悬臂掘进机在铁路隧道施工中的应用探讨(专业论文)

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1、悬臂掘进机在铁路隧道施工中的应用探讨雷升祥三尹宜成（中铁第十八工程局，天津300222）提要：本文对悬臂掘进机的优势、在铁路隧道施工中的可行性以及其在铁路隧道施工中的开挖方案、机械化配套方式、施工中的辅助工艺进行了分析并提出了具体实现方式，并对钻爆法与悬臂掘进机法进行了技术经济比较，可从在研究隧道非爆破开挖方案时参考。主题词：悬臂掘进机；铁路隧道；施工方案中图分类号U455文献标识码：A1引言在科技飞速发展的今天，以中国第一长隧道——秦岭隧道为代表，硬岩TBM法施工技术得到引进、消化与发展;以上海、广州地铁为代表，软岩盾构机施工技术走向成熟；以煤矿巷导

2、掘进为代表，悬臂掘进机在煤矿地下巷道施工中得到广泛应用。总而言之，非爆砒开挖技术在中国地下工程实践中得到了长足地发展。所以出现这样局面，与当今技术发展、掘进机法的突出优势紧密联系。悬壁掘进机在我国煤矿部门得到了大力推广应用，而在交通隧道（包括铁路、公路、水电工程）施工中应用的事例寥若晨星，1987年〜1990年，由日本熊谷组在中国引大入秦工程盘道岭施工中采用了S200型悬臂掘进机。之所以它在交通隧道施工中得不到推广应用，主要原因在于悬臂掘进机一次开挖断面受限、对围岩的适应性差以及其它经济技术方面的原因。在国外，悬臂掘进机在交通隧道施工中得到了大量应用，

3、悬臂掘进机因其调动灵活、可靠性强、成本较低（比TBM法经济优势明显）、效率高，因而衽英国、德国、奥地利、日本、澳大利亚得到了大量的研究、开发与应用。日耶三井三池公司从1968年研制第一台以来，先后生产了600多台，其中S200型掘进机有100多台应用于交通隧道工程，S300型掘进机有10余台应用于隧道工程,均取得良好的实效。日本S200掘进机在部分工程中实践结果参见表1,其它一些国家采用悬臂掘进机施工情况见表2。2悬臂掘进机法与钻爆法施工比较TBM法与钻爆法的优劣有很多专家学者对此作过一些论述，硬岩掘进机同钻爆法在投入上、技术上难以比拟。而悬臂掘进机法

4、与钻爆法施工可比性强，其最大的区别在于前者采用非爆破作用，后者采用爆破作业,其它工序基本相同。表3所列为两种方法技术比较。3悬臂掘进机对围岩的适应性隧道围岩的可掘性可以从围岩单轴抗压强度、节理裂隙发育程度、岩石的耐磨性等指标来衡量，单从围岩单轴抗压强度来看，目前悬臂掘进机可掘进的岩石单轴抗压强度达到150MPa,悬臂掘进机掘进合理的岩石单轴抗城市强度应在100MPa以下，经济适用范围为80MPa以下。对软弱围岩，采用掘进机施工，对围岩的稳定性及防止隧道塌方，加快隧道施工进度优势十分明显，在隧道接煤施工中，由于其防爆特点及工序简单，更有利于施工安全。另一

5、方面，围岩的可掘性同样直接影响到切削愆率与刀齿消耗，可掘性差时，掘进效率低，刀齿消耗大。表4、表5、表6所列为日本MRH2S200及中国佳木斯EBJ160型悬臂掘进机切削装载能力与截齿消耗量情况。收稿日期2000211227雷升祥高级工程师男1966年岀生中铁第十八工程局副总工程师局渝怀铁路工程指挥部指挥长表1S200型掘进机在部分隧道工程中应用统计序号工程名称施工单位断面积/延长米掘进时间单轴抗压强度(kgfjfi2)岩石种类1吴南隧道安藤建设80jf27519861〜19873800-1500花岗岩2盘道岭引水洞熊谷组22JT600019877-1

6、9903200-500砂岩3都夫良野隧道三井建设125/4219871〜19884200-400风化花岗岩4大犍隧道大成建设50>00198812-1989220()-1000粘板岩5姬户隧道奥村组71./T90199QA199010300-800砂岩页而互层6银河隧道100声388199010-199350-I600日高粘板岩7叶高隧道佐藤工业20/199L5-199L7150-200泥岩8岩石隧道清水钱高JV50•別019942-1994450-800凝灰岩9女鹿隧道大成建设50•芬00019947-19971050-400泥岩、凝灰岩10赤井隧道

7、大成建设50jf300199541997270-400砂岩11喜野隧道大平丁

8、

9、/50^001993419949100-800安山岩12然别隧道55JT501992A19928500-1000安111岩13奥羽南部隧道大林组50>00198911〜199(1610卜400火山砾、凝灰岩14武山山隧道奥村组80./'50019861〜19882500-1500LXJL-U化岗石15武田止1隧道鹿岛建设80.^301986419878500-1300uXjL_LJ化岗岩16武田止1隧道奥村组60为001987419876600-1100uXjL_LJ化岗

10、岩17高玉东隧道大林组80./'53219871〜198712200-400分化花岗岩18增位