tkj―20型混凝土湿喷机械手在大中山隧道的应用

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1、TKJ―20型混凝土湿喷机械手在大中山隧道的应用摘要：在铁路基建中，隧道建设是搞好铁路建设的核心问题之一，而隧道初期支护中的混凝土喷射又是搞好隧道施工的关键工序之一。文章以大中山隧道采用的喷射混凝土机械化作业设备为例，分析了影响机械化喷射混凝土作业/实效的关键影响因素，并为今后铁路隧道工程的机械化配套提供了借鉴和参考。中国8/vie　　关键词：湿喷机械手；隧道工程；机械化；铁路基建；混凝土喷射文献标识码：A　　中图分类号：U49：1009-2374（2017）05-0167-03DOI：10.13535/j.ki.11-4406/n.201

2、7.05.081　　喷射混凝土广泛应用于铁路、公路、水利水电、市政、矿山、军事等行业隧道及地下工程领域，是对隧道及地下工程进行围岩支护，确保围岩稳定的主要手段之一。近年来，湿喷工艺取代了原干喷工艺，成为公路、铁路、水工隧道施工主要喷射工艺。现存湿喷作业主要模式（小型湿喷机，手持喷嘴作业）虽然解决了质量控制和改善环境（降低粉尘）问题，但喷射作业的危险性、高强度劳动、效率低等问题没有得到解决。小型湿喷机的主要特点是：设备采购成本低，比较灵活，对增长以及机械化水平的不断提高，未来必然会在公路、铁路、水工隧道施工中选择喷射效率高，机械化程度高的大型

3、喷射混凝土机械手。　　本文就大中山隧道采用的TKJ-20型混凝土喷射机械手（以下简称“机械手”）湿喷工艺施工技术成功应用进行介绍。　　1概况　　中铁上海工程局集团有限公司（以下简称“中铁上海局”）承建的大中山隧道，位于河南省三门峡市卢氏县五里川镇及瓦窑沟乡境内，是蒙西至华中地区铁路（以下简称“蒙华铁路”）全线重点控制性工程。该隧道为双线单洞隧道，隧道长度14533m，隧道进口里程DK789+556，出口里程为DK804+089。隧道埋深一般为80～500m，最大埋深710m，纵坡为人字坡。3#横洞：位于线路左侧，交于线路DK802+360处

4、，与线路小里程夹角115.25°，斜井综合坡度为-0.3%，长336m。　　大中山隧道位于豫西秦岭东段，构造水文地质条件较复杂，场区以侵蚀构造中低山为主，地形陡峭，沟谷狭长，多呈“V”字型。隧道穿越砂砾岩、云母石英片岩、片麻岩、大理岩等弱风化地层，局部浅埋段，构造段位于强风化破碎基岩，可溶岩表面可见溶蚀现象，花岗岩地段可见不均匀风化现象；山坡自然坡度一般为40°～70°。区内标高700～1500m，最高标高点为1492.3m。山坡植被发育，田地及村舍一般沿沟谷分部。　　区内溪沟十分发育，属长江水系。南部少量溪沟汇入五里川河，后汇入老灌河，过

5、西峡至淅川县汇入点丹江口水库；大部分溪沟汇入瓦窑沟河，后汇入淇河，经西峡汇入丹江。河谷的特点是落差大，水流急，弯曲度大，峡谷河段长，支流多，水量分部不均，旱季沟谷水流小甚至断流，洪水季节水量大，甚至出现山洪。　　2设备选型　　2.1TKJ-20型混凝土喷射机械手性能匹配　　在隧道机械化施工中，混凝土湿喷机械手是非常重要的设备。混凝土机械化的作业线由三部分组成，分别是机械手、混凝土搅拌站、搅拌运输车。隧道开挖后采用中铁岩锋TKJ-20型混凝土喷射机械手（以下简称“机械手”）进行初期支护混凝土喷射，该机械手和早高强喷射混凝土技术配合使用，就形成

6、了软弱围岩隧道快速机械化施工成套技术，在采用隧道台阶法施工时，通过喷射混凝土，作业无死角；地盘选用轮式装载机时，具备机动灵活、性能优良、通过性能高以及便于维修等优点；采用电机和柴油机两个动力系统，能够根据需求进行更换，适应性强。　　主要性能参数见表1，设备外观见图1：　　2.2TKJ-20型混凝土喷射机械手特性　　2.2.1独特喷射机械手结构。该机组使用的机械手是一种具有移动式回转支柱的两级臂架结构，在我国的软弱围岩台阶法施工时，非常适用，能够在三台阶环形开挖留核心土功法喷射作业进行全面覆盖。　　2.2.2均匀稀薄流湿喷技术。国外机组（国内

7、仿制机型）均采用泵送稠密流湿喷技术，机械、液压、电控系统复杂，对混凝土拌合物和易性要求高，胶凝材料用量大，难以普及推广。中铁岩锋长期致力于均匀稀薄流湿喷技术研究，在本领域处于国际领先水平。　　2.2.3底盘结构。采用专用底盘，其技术特征为四轮驱动，铰接转向，大型越野轮胎，具有机动灵活、维护简便等特点，适应隧道作业路面工况，喷射作业时无需底盘支撑，可最大程度实现快速进退场要求。　　上述三个技术特点，使TKJ-20型混凝土喷射机组实现了液压系统的极致简化，这种简单化使该设备具备良好的普及推广前景。同时，该机组在作业期间该机械手完成单循环4.2m

8、的初喷用时约40分钟，作业效率较高。　　3施工工艺关键管控要点　　混凝土喷射施工作业实效与混凝土拌合物性能（设计强度、和易性、流动性等）、混凝土喷射设备作业效率、作业人员操作技能