隧道机械化施工设备汇报

隧道机械化施工主要装备中国铁建重工集团有限公司2015年11月1汇报提纲二、隧道施工机械化配套三、隧道施工机械化关键装备一、集团概况四、其他设备五、服务业务21、基本情况中国铁建重工集团有限公司（简称铁建重工）隶属于中国铁建股份有限公司，2014年新签合同额50亿，营业收入42亿，中国机械工业百强第74位。员工总数3200人，其中地下工程装备专职研发人员500人（享受国务院特贴9人，博士11人）。完全自主研发，唯一没有国外技术背景的地下工程装备民族品牌；拥有长沙、株洲、四川、兰州、乌鲁木齐五大产业园3视频一、集团概况2007年2009年2010年•组建•并购中铁隆昌铁路器材有限公司•开始打造地下工程装备板块2011-2015年2008年累计实现销售300亿元，盾构/TBM、喷射台车等产品进入国内品牌前三甲•产品开始投产2、发展历程4一个年轻有活力的企业基础研究产品研发工艺开发应用研究工程实验施工技术一、集团概况掘进装备产业土压平衡盾构机煤矿双模斜井TBM单护盾TBM敞开式TBM泥水平衡盾构机土压平衡盾构机泥水平衡盾构机双模斜井TBM单护盾TBM3、产品产业5一、集团概况特种装备产业混凝土喷射台车混凝土搅拌站链刀式连续墙设备护盾式掘锚机混凝土泵隧道预切槽设备混凝土喷射台车链刀式连续墙设备护盾式掘锚机预切槽设备凿岩台车一、集团概况3、产品产业6轨道设备产业道岔高锰钢辙叉弹条扣件货车闸瓦3、产品产业一、集团概况78二、隧道施工机械化配套15人18人国内现状国内现状机械化程度高产品系列化、功能多样化设备集成化、自动化程度高产品种类齐全凿岩台车技术成熟、种类齐全湿喷机械手和拱架安装机应用广模板台车和仰拱整体模板可靠性强专用设备效率高、作业人员少工法与装备协调全断面施工、初期支护封闭紧跟掌子面国外现状国外现状立拱和铺设防水板国外现状TBM法：敞开式、单护盾、双护盾盾构法：圆形、异形钻爆法：两臂台车、三臂台车、门架台车预切槽法：预切槽机悬臂掘进机法：全断面、半断面设备选型工法配套施工工法与机械化配套装备配置的几项参考原则隧道长度大于600倍洞径时可以选择TBM工法围岩强度大于30MPa时可以选择TBM法、钻爆法围岩强度小于30MPa时可以选择盾构法、悬臂掘进机法、钻爆法围岩强度小于10MPa时可以选择预切槽法钻爆法适用任何硬岩隧道，硬岩双线隧道采用钻爆法为最优短隧道群宜选用机动灵活的开挖支护装备开挖2台三臂台车+装药台车（多功能作业车）装运2台装载机或1台扒装机、自卸汽车或皮带机初期支护多功能作业车、湿喷机械手衬砌模板台车、防水板自动铺设机、钢筋台车等捡铺底钻爆、移动栈桥除尘轴流风机、车载除尘器一、硬岩双线隧道---钻爆法双线硬岩隧道-钻爆法二、硬岩单线隧道---钻爆法开挖1台三臂台车+装药台车（多功能作业车）装运1台装载机或1台扒装机、自卸汽车或皮带机初期支护多功能作业车、湿喷机械手衬砌模板台车、防水板自动铺设机、钢筋台车等捡铺底钻爆、移动栈桥除尘轴流风机、车载除尘器单线硬岩隧道-钻爆法单线硬岩隧道的主要问题是出渣工序时间控制和组织三、硬岩单线隧道TBM法+平地王开挖上台阶TBM+平地王装运1台扒装机、自卸汽车或皮带机衬砌模板台车初期支护湿喷机械手、防水板自动铺设机、编制钢筋台车等捡铺底钻爆、移动栈桥除尘车载干式除尘器单线硬岩隧道-TBM法上台阶TBM+下台阶钻爆法+平地王TBM导坑先行平地王扫底–仰拱捡铺底平地王修整仰拱自行式仰拱栈桥整体式仰拱模板单线硬岩隧道-TBM法20三、隧道施工机械化主要装备开挖装备——全电脑凿岩台车21ZYS113数字化三臂凿岩台车钻臂钻臂钻臂工作吊篮水管卷盘电缆卷盘驾驶室推进机构全电脑二臂、三臂凿岩台车ZYS82数字化三臂凿岩台车三臂凿岩台车全断面：Ⅰ-Ⅲ级围岩微台阶法：Ⅳ级较稳定围岩带仰拱起爆的钻爆设计开挖装备视频23全电脑三臂凿岩台车开挖装备24部件项目参数总体参数长16.1m宽2.9m高3.6m~5.2m工作断面16.6m×11m转弯半径13.2m外总重46.2t底盘发动机DeutzTCD2012功率140kW轴距4.9m最大行走速度15km/h钻臂数量3最大钻臂延伸2.5m推进旋转360°推进补偿2.4m钻臂重量4.8t部件项目参数吊篮额定载重500kg电气系统总功率350kW主电动机3x95kW液压系统液压泵组数量3最大系统压力21MPa水系统功率11kW最大流量200l/min最低进水压力20Bar空气系统功率15kW风量2.4m³/min风压7.5Bar推进器总长7.465m钻孔深5.34m凿岩机型号HC110功率31.9kW全电脑三臂凿岩台车开挖装备25全电脑二臂凿岩台车开挖装备26部件项目参数总体参数长14.8m宽2.5m高3m~3.5m工作断面13.2m×9.5m转弯半径8.65m外总重30t底盘发动机DeutzTCD2012L042V功率103kW轴距4m最大行走速度15km/h钻臂数量2最大钻臂延伸1.5m推进旋转360°推进补偿2.4m钻臂重量4.3t部件项目参数吊篮数量1电气系统总功率250kW主电动机2x95kW液压系统液压泵组数量2最大系统压力21MPa水系统功率11kW最大流量200l/min最低进水压力20Bar空气系统功率9kW风量1.5m³/min风压7Bar推进器总长7.465m钻孔深5.34m凿岩机型号HC110功率31.9kW全电脑二臂凿岩台车开挖装备27方式对比开挖装备1）自动作业钻孔布置图导入到控制系统，自动控制多臂同钻，可实现在线诊断、远程控制。2）定位精确电液自动调节微动控制，实现钻孔精确定位。3）环保健康封闭作业，降噪防尘。产品优点开挖装备4）30m超前钻探与注浆加固可在线判断地质情况并本机实现不同地质爆破支护方案。隧道中线掌子面1＃＃23＃隧道岩层开挖轮廓线序号地质条件开挖方式1破碎地带先注浆后开挖2Ⅴ级围岩大断面加微台阶3Ⅳ级围岩大断面4Ⅱ级、Ⅲ级围岩全断面产品优点开挖装备台车作业和人工作业比较表（作业断面：100平方）序号作业方式人数时间安全性备注1台车作业290分钟好5米孔深2人工作业15210分钟差3.5米孔深30产品优点开挖装备31不同钻孔方式对比钻孔方式对比项手动风钻钻孔全电脑凿岩台车施工效率效率低，人员需求多效率高，是人工凿岩的2~3倍，人员需求少开挖质量一般，人工控制超欠挖质量高，光面爆破施工成本工薪成本高，水气能耗高工薪成本低，水气能耗低环保性噪音、粉尘危害性大封闭式驾驶室，噪音低、环境好安全性掌子面工作，安全性差远离掌子面，采用封闭式驾驶室，安全性好信息采集无可记录施工数据，为优化爆破方案和后续工序提供信息反馈远程通讯无可实现远程通讯与控制附加功能无可实现超前钻探与超前支护开挖装备支护装备——多功能作业车32国内现状：单一功能机械装备或人工作业33支护装备34拱架安装模块装药模块（可选配）双工作平台，大大提高安装锚网，装药等效率前驾驶后驾驶室工作框内配置风动凿岩机、气动螺母锁紧装置、焊机接口，方便框内施工操作多功能作业车支护装备35作业车安装人工安装劳动强度大定位调整困难劳动强度低、效率高、安全可靠、精确控制定位产品优点支护装备支护装备——系列喷射台车介绍36四大系列混凝土喷射台车37支护装备产品型号结构形式臂架喷射范围适用范围备注HPSD3010混凝土喷射台车自行走、泵送、喷射于一体履带行走方式喷射高度：11.5米喷射宽度：21米中、小型隧道HPS3016（S）（G）混凝土喷射台车自行走、泵送、喷射于一体轮胎行走方式、双向驾驶喷射高度：17.5米喷射宽度：31.4米特大、大、中、小型隧道两轮S为四轮转向G为高原型HPS08+HBS30喷射机组HPS08喷射台车：履带自行走、喷射于一体喷射高度：9米喷射宽度：15米小断面、分步开挖中间管路连接HBS30喷射泵：输送混凝土和速凝剂，拖动行走泵送方量：30方/小时HPSD2008混凝土喷射台车自行走、泵送、喷射于一体履带行走方式喷射高度：8米喷射宽度：15米中、小型隧道38四大系列混凝土喷射台车支护装备HPS3016系列混凝土喷射台车视频39支护装备单位：m3/h400510152025喷射台车手持式湿喷机干喷机平均喷射效率对比4420（1）生产效率高湿喷台车施工优点支护装备（2）喷射质量好喷射台车采用预搅拌混凝土，自带稳定风压空压机喷射，提高混凝土的密实度、匀质性。避免了传统人工喷射空洞、强度不达标的缺点。台车喷射效果人工喷射效果41支护装备湿喷台车喷射质量好人工控制加水量，控制精度低搅拌站精准计量搅拌，控制精度高搅拌站精准计量搅拌，控制精度高干喷机小型湿喷机湿喷台车支护装备人工控制掺量，控制精度低人工机械控制掺量，控制精度低湿喷台车自动电脑计量控制，控制精度高干喷机小型湿喷机湿喷台车湿喷台车喷射质量好支护装备延程风管送风，风压易受影响延程风管送风，风压易受影响湿喷台车自带空压机，风压稳定干喷机小型湿喷机湿喷台车湿喷台车喷射质量好支护装备45人工操作，距离及角度控制难度较大人工操作，距离及角度控制难度较大机械臂操控，距离及角度控制精准干喷机小型湿喷机湿喷台车湿喷台车喷射质量好支护装备（3）安全环保性喷射台车采用预搅拌混凝土，施工人员远离喷射面遥控作业，大大减少了粉尘量避免了对施工人员健康造成的危害；46支护装备湿喷台车喷射安全性高喷射台车采用遥控控制设备进行喷射作业，操作手可距掌子面10米处进行作业，作业区域位于已完成支护洞段，提高了操作工人的安全性。支护装备蒙华铁路：全线推广隧道机械化施工的在建铁路项目典型应用48支护装备49典型应用支护装备50双线隧道全断面施工典型应用支护装备51单线隧道全断面施工典型应用支护装备52台阶法施工典型应用支护装备林拉公路米拉山隧道：高原（4800m）高寒隧道施工单位：中铁十二局53支护装备一台HPS3016喷射台车负责两个洞口创造连续5个月喷射超2500m³/月的行业记录成贵铁路蔡家寨隧道施工单位：中铁十八局装运装备54–装运作业装载机：2台；或扒装机1台，自卸卡车或皮带运输机装运装备自行式加长仰拱栈桥56仰拱栈桥一、现有仰拱栈桥的特点1、目前已有的通用栈桥长度在12米左右，可满足仰拱结构一次性施工6~8米。2、当跨度超过20米后，栈桥中间设支撑。利用混泥土早期强度为栈桥自重及通行载荷提供支撑，配合专用柔性底座及自动走行轨道。3、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，整个栈桥就位无需人工铺轨，1人即可操控。4、部分高配的栈桥配仰拱滑模机构，以便混凝土结构立模。5、通过载荷50T。图四：仰拱滑模仰拱栈桥二、自行式大跨栈桥市场上现有的栈桥仅能满足仰拱一次性施工6~8米，底板结构分段短接茬多。为避免施工期间仰拱初期支护封闭不及时，以及今后重载运营期间隧道结构失稳，结构沉降开裂，翻浆冒泥等病害。仰拱初期支护必须紧跟开挖面，同时仰拱结构（钢筋混凝土仰拱以及仰拱回填）一次性施工长度不得短于24米。图四：仰拱滑模不少于24米仰拱栈桥三、案例日本制造的某隧道栈桥长度达到70米，仰拱作业区可达到34.5米，自带仰拱滑膜模板以及桥面可开启材料放入孔，自动化程度高。仰拱栈桥二衬作业-衬砌台车、防水板台车60–防排水及钢筋绑扎防水板及钢筋铺设台车降低作业强度提高作业功效减少作业人员防水板台车–二次衬砌自行式衬砌台车：移动方便定位准确衬砌台车人工钻爆开挖凿岩台车开挖人工钻爆开挖140-170m/m28人6人170-200m/m15人120-150m/m3人150-180m/m凿岩台车开挖单线全断面双线全断面快速除尘设备介绍6465在钻爆法隧道施工中，钻孔爆破是施工流程的主要工序，而爆破后在掌子面产生的烟尘难以避免而影响下一工序的施工。651.施工现状测量放样钻孔爆破通风排险出渣初喷钢架锚网支护喷锚支护施做仰拱二次衬砌除尘设备66隧道进尺浅（一般小于100m）时，通常采用自然通风排尘；662.通风除尘现状隧道进尺深时，通常采用通风风机排尘；但随着隧道进尺加