，节理裂隙的发育情况，岩层产状等可适当调整炮眼间距。

4.1.2.3钻孔角度控制 （1）周边眼钻眼角度严重影响隧道开挖超欠挖，影响经济效益，掏槽眼钻眼角度决定开挖进尺，影响爆破效果，是控制钻眼角度的重中之重，其它炮眼，在不影响爆破效果的前提下，其钻孔角度可适当放宽。

施工中炮孔按照爆破方案位置及角度进行钻孔，台车操作人员根据现场实际围岩情况可适当增加辅助炮孔。周边眼位置在设计开挖轮廓线上，允许沿轮廓适当调整，间距均匀，眼口位置误差不得大于5cm，眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm，炮眼应尽量垂直于隧道横断面，外插角控制在3°以内。

（2）底板眼钻进时，凿岩台车推进梁尾部高度控制在在0.3～0.4m为宜。

（3）掏槽眼角度控制：在室内依爆破设计算好钻每个炮眼时台车推进梁尾部与隧道中线的距离，现场根据电脑显示掏槽眼位置及角度进行钻孔施工。

（4）如果岩层层理明显时，辅助眼方向应尽量垂直于层理面；
如果岩层节理、裂隙发育，炮眼位置应适当避开节理、裂隙，以防起爆后爆生气体大量漏出，影响爆破效果；
当由于改变钻眼方向，造成炮眼孔底抵抗线过大时，要适当增加炮眼数量，不至于影响了爆破效果，炮孔在动定位及控制如下图。

图3 炮孔定位控制图 4.1.2.4钻孔深度控制 炮眼深度是决定开挖作业循环次数的重要因素，在爆破参数中居重要位，它影响着开挖作业循环时间、开挖进尺、爆破效果、单位材料消耗及单位配件消耗。

钻眼深度由台车定位后自动计算算路中线坐标，通过输入掌子面里程及预先设计进尺爆破参数图，台车通过电脑自动显示钻孔深度与设计深度对比，在钻孔达到设计深度后自动停止钻进。

Ⅳ级围岩：2.6m～3.8m的深眼；
Ⅲ级及其以下围岩：一般在3.5m～4.5m。

4.1.2.5作业臂及推进梁位置控制 凿岩台车在制造上有个特点，即调整台车推进梁与隧道轴线平行，呈水平状态后，只移动台车大臂，不调整推进梁，推进梁仍保持与隧道轴线平行，仍呈水平状态。开挖时，要控制好钻进方向，杜绝欠挖，欠挖容易造成更大的欠挖或造成下一循环钻机的“作业净空”（指凿岩台车钻机作业时，占据的位置）不够。

4.1.2.6掏槽方式选择 凿岩台车开挖通常采用深孔爆破、复式楔形斜眼掏槽形式。

掏槽角、上下排间距、排数、眼底距离等是复式楔形斜眼掏槽形式的主要参数。第一级掏槽角往往控制在25°～35°，不宜过大或过小。通常情况下，掏槽眼上下排间距取50～90cm，硬岩取小值，中硬岩取中值，软岩取大值。大断面隧道爆破时，通常使用深孔爆破，要适当增加排数，硬岩通常使用五排或六排，甚至可使用七排，中硬岩、软岩可使用四排或五排。同一隧道横断面上，一对掏槽眼眼底距离通常取20～30cm。

同一级掏槽眼必须使用同一个段位的毫秒雷管，以达到同级炮眼同时起爆。不同级炮眼间的雷管要跳段使用，起爆时差控制在50～100ms，以保证前段爆破岩石的充分破碎与抛掷，不影响后段爆破。

4.1.2.7钻眼质量要求 施钻前由技术人员编制台车钻孔参数图，钻孔时导入台车控制电脑，台车自动控制钻孔位置、角度及深度。钻眼时，要做到准（位置）、平（平行）、直（方向）、齐（孔底）。掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm；
辅助眼深度、角度按设计施工，眼口排距、行距误差均不得大于10cm；
当开挖面凹凸不平，相差较大时，应按实际情况，适当调整炮眼深度，力求所有炮眼（除掏槽眼和底板眼外）在同一个垂直面上。如果出现较大的偏差，应废弃该炮眼重钻，切实保证钻眼质量，钻孔施工作业如下图。

图4 三臂凿岩台车钻孔图 4.1.2.8激励考核及效果 施钻最初，爆破效果不甚理想，最大线性超挖高达10～30cm，平均超挖在15～20cm，超挖较大；
通过对爆破参数修正，单孔装药量调整，隧道开挖成型越来越平顺、圆滑，光面爆破效果越来越好，最大线性超挖逐渐降低到20cm以内，平均超欠挖值控制在10cm以内，炮眼痕迹率达90%以上。测量、钻孔、装药爆破、出碴等各工序时间也应有考核，确保工序间衔接紧密，从而达到缩短作业循环时间的目的。

4.2凿岩台车钻设锚杆孔施工作业 洞身新揭示围岩面在机械手初喷完成后由凿岩台车钻设锚孔。首先根据施工图要求将锚杆孔位标记在岩面上，凿岩台车在作业点停于合适位置后伸开四个支腿支撑于稳固地面上，通过观察台车上小型水准仪，使前后、左右方向在同一水平面上完成台车定位。根据锚杆孔位标识选好开孔位置，并调整推进梁角度使钻设方向垂直于岩面。锚杆钻孔作业时注意推进梁顶盘必须贴紧岩面，然后打开水管阀门，预先钻出一个浅眼后再使用低冲击压力钻孔，一边回转一边推进，在钻进约1米后调整使用高压冲击钻作业。钻孔过程中应注意不得随意改变推进梁的方向，以免折断钻杆；
钻进中应根据围岩软硬情况，合理调节钻机的回转、推进、冲击速度，以加快钻进速度，同时应特别注意不得盲目使用高冲击以免损坏钻机。钻孔深度到位后，先关闭冲击，一边回转一边后退，并反复几次推进和后退，最后将孔内剩余岩粉末用高压水冲出孔外。

钻孔完成后可使用凿岩台车作业篮安设锚杆及钢筋网片，为提高效率现场采用自制作业台架完成锚杆、网片安装铺设作业，并完成锚杆注浆施工，锚杆径向钻孔试验如下图。

图5 三臂凿岩台车径向钻孔图 4.2.1凿岩台车钻设管棚孔施工作业 根据已审批机械化配套施工试验方案，IV、V级围岩采用全断面或微台阶开挖施工时，小导管超前支护难以满足其安全及进度要求，为了保证全断面或微台阶开挖的安全性及每循环进尺要求，Ⅳ级围岩拱架亦采用全环施工，Ⅳ级围岩采用φ60或φ76、V级围岩采用φ89管棚进行超前支护(部分软弱松散段落需结合超前帷幕注浆)，施工范围均为拱墙分界线以上范围，其中V级围岩管棚施工环向间距为0.4m，每环施工47根，IV级围岩管棚施工环向间距0.5m，每环37根，IV、V级围岩管棚每循环施工长度为18m，搭接长度3m。

根据审批施工方案，现场组织三臂凿岩台车进行管棚钻孔施工，钻孔孔径为127mm，可满足方案中最大φ89管棚施工要求，钻孔进尺可达到1.2m/min，综合考虑钻杆安拆时间，单孔钻孔时间为27分钟(孔深18米)，Ⅳ级围岩每循环管棚钻孔时间约为6.5小时，V级围岩每循环管棚钻孔时间约为8.0小时，管喷钻孔如下图。

图6 三臂凿岩台车管棚钻孔图 4.3、ZTSP-E30喷射混凝土机械手施工 4.3.1机械手喷砼作业优势 4.3.1.1作业环境明显改善 湿喷机械手作业过程中自身有独立供风系统提供稳定的风压，在PLC程序模块和液态添加剂计量输送装置共同作用下，加上喷浆工艺的优化和工人湿喷技术的提高，达到了对混凝土和速凝剂流量和频率的同步程序控制，在实现对速凝剂精确添加、保证速凝剂最优掺量的同时，有效降低了因烟尘和速凝剂挥发而造成的空气污染。采用机械手湿喷，施工产生粉尘很少，噪音较小，作业人员可站在距喷射面约10米开外的安全位置，通过操作有线“遥控器”来控制喷射臂手进行喷砼作业，与小型湿喷机需人工手持喷枪短距离喷射方式相比，作业环境有很大改善，更环保，明显有利于作业人员职业健康。

4.3.1.2喷射砼质量稳定有保证 普通湿喷机添加速凝剂方式为人工操作方式，误差相对较大，同时常规小型湿喷机需采用人工手持喷枪近距离喷射（约1.2～1.5m），回弹石子、作业粉尘、混泥土腐蚀性、围岩软弱破碎部位的掉块风险、上下作业台架不便等都会对手持喷枪工人产生压力、影响，造成喷射距离、角度不能严格执行标准而带来喷射砼质量不稳定。

喷砼机械手配备液态添加剂自动计量输送装置，能够精确地添加速凝剂，电子程序能自动对混凝土和速凝剂流量同步控制，保证速凝剂的最优掺量；
机械手喷砼可以保证喷射角度、距离，避免了人工喷射的盲区、盲点及因喷枪手畏难、省事心理而对喷射角度、距离操作精度有所折扣，再加上机械手喷射的流量稳定、速度匀速，并能实现现场连续湿喷，湿喷混凝土表面平整度较好，外观颜色均匀，力学性能指标上下浮动幅度小，初期支护混凝土强度高、整体性强、密实度好。湿喷混凝土机械手的大臂和小臂通过油缸都可以伸缩2m的行程，在喷射机组不移动的情况下，喷射高度可达16m，宽度可达28m，具有较高的方便快捷性，可以喷射到人工无法喷射的死角部位，能做到喷嘴到受喷面距离基本控制在1m，良好操控性还可以减少喷射砼回弹量，减少浪费材料。

4.3.1.3喷砼作业安全性更高 普通湿喷机进行施工时，喷砼人员需在尚未进行支护的围岩下面进行作业，人员作业安全难保证。采用机械手施工，湿喷机械手处于已经完成初期支护的位置，操控作业人员可在远离支护作业面（15m左右）对湿喷机臂手进行遥控操作，避免了掌子面塌方对作业人员和机械设备的安全威胁，作业安全性大大提高。

4.3.1.4提高作业效率及减少材料浪费 目前市场上常规的小型湿喷机1台喷射砼效率只能达到7m³/h；
湿喷机械手的喷射效率为15～30m³/h，平均为20m³/h，喷射前的设备准备时间短，可缩短作业循环时间，且快速封闭岩面会有效约束岩层变形的发展，改善围岩受力状态，增强围岩的稳定性。

采用机械手湿喷作业前期，因技术、经验不足而出现喷射速度慢、喷射回弹率较大、经常堵管等问题，项目部、工区经过不断实践、比较、总结，归纳出了“动大臂，移小臂”的湿喷手操作要点，即通过大小臂之间的协调旋转，操作手可以掌控好小臂行程速度，确保移动喷射由点到线再到面，保持喷射外观的平整度；
同时对速凝剂品种及掺量、骨料级配、作业供应风压、风量等与喷砼回弹率的关系作现场试验、统计比较、总结，回弹率逐步降低到预期状态。采用常规小型设备喷砼回弹率一般在30%左右，而采用机械手喷砼回弹率可控制在15%左右，因此机械手施工可以更好地控制材料浪费。

4.4该隧道斜井工区机械手喷砼作业工法探讨成果 施工中该隧道斜井工区针对机械手喷砼施工工艺，成立QC小组，从喷砼的原材料、喷射速度等方面对砼质量及回弹率影响进行探讨，施工质量取得良好效果，湿喷机械手施工如下图。

图7 湿喷机械手施工图 4.5、液压移动仰拱栈桥施工 根据隧道仰拱施工特点，该隧道斜井工区配备了液压可移动仰拱栈桥，主桥长30.3m，支点间跨度16.3m，一个循环最大施工长度12m,同时能根据仰拱实际开挖情况改变仰拱栈桥长度，可自行移动，操控便捷。通过移动式仰拱栈桥可实现仰拱出渣、清底、立模、砼浇筑等多工序形成平行作业，工序间衔接可更紧密，同时避免车辆通行干扰，从而实现仰拱及仰拱填充的快速施工。

4.5.1 液压移动栈桥施工优势 4.5.1.1 施工安全系数高 普通仰拱栈桥为工字钢加工、拼装而成，分两幅分开布设，面板焊接钢筋防滑，使用时由装载机或挖机吊起移动，车辆通过时两侧都没有安全设施，易发生车辆和工人不慎从栈桥上掉落的事故。

本液压移动式仰拱栈桥采用桁架式结构，设计时进行了检算，具有足够刚度和稳定性；
横梁上满铺抗滑钢板，还可防止车辆上碴石掉落到仰拱栈桥下，有效保证了栈桥下作业人员安全。

4.5.1.2 施工效率相对高 液压移动是仰拱栈桥最大的特点之一就是可自行行走，采用液压控制，具备前、后、左、右移动功能，行走采用电控专用小车，配合专用柔性底座及自动行走轨道，整个栈桥就位无需人工铺轨，1人即可操作。一次施工长度可达12m；
移动栈桥上两侧布设溜槽后，不需要对栈桥进行横向移动，混凝土输送车在栈桥上即可完成从侧墙到中心水沟各个部位仰拱及仰拱填充的浇筑，减少了车辆及栈桥的移动频率，较大提高了施工效率。同时由于栈桥强度高、稳定性好，在出碴运输等车辆通过时间段仍可以在栈桥下及两侧安全进行其他作业，减少了工序间的相互干扰。

4.5.1.3有利于仰拱质量控制 普通仰拱栈桥由于长度短，一次浇筑长度最多只有6～9m，施工缝较多，施工缝是施工质量控制难点之一；
栈桥桥下作业空间狭小，且不易移动，给振捣及找平作业带来了极大的不便；
罐车浇筑同时由于大断面隧道宽度大，而靠近边墙位置仰拱及填充混凝土不易浇筑到位。

液压移动式仰拱栈桥一次性施工长度可达12m，有效减少了施工缝的数量，且站桥下空间大，施工作业方便，方便进行振捣和找平，栈桥安装溜槽后，混凝土浇筑范围能够达到隧道边墙脚，且混凝土下落高度能控制在2m以内，更有利于保障施工质量。

4.6移动式仰拱栈桥施工经验总结 4.6.1仰拱出碴、清底 仰拱出碴时，须将栈桥先横向移动至隧道一侧，先出外露另一侧碴土，出碴车驶上栈桥，停靠在方便挖掘机装碴位置，由挖掘机装碴，车辆运出洞外，一侧碴出完后栈桥横向移动到出完碴一侧，再出另外一侧石碴，碴土挖完后将栈桥移动至隧道中央。

4.6.2仰拱立模及钢筋施工 仰拱基底清理干净后将栈桥移动至隧道中间位置，进行模板安装、钢筋绑扎、管道安装等工作，仰拱作业的同时车辆可在栈桥上自由通行，不影响洞内交通。

栈桥放在仰拱中间位置，刚度大，可做为仰拱及仰拱填充的模板支架，将支撑钢管固定在栈桥两侧主桁架上用来加固模板。

4.6.3仰拱混凝土浇筑 （1）仰拱一次可浇筑长度长，混凝土浇注量较大，尤其是仰拱填充浇注，浇注过程中混凝土运输车需要在栈桥上进行混凝土浇筑，影响其他工序车辆通行，因此应合理安排工序时间，避免相互干扰，尤其是避免在掌子面出碴运输时间浇筑。

（2）浇筑可充分利用栈桥的横向跨度及安装在两侧的溜槽，混凝土分层均衡浇筑，仰拱中间部位使用溜槽可保证混凝土自由下落高度小于2m，两侧较远部位也可通过溜槽精确浇筑到位。

（3）一次浇筑面积较大，填充收面工作量大，不易控制填充表面平整度，应在仰拱填充浇筑即将到达顶面标高时，先在两侧边墙上标示填充顶面高程，中间部位可通过拉线控制标高，自行仰拱栈桥如下图。

图8 自行式仰拱栈桥图 5、全液压自行式模板台车施工 该隧道斜井工区二衬混凝土由大型全自动集中拌合站（HZS120*2）来供应，拌合站配备砼运输车辆能满足各口施工混凝土需求。

二次衬砌施工采用12m全液压自行式模板台车，该隧道斜井工区配备了2台衬砌模板台车以保证了二衬施工进度与开挖进度同步推进，使二衬与开挖面的步距能够满足铁道部相关要求。

5.1工效对比 5.1.1普通工艺装备工效分析 根据现有隧道施工设备及施工管理组织水平，对各个工序进行统计分析，并考虑到各道工序衔接时间，工效分析情况如下：
围岩级别 每循环进尺 施工工序 工序耗用时间(分钟) IV级 2.4m 扒渣底 40 开挖台架就位、接风水管 30 钻眼 150 装药、退台架、爆破 60 通风 30 平整、排险、出渣 240 测量放样 20 拱架、锚杆、小导管及钢筋网倒运 20 拱架、锚杆安装，钢筋网挂设、焊接 180 超前小导管或超前锚杆、锁脚打设及安装 120 喷射混凝土 360 合计 1250 V级 0.8m 扒渣底 30 开挖台架就位、接风水管 30 钻眼 90 装药、退台架、爆破 60 通风 30 平整、排险、出渣 90 测量放样 30 拱架、锚杆、小导管及钢筋网倒运 20 拱架、锚杆安装，钢筋网挂设、焊接 80 超前小导管或超前锚杆、锁脚打设及安装 90 喷射混凝土 180 合计 730 5.1.2机械化配套后施工工效分析 机械化配套施工采用全断面法或上下台阶法开挖，IV级、V级围岩超前支护施工时，每进尺2.4m(超前小导管)、3.6m(超前中管棚)施作一次，工效分析时，折算到每循环进尺里，根据设备性能及施工能力，工效分析如下：
围岩级别 每循环进尺 施工工序 工序耗用时间(分钟) IV级 3.6m 扒渣底 40 台车就位 30 钻眼 150 装药、爆破 120 通风 30 平整、排险、出渣 300 测量放样 30 拱架、锚杆、及钢筋网倒运 20 拱架、钢筋网安装 180 超前支护 90 锚杆安装 40 喷射混凝土 180 合计 1210 V级 2.4m 扒渣底 40 钻眼 100 装药、爆破 90 通风 30 平整、排险、出渣 240 测量放样 30 拱架、锚杆、及钢筋网倒运 20 拱架、钢筋网安装 180 超前支护 120 锚杆安装 60 喷射混凝土 180 合计 1090 5.2月进尺指标对比分析 根据每循环工效分析指标及每循环进尺数，每个月按照有效工作日25天计，月进尺对比如下：
序号 隧道类型 围岩级别 现有工艺月进尺(m) 机械化配套工艺月进尺(m) 1 双线 Ⅳ级 75 90 2 Ⅴ级 40 60 由月进尺指标对比分析可知，采用机械化配套施工后，进度指标将能得到很大的提高，为本标段关键线路完成履约目标提供保障。

五、机械设备保养维修 机械设备的保养维修是大型机械化配套施工的重要环节。该隧道斜井工区所配置的ZYS118全电脑三臂凿岩台车和ZTSP～E30喷砼机械手，设备及配件、常规消耗件都比较贵，因此日常检查、保养以保持良好的设备性能对保证正常施工十分关键。

凿岩台车及喷砼机械手的保养维修都遵循“养修并重，预防为主”的原则 ：(1)做好 “班检”、“周检”和“月检”工作，采用日常保养、定期保养和强制保养相结合的方式；
(2)保养内容主要是清洁、紧固、调整、润滑、防腐，亦称"十字作业法"， 作业一个班，强制保养设备一次，并将故障的隐患消除在作业之前。

对设备保养、维修工班技术人员强化技术学习培训：(1)维修保养人员必须经培训后持证上岗 ；
(2)适时邀请集团公司有经验的专家及设备厂家专业人士对现场保养人员进行技术培训。

另外，隧道大型机械化配套施工对电力供给依赖的程度更大，电力保障也是制约机械化配套施工效率的重要因素，电力供给保障系统也应是工程初期策划重点。

六、该隧道斜井大型机械化施工效果评价 随着建筑领域施工技术的不断提高，传统的隧道施工工艺已难以满足国家对环保、低耗和安全质量方面的要求，也难满足工人对施工环境越来越高的要求，隧道大型机械化配套施工减轻了工人施工强度，有效改善了洞内作业环境，提高了施工安全系数，虽然其施工成本相对于传统施工方法有所增加，但体现了“以人为本”的精神，因此在隧道建设中的大型机械化配套施工应是未来隧道施工的发展趋势，该隧道斜井机械化配套施工也为我单位隧道机械化施工积累了相当可贵的施工经验。

参考文献 1、铁路混凝土工程施工质量验收标准（TB 10424-2010）；

2、铁路隧道工程施工技术指南[2008]176号；

3、铁路隧道工程施工质量验收标准（TB 10753-2010）；

4、铁路隧道工程施工安全技术规程铁建设[2009]181号；

5、铁路隧道监控量测技术规程；

6、隧道设计图；

7、铁路隧道施工参考图 致 谢 在学院各位领导及机械工程**老师的大力支持下，我基本完成了该项设计任务。在该结构的整个设计过程中，学院为我们提供了业务能力较高的设计指导教师和施工现场优质高性能的设备，为我们创造了优良的设计环境，给我的设计奠定了一个坚实的基础。同时在整个设计过程中，得到了指导教师**老师的大力帮助，让我们的设计更加完美。在此，非常感谢学院领导和孙老师给予了我这次机会，让我得以施展自己所学，达到学以致用的目的。通过这次的毕业设计，虽然只有短短的一个月的时间，但也让我学到了更多的专业知识及其它知识，这将使我在以后的工作中有一个很大的帮助。同时我在这里也感谢孙老师的悉心指导和大力帮助，感谢学院的各位领导以及学院给予我这次学习的机会，通过四年的大学生涯，让我走向社会、走入工作岗位。

2018年11月