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铁路隧道施工机械化见证与展望

第一篇：铁路隧道施工机械化见证与展望铁路隧道施工机械化见证与展望献给中铁西南科学研究院成立五十周年柴永模2009.09.10我有幸见证了铁路隧道上下导坑-漏斗棚架式古老的矿山法施工、隧道钻爆法全断面综合机械化掘进、隧道全断面机械破岩掘进机法施工。展望未来，隧道施工的根本出路在于实现机械化。祝中铁西南院继续领跑隧道事业，兴旺发达，繁荣昌盛！1.铁路隧道施工机械化的发展简述1.1国外隧道钻爆法施工机械的发展十九世纪20年代，在英国的铁路线上，开始修建了第一座铁路隧道（长1,190m）。到1861年出现了第一台风动凿岩机，1866年发明了黄色炸药后，在法意边境的仙尼斯隧道施工中，首先采用了风动凿岩机和简易凿岩台车钻孔。二十世纪40年代，由于凿岩机具的几次重大革新，采用门架式凿岩台车及其配套机械进行隧道全断面施工，到二十世纪70年代，以高压风为动力的隧道全断面综合机械化施工已成为一种首选施工方法。使单线铁路隧道的平均单口月成洞达170m。随后，具有凿岩速度高、能耗低的液压凿岩机的成功应用，很快地取代了风动凿岩机在凿岩台车上使用的统治地位，出现了钻臂少且凿孔范围大的轮胎式全液压凿岩台车并很快广泛应用于铁路隧道施工，使钻爆法施工机械及其配套技术水平得到一次飞越，单线铁路隧道全断面月掘进达到240m（麦克唐纳隧道）。1.2我国隧道钻爆法施工机械的发展1.2.1隧道分部开挖施工机械上世纪50年代初期，我国隧道多数为人工开挖，60%左右的短隧道（500m以下）月成洞仅14m，30%左右长2000m以下的隧道为30m。1954年开工的宝-成线秦岭隧道（2364m）第一次使用手持式风动凿岩机、电瓶机车和碴斗车。到60年代中期的川-黔、成-昆和贵-昆铁路隧道建设中，学习煤矿和金属矿山的巷道快速掘进模式：采用手持式凿岩机配以自制的分风、分水器，长短钢钎搭配多台凿岩机同时凿孔；全部采用人工元木支撑；采用H762型(或华-1型)铲斗后卸式装碴机、平移调车器、0.75m3V型斗车、XK-8型电瓶机车及762mm轨距组成装运系统，最高月进尺301.3m(沙木拉打隧道)；当配套形式中的装碴机采用国内新研制的ZCQ-4型风动装碴机后,于1975年在长潭1号隧道导坑掘进中创造了月掘进359.5m；又当装碴机改为8HR立爪装碴机与12t电瓶机车和8m3梭式矿车配套时，1988年在大瑶山隧道北端的导坑掘进中，达到月进尺425m；虽然隧道的衬砌作业仅使用了J1250-1、J1400和J1400A混凝土搅拌机进洞作业、木模板和插入式振捣器等机械，此期间的单线铁路隧道平均月成洞已达到80m，最高为152m(关村坝隧道)。2008年以来，建设中的贵昆线六盘水至沾益段乌蒙山2号隧道(全长12266m)，其中横洞工区负责横洞2026m、平行导坑3645.5m，正洞双线隧道4270.94m施作。横洞和平行导坑的掘进断面分别为25m2和15m2。釆用多台手持风动凿岩机打眼；ITC-312大能力挖装机、3台25m3梭式矿车和25t内燃机车、43kg/m钢轨、900mm轨距、4轨3线布置轨道组成的装运作业线；TK-961型湿喷机支护作业；大风量长管道压入式通风方式等。在岩溶地区水害很大条件下，月掘进近300m，代表了当今平行导坑掘进机械化水平。1.2.2铁路单线隧道全断面施工机械化的发展铁路单线隧道全断面施工机械化起步较早，可分为以高压风为凿岩动力和以液压为动力的两个阶段。1.2.2.1早期的风动凿岩台车及配套模式成昆铁路修建期间引进10台套隧道全断面风动凿岩台车及部份配套设备，在15座隧道施工中掘进7876.68m，机械配套作业线归纳起来有两种形式。(1)以自制SQT-1型梯架凿岩台车为主的全断面掘进配套技术在白云岩1号隧道中施工，台车分三层，共布置17台BBC-24W风动凿岩机(进口)沿梯架自动推进凿孔，洞口供风量为100m3/min；2台LM-250H风动装岩机、19辆4.25m3侧卸式大斗车、3台LJU-10内燃机车和起重能力为10t的风动平移调车器等组成装、运作业线；采用01-45锚杆钻机钻孔、安装楔形锚杆并挂网支撑；人工立木模板衬砌等，全断面掘进仅580m。(2)另一种形式是以日本ZC419型液压钻臂式风动凿岩台车为主的全断面掘进配套技术在成昆线蜜蜂菁2号隧道施工。台车分三层、共15台液压钻臂上分别安装1台ASD-35中型导轨式风动凿岩机凿孔，洞口供风量为100m3/min；RS-85型风动装岩机、120辆0.75m3V型斗车、三台BL-10-M电瓶机车和自制三线平移调车器组成出碴作业线；金属锚杆挂网支护；人工立木模衬砌等。全断面掘进长度658.38m，平均月掘进153.11m，最高月掘进200.58m。这种配套形式继后又在沙通铁路梨树沟隧道、襄