小断面隧道装渣出渣效率的分析计算.docx

       小断面隧道装渣出渣效率的分析计算                     【摘要】文章以山西中部引黄工程某标段小断面隧道装渣出渣作业为背景，通过对小断面隧道施工中可选用的装渣出渣方案的叙述，对装渣出渣效率的分析计算，为小断面隧道装渣出渣设备的选型和方案选定提出了一种计算方法将不同的设备选型和方案选定建立在一个数字化的对比平台上，便于了施工单位管理人员在小断面隧道装渣出渣方案选定上应用关键词】小断面隧道；装渣出渣方案；效率计算；分析计算1、概况1.1 工程概况山西中部引黄工程某标段，位于山西省吕梁市以北约6 公里处，工程内容含一条长度3.9km，为小断面特长隧道( 分水退水洞)隧道开挖宽度3.75m，开挖高度4.555m，衬砌后隧道净宽2.8, 净高3.735m两头相向掘进，合同工期共计38 个月工程项目采用新奥法施工，光面爆破法开挖、型钢拱架、锚杆与网喷混凝土联合支护，计划开挖支护时间为24 个月隧道开挖完成后再施做洞身衬砌，预计衬砌时间为14 个月山西中部引黄工程某标段分水退水洞，每延米开挖量为16.0m3，每循环开挖长度为2.5m，每循环开挖石渣为40m31.2 工程地质条件山西中部引黄工程某标段分水退水洞，洞底高程介于0+963.274 ～ 0+964.580 之间， 埋深9.6 ～ 258m，隧道穿过寒武系上统长山组薄板状灰岩、夹竹叶状灰岩及上统崮山组薄板状灰岩、夹竹叶状灰岩、页岩；穿越奥陶系中统下马家沟组下段泥灰岩夹灰岩，该段岩溶地下水位位于洞底以下；局部洞段存在层间水的可能，基岩洞岩溶较发育，可能遇溶洞。

地质条件较为复杂，多为软～较软岩，围岩等级多为Ⅳ级、Ⅴ级，施工难度较大2、小断面隧道出渣方案根据以往施工经验，小断面隧道出渣可选的方案类型有：扒渣机装渣、农用汽车出渣；扒渣机装渣、轨道矿车出渣；装载机装渣、农用汽车出渣等三种方案为保证车辆调头和停放大型机械设备，都需要设置加宽道采用扒渣机装渣时，由于扒渣机行走速度慢，加宽道为停放扒渣机设置；装载机出渣时，作为装渣区使用2.1 装载机装渣、农用汽车出渣根据山西中部引黄某标段分水退水洞断面尺寸，可选用的装载机型号为40 型侧卸式装载机，运渣汽车为4m3 农用汽车装渣运渣过程，将运渣农用汽车停放在加宽道位置，采用40 型装载机将隧道洞渣从掌子面位置进退式运至加宽道装车，再由农用汽车将隧道洞渣运至洞外弃渣场堆放每循环装渣出渣完成后，装载机、农用汽车全部行驶出隧道停放2.2 扒渣机装渣、轨道矿车出渣山西中部引黄工程施工某项目部拟选用的扒渣机为江西益园矿山机械制造有限公司生产的矿用扒渣机（ZWY-80/45L），出渣设备为济南市众力矿山设备制造有限公司生产的12 吨蓄电池式矿车，行驶速度为9.6km/h，每车装渣8m3装渣运渣过程与采用扒渣机装渣、农用车出渣形式相同。

每循环装渣出渣完成后，扒渣机停放在洞内加宽道位置，运输矿车停放在洞外3、装渣出渣时间计算3.1 布置加宽道，装载机装渣、农用汽车出渣时间计算山西中部引黄工程某标段隧道内限速为10km/h，现场测定，装载机装渣过程中行驶平均速度为9.0km/h，即为2.5m/s，轻重车同速隧道爆破后洞渣，每循环需40 型装渣机装渣40铲，即为装渣机装渣40 趟，每趟铲渣需固定时间为10s，装车需固定时间为10s施工过程中不考虑装车等待时间，出渣农用车根据需要适当增减根据现场的施工能力，假定加宽段至掌子面距离为L，在L 位置，每循环出渣时间为tL，则有：tL=40*2* L /2.5+40*(10+10)=32L+800（S）当L=0 时，则有：t0=800s由加宽段施工至掌子面距离为L 时，出渣所用的时间总计为t1，则有：t1= (t0+ tL)*L/2=16L2+800L（S）山西中部引黄工程某标段分水退水洞加宽段为保证出渣需要，现场确定加宽段长度为16m，根据设计要求，加宽段必须安装拱架，喷锚支护，结合现场的施工能力，加宽段施工8 日完成，总时间t2 为，则有：t2=8 日，由于加宽道为前方隧道掘进装渣设置，隧道掘进至L 位置时，加宽道施工时间与施工至L 位置时装渣出渣时间之和为TL，再将TL 单位换算成日后，则有TL 与L 的函数关系为:TL= t1+t2=L2+L+8（日）3.2 扒渣机装渣、农用汽车出渣时间计算采用扒渣机装渣，农用汽车出渣，根据现场测定，在洞内行驶速度为0.9km/ 小时，即为15m/min，扒渣机可每小时可装渣60m3，即1m3/min。

进入作业区后，需布置电缆，接线等耗时10min，施工完毕后需拆除电线，收盘电缆等需10min，农用汽车出渣，每车可装渣4m3，需装10 车车辆在洞内行驶速度为7.2km/小时( 倒车、行车同速)，即为120m/min，施工过程中不考虑装车等待时间，出渣农用车根据需要适当增减当隧道掌子面施工至距加宽到L 位置时，假定所需的时间为tL,tL 时间单位为分钟，则有：tL=2L/15+40/1+2*10*L/120+10+10=3L/10+60（min）当L=0 时，则有：t0=60min由加宽段施工至掌子面距离为L 时出渣所用的时间总计为t1，则有：t 1=(t0+ tL)*L/2=3L2/20+ 60L（min）山西中部引黄工程某标段分水退水洞加宽段为保证出渣需要，合理的加宽段长度为16m，根据设计要求，加宽段必须安装拱架，喷锚支护，结合现场的施工能力的施工能力，加宽段施工需8 日完成，总时间t2 为，由于加宽道为装渣设置，加宽道施工时间全部定性为装渣出渣时间:t2=8（日）结语：隧道施工中，出渣方案的选择至关重要，合理的机械选型和设备组合能够提高工作效率，加快工程进度其次，一套机械设备，采购价格动辄几十万元、甚至上百万元，不进行详尽的选型计算，很有可能导致购置的机械设备无法使用，影响工程进度，或是导致施工过程中，安全隐患无法规避，对项目管理造成浪费。

本项目通过对小断面隧道装渣出渣方案的效率对比，为项目选定了经济、实用的机械设备，提高了工作效率，为企业节约了施工成本 -全文完-。