智能建造技术在铁路隧道施工中的技术应用.pdf
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1、文章编号:()收稿日期:基金项目:中国铁路总公司铁路智能建造工程定额(隧道)测定项目()作者简介:崔步云()男甘肃天水人高级工程师主要从事铁路工程施工技术研究、项目管理方面的工作:.引文格式:崔步云.智能建造技术在铁路隧道施工中的技术应用.铁道建筑技术():.智能建造技术在铁路隧道施工中的技术应用崔步云(中铁十八局集团有限公司 天津)摘 要:为了解智能建造技术在我国铁路隧道中的应用情况依托郑万铁路苏家岩隧道、向家湾隧道及张吉怀铁路古丈隧道、吉首隧道项目阐述涨壳式 锚杆、锚杆应用情况及施工工序分析电脑智能凿岩台车施工工法特点及智能化功能总结隧道机械化拱架安装、智能化衬砌台车与智能化养护台车施工工
2、序、技术指标、系统构成并对我国铁路隧道智能建造技术发展远景进行展望 实践表明智能建造技术在中铁集团多项隧道项目均取得良好的应用效果相关技术推动了凿岩、衬砌施工的智能化及信息化发展节省了人力资源施工效果良好可为隧道智能化建设提供参考关键词:铁路隧道 智能建造 智能衬砌台车 锚杆中图分类号:.文献标识码:./.(.):.:引言截至 年底我国铁路营业里程达.万 其中高铁运营里程突破 万 稳居世界第一 中国高速铁路隧道具有规模大、难度大、急需技术革新等特点 因此在铁路隧道工程的未来发展中需大幅度革新隧道修建技术才能够适应新时代高速铁路隧道建设需求 近两年国家大力推广智能建造技术以突破传统工程中的技术难
3、题智能建造旨在建造过程中充分利用智能技术和相关技术从而减少对人的依赖达到安全建造的目的 目前智能建造在水利、土木工程、城市道路、渡河工程等领域的探索已初具成效形成了一定的智能建造理论与方法体系洪开荣在近 年我国隧道及地下工程发展与思考(年)中指出应当有目的、有计划地促进“智能建造”“”等先进技术与隧道工程有机融合智能建造技术在铁路隧道施工中也取得了丰硕成果其中智能建造技术主要应用于以下几个方面:()新施工技术的应用 如郑万高速铁路湖北段应用的机械化全断面施工超前支护体系设计方法与大断面机械化施工隧道二次衬砌支护()新装备、设备的制造 如广东省长大公路工程有限公司引进的 系列全电脑凿岩台车()数
4、字化智能系统的研发铁道建筑技术 ()崔步云:智能建造技术在铁路隧道施工中的技术应用如武汉地铁小洪山段隧道应用的变形智能监测系统 徐剑安通过模块化开发了 关键参数智能掘进系统技术框架中国铁建、中国中铁旗下集团公司在郑万铁路、张吉怀铁路等隧道工程中对智能建造技术进行了相关探索应用了电脑智能凿岩台车、涨壳式锚杆等智能新设备取得了良好效果攻克了关键技术难题可为隧道智能建造提供参考 智能建造项目统计概况郑万铁路苏家岩隧道、向家湾隧道及张吉怀铁路古丈隧道、吉首隧道其项目情况概述如下:()郑万铁路苏家岩隧道郑万铁路湖北段 标苏家岩隧道全长 设 座施工横洞 全隧分进、出口两个工区 进口担负正洞施工长度 出口担
5、负正洞施工长度 隧道进口工区长 配置全电脑三臂凿岩台车、拱架安装台车、湿喷机械手、衬砌模板台车、整体移动式沟槽模板台车、混凝土蒸汽养护台车、自行式液压仰拱栈桥等大型机械设备()郑万铁路向家湾隧道郑万铁路湖北段 标向家湾隧道为双线隧道全长 该工点配置全电脑三臂凿岩台车、湿喷机械手、带压注浆二衬台车等大型机械设备()张吉怀铁路古丈隧道张吉怀铁路 标古丈隧道为双线铁路隧道全长 .隧道进口无进洞条件设杜家坡横洞 座横洞工区长.工区配备全电脑三臂凿岩台车和湿喷机械手、衬砌智能养护台车等主要大型机械设备()张吉怀铁路吉首隧道吉首隧道位于湖南省湘西州吉首市境内隧道全长 为单洞双线隧道 项目配备全电脑三臂凿岩
6、台车和湿喷机械手、衬砌智能养护台车等主要大型机械设备 智能建造技术应用.涨壳式 锚杆主要施工工艺包括以下几步:()锚杆组装 锚杆主要由全螺纹中空杆体、螺母、半球形钢制垫圈、拱形垫板、钢制涨壳锚头组成 在锚杆安装前需对锚杆进行组装使前端的涨壳头与中空杆体连接在一起保证涨壳头只需套在中空杆体上不脱落即可结构见图 图 锚杆组装示意()钻孔采用锚杆台车或凿岩台车钻孔 钻孔时钻杆务必保证与岩面垂直钻孔深度不得小于设计长度的 根据围岩情况确定锚杆钻孔孔位孔位允许偏差 ()注浆采用水灰比为.的水泥浆强度为 搅拌时间为 注浆压力控制在.注浆过程应连续、不停顿浆液从垫板上的排气孔内溢出浓浆时终止注浆.锚杆单根
7、锚杆由锚杆体、注浆囊、防腐套管、涨壳锚固件、垫板、螺母组成 单根 锚杆结构如图 所示图 锚杆结构 锚杆安装需要额外几个步骤:()涨开涨壳:吹净钻孔孔道后将锚杆插入孔道到位后用力拉动锚杆体随着杆体被拉出涨壳头充分涨开使涨壳与岩壁充分咬紧()孔口找平:在施加预应力前应进行孔口找平工作 采用早强水泥等材料尽量使锚杆体与垫板垂直以便实现预应力施加()施加预应力:安装到位后调整垫板角度尽量与基面密贴 使用风动扳手拧紧螺母对杆体施加预应力.电脑智能凿岩台车电脑三臂凿岩系列台车是隧道智能建造发展的主要施工机械 目前代表机型有中铁装备的/系列凿岩台车和铁建重工的 系列凿岩台车 电脑智能凿岩台车在原液压式三臂凿
8、岩台车基础上增加了激光辅助电脑导航、开挖断面电脑布孔和对点功能、工作过程数据实时监控与采集、系统自动检测及故障报警等多种智能化功能()工法特点测量、钻眼、装药均可通过全电脑三臂凿岩台车的相铁道建筑技术 ()崔步云:智能建造技术在铁路隧道施工中的技术应用关组件完成施工方便、快捷可提高工作效率安全系数明显高于人工风钻开挖 全电脑三臂凿岩台车开挖以电力作为动力不产生粉尘清洁无污染、噪音较小、级围岩采用全断面开挖级围岩在施工过程中根据围岩情况采用加固措施后可选择全断面法开挖或微台阶法开挖(见图)双线隧道现场配置 台全电脑三臂凿岩台车图 凿岩台车布置()智能化功能激光辅助电脑导航激光导航原理可以理解为沿
9、着激光线走出隧道中心线 首先在隧道内架设激光发射器测量出激光线在隧道中的空间位置后根据交点法换算出激光线与每一个分段掌子面的交点坐标及夹角生成符合半电脑系统格式要求的激光文件并导入 系统内进行激光导航如图 所示通常分段间距为 分段号一般为距隧道口的米数图 激光分段导向示意开挖断面电脑布孔和对点功能全电脑三臂凿岩台车内置自动布孔软件 可实现按孔位对点功能给出相应凿岩、爆破参数根据布孔图要求自动反馈调整凿岩参数并根据预定深度自动计算凿岩机钻孔深度保证钻进深度内断面齐平数据采集、交互及传输全电脑三臂凿岩台车通过实时采集推进速度、回转速度、推进压力、回转压力、冲击压力、水排渣压力等参数形成记录文档并实
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