第16卷 增刊
石家庄铁道学院学报
OFSHIJIAZHUANGRAILWAYINSTITUTE
Vol116 Supp1
Jul12003
2003年7月 JOURNAL
青藏铁路机械设备合理配置
杨文宣, 高 波
(中铁第二十局集团青藏铁路指挥部,青海格尔木 816000)
摘要:讨论了青藏铁路隧道、桥梁桩基成孔、路基机械设备配置的原则和配套方案以及在施工中的作用。
关键词:青藏铁路;机械设备;配置
中图分类号:TU731 文献标识码:A 文章编号:100623226(2003)S120125203
中铁二十局集团承建的第七标段,DK1131+850～DK1168+000,全长36.06km。其中包括隧道1个、
特大桥3座、大桥10座、中桥3座、小桥8座(其中试验段2座)、涵洞57个;路基土石方300万m3。该段海拔高,空气稀薄,气压低,地质复杂,处于可可西里无人区,自然条件恶劣,对人体生理机能和机械设备使用带来不利影响。隧道开挖,路堑、弃渣、弃土非常困难,不少路基需要抛填片石处理,隧道进出口的弃渣需要运到5km以外。在工期紧、任务繁重、施工困难的情况下,只有科学组织,充分发挥机械化作业的优势,才能按期优质高效地完成任务。
1 设备配置原则
经济高效。考虑高原机械工效降低,富余系数差不宜过大,以避免设备能力不足或浪费,用最低的投入换取最大的经济效益。从实际出发,远期着想。突出配置专项设备,少配通用性设备;隧道以电动机械为主,减少围岩受热融化,保持冻岩稳定;借助社会的力量,弥补不足。重点工程重点配置。隧道机械化作业一次配置到位,桥梁成孔、土石方施工全部机械化。上场设备技术先进,性能良好,低温启动迅速可靠,工作效率高,使操作人员最大限度地减少高原作业的体力消耗。注重环保。尾气排放达到国际标准,把对高原生态的扰动降到最低限度。
2 隧道机械设备配置
青藏铁路风火山隧道全长1338m,山顶最高海拔4996m,轨面海拔4905m,最大埋深100m,最小埋深8m,是世界上海拔最高的多年冻土隧道。被铁道部青藏总指挥部列为重点工程,也是控制工期的咽喉工程。从设计资料看,洞身全部位于冻岩之中,含土冰层,饱冰,富冰冻土发育,穿越地层地质主要为砂岩、泥岩,层状结构风化严重,全风化层厚度大于20m。针对高海拔的地形以及地质构造变化无常、缺氧的气候特殊条件,隧道施工采用模板台车衬砌;出渣、混凝土浇注采用有轨运输,减少废气污染,重点解决好通风、供氧问题,确保施工人员身体健康,充分发挥施工机械性能。根据工程总工期及现场实际情况,将隧道划分为进口区和出口区,配备两套施工机械设备,双口同时掘进。
收稿日期:2003204220
作者简介:杨文宣 男 1959年8月出生 高级工程师
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126石 家 庄 铁 道 学 院 学 报第16卷
211 动力机械的配置
(1)发电机的配置。鉴于青藏铁路沿线暂无高压电网,根据混凝土自动计量拌和站、混凝土输送泵、制
氧站、通风机、电瓶车充电机、钢筋制作机械以及施工生活用电的总功率,每个口配置2台250kW的发电机组,考虑到发电机组24h运转,需有1台备用,在隧道进出口分别配备了2台扬州英泰250GF型250kW移动式发电机组、l台扬州市华东动力机械有限公司生产的HDV325型2kW移动式发电机组,前者采用KTA192G2重庆康明斯发动机和扬州英泰电机;后者柴油机采用瑞典沃尔沃TADl240GE电喷式发动机和法国斯坦福HC4E型电机。这两种发电机组的特点是低温启动性能好,同时在高原缺氧环境里功率损失小,工作可靠。
(2)空压机的配置。根据隧道风动机具用风量、同时工作系数、管路损失、设备磨损耗风量、海拔高度等因素,每个口安装2台750HH型美国寿力移动式空压机。进出口分别配备了3台相同型号的空压机。此种空压机公称容积流量2112m3缺氧地区的隧道使min(750CFM),发动机功率224kW,适应在高海拔、用。
212 掘进机械的配置
(1)凿岩机械。进出口各使用20套天水风动机械厂生产的YT28型凿岩机,耗风量315m3min。每个口使用10套风,采用4m长的钻杆,进行全断面开挖,光面爆破,3h可打完按照光面爆破要求布局的装药孔,1h可装完炸药进行爆破,每次可以掘进4m。
(2)装渣机械。进出口各使用1台斗容量1m3的PC22026小松挖掘机进行装渣,配合3台梭式搭接有轨运输矿车,l台ZLC40B侧卸式装载机在弃渣场平整,4～6h可出完渣,进行下一个掘进循环。初衬支撑完后,进行仰拱施工仍然使用该挖掘机装渣。
(3)运渣机械。3台CDXT2l2型蓄电池机车组成3各使用3台TDSF2lA14型梭式搭接有轨运输矿车、组进行循环运输。梭式矿车每台每次装渣l0m3,蓄电池机车功率42kW,具有足够的牵引力。运输完一次循环废渣后,蓄电池机车电瓶进入充电房进行充电,梭式矿车进行保养,以便下一个循环使用。出完废渣未喷锚前用钢筋制作的支撑隔栅支撑,保证安全。213 通风设备的配置
夏季施工每个口使用1台天津通风机厂生产的8821型轴流通风机向隧道内通风,风量1000m3min,加上向隧道内通入的氧气,确保隧道内空气新鲜,保证了施工人员的身体健康。寒季施工因气温偏低,每个口使用1台石家庄铁道学院和天津通风机厂联合研制生产的STDK2100型空气加热隧道通风机,风量880m3新鲜。min,使隧道内空气温暖、214 喷锚设备的配置
进出口各使用l台KSP22型湿喷机、l台PC28型湿喷机、l台PZ25型干喷机、l台MAI400型注浆泵和l台HBY50120型压浆机,根据不同的岩层选择湿喷或干喷,喷浆前先打入锚杆。215 混凝土设备的配置
喷锚后的工序就是铺设防水PU板,绑扎钢筋,进行初衬。初衬后开挖制作仰拱,然后实施二衬。隧道进出口各用2台郑州华中建筑机械厂生产的JS500型强制式混凝土搅拌机组,和2套PLBl200型自动计量配料机,按照设计的配合比上料,集中拌和混凝土。拌和好的混凝土用2台TST26型6m3轨行式混凝土搅拌运输车运入隧道内,由2台长沙中联重工科技股份公司生产的HBT60116175ZAG型硷输送泵送至模板台车内。进出口各用1台中铁五局机械厂的9m长轨行式初衬台车进行初衬施工,用1台中铁二十局集团机械厂生产的6m长轨行式二衬台车进行二衬施工。216 其它配属设备
考虑高原严重缺氧的特殊情况,隧道进出口首次安装高原医用制氧设备。各采用1台北京科技大学和中铁二十局集团联合研制的我国第一座大型医用制氧站,产生的氧气浓度达到92%以上,创造了隧道掌子面弥漫式供氧和氧吧车供氧的世界纪录,施工人员既摆脱了沉重的氧气钢瓶,又保证了身体健康。各用2台KCA280275V型充电机给蓄电池机车的电瓶充电;1台西安锅炉总厂生产的DZL221102AX蒸汽锅炉在寒季施工时,向混凝土拌和保温棚内供暖;l台SLGS4T型锅炉在寒季施工时,向混凝土拌和站供热
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增刊 杨文宣等:青藏铁路机械设备合理配置 127水,向生活区供暖;3台CQ3300红岩自卸车运输砂石料。
3 桥梁成孔机械设备配置
依据设计部门提供的钻探成果,现场调查所得的地形、地貌、地质、水文资料,该局管区南段(DK1131+850～DK1151+500)为高温多年冻土区,下伏泥岩、泥灰岩、砂岩,间有孤石、漂石;北段(DK1151+500～DK1168+000)山区为低温多年冻土区,冻土土质坚硬,下伏砂岩夹泥岩。桥梁钻孔桩设计均为嵌岩桩。为积累旋挖钻机在高原多种岩层成孔进尺经验数据,先在位于北段低温多年冻土区的西大沟特大桥6#墩1#桩和5#墩5#桩采用德国产BS60旋挖钻机成孔,螺旋嵌岩钻头,平均2d成孔1根桩,进度慢且钻头损
坏严重;又在位于南段高温多年冻土区试验段的DK1140+288和DK1140+792两座小桥采用冲击钻机,平均3d成孔1根,未发生塌孔,且桩基回冻期经测试为28d,对冻土扰动较小。为减少冲击钻成孔溢出泥浆产生的污染,泥浆池和沉淀池采用编织袋装土在四周堆码,防水薄膜铺底,泥浆沉淀后排放清水,沉渣运至弃土场。在低温多年冻土区桥梁桩基成孔配置冲击钻机;在高温多年冻土区配置了旋挖钻机,漂石、孤石及较为坚硬的岩层辅以冲击钻机,施工进度大大加快,平均每天成孔20根以上。同时,其机架、钻机部件、弹簧部件等除了强度要求外,还考虑了低温下的韧性和脆性,现场还备有一定数量的易损件,以保证机械设备的及时维修、保养,确保了机械设备的完好率。
4 路基土石方机械设备配置
中铁二十局管段路基土石方有300万m3,土质多为冻土和粘土,按规范要求,密实度要达到90%以上。施工时每次垫厚不得大于30cm,且要分层碾压。由于工程所处高寒缺氧、强紫外线辐射、风沙飞扬地段,为保证完成任务,选用装有空调设施或防紫外线辐射全密封增压驾驶室、微增氧系统、半自动电脑控制电液换档、柴油机高位进气二级过滤辅以堵塞报警系统的EX2400、PC2220挖掘机、WA2470装载机、PY2160平地机、山推220推土机、奔驰2631和东风康明斯自卸车等大功率机械设备,形成装、YZ218压路机、运、推、平、碾、压一条龙作业线,发挥了机械化施工优势。
5 结语
一年多的实践证明,隧道、桥梁桩基成孔、路基土石方机械设备的配置,满足了施工生产的需要,基本达到了合理、经济、安全、可靠、综合机械化能力强等特点,显示出强大的机械化作业优势。风火山隧道2002年9月突破双口月成洞100m大关,1200根桥梁桩基在5个月内全部成孔;全段路基土石方已完成
设计数量的90%,地完成了施工生产计划。
ReasonablyDisposingMechanicalEquipmentand
ConstructiononQinghai-TibetRailway
YangWenxuan, GaoBo
(Qing2ZangRailwayProjectHeadquarters,The20thChinaRailwayConstructionBureauGroup,Qinghai816000,China)
Abstract:Thispaperdiscussestheprincipleandconveyanceplanofdisposingmechanicalequipmentinconstructionoftunnel,holeinbridge2beampilefoundation,androadbed1
Keywords:Qinghai2Tibetrailway;mechanicalequipment;disposing
(责任编辑 杨继成)
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