装碴与运输资料PPT课件

.,1,第六节装渣与运输,一、装渣,装渣就是把开挖下来的石渣装入运输车辆。,(一)渣量计算,出渣量应为开挖后的虚渣体积，可按下式计算：,式中，Z单循环爆破后石渣量；R岩体松胀系数，见表；,.,2,超挖系数，视爆破质量而定，一般可取1.151.25；L设计循环进尺；S开挖断面面积。,.,3,(二)装渣方式,装渣的方式可采用人力装渣或机械装渣。人力装渣：劳动强度大、速度慢，在短隧道缺乏机械或断面小无法使用机械装渣时才考虑采用。机械装渣：速度快、可缩短作业时间，目前隧道施工中经常采用，但仍需配少数人工辅助。,(三)装渣机械,隧道用的装渣机又称装岩机，要求外形尺寸小，坚固耐用，操作方便和生产效率高。,.,4,装渣机械的类型很多，按其扒渣机构型式可分为：铲斗式、蟹爪式、立爪式、挖斗式。铲斗式装渣机为间歇性非连续装渣机，有翻斗后卸、前卸和侧卸式三个卸渣方式。蟹爪式、立爪式和挖斗式装渣机是连续装渣机，均配备刮板(或链板)转载后卸机构。装渣机的走行方式有轨道走行和轮胎走行两种。轨道走行式装渣机：须铺设走行轨道，因此其工作范围受到限制。轮胎走行式装渣机：移动灵活，工作范围不受限制。但在有水土质围岩的隧道中，有可能出现打滑和下陷。,.,5,装渣机的选择应充分考虑围岩及坑道条件、工作宽度及其与运输车辆的匹配和组织，以充分发挥各自的工作效能，缩短装渣的时间。,(1)翻斗式装渣机又称铲斗后卸式装渣机,有风动和电动之分，是利用机体前方的铲斗铲起石渣，然后后退并将铲斗后翻，经机体上方将石渣投入机后的运输车内，如图。具有构造简单，操作方便的特点，但工作宽度一般只有1.73.5m，长度较短，须将轨道延伸至渣堆，且一进一退间歇装渣，其斗容量小，工作能力较低，主要使用于小断面或规模较小的隧道中。,.,6,.,7,(2)蟹爪式装渣机,多采用履带走行，电力驱动，是一种连续装渣机，其前方倾斜的受料盘上装有一对由曲轴带动的扒渣蟹爪。装渣时，受料盘插入岩堆，同时两个蟹爪交替将岩渣扒入受料盘，并由刮板输送机将岩渣装入机后的运输车内(图)。因受蟹爪拨渣限制，岩渣块度较大时，其工作效率降低，故主要用于块度较小的岩渣及土的装渣作业。工作能力一般在60m3/h80m3/h之间。,.,8,.,9,装渣机前方装有一对扒渣立爪，可以将前方或左右两侧的石渣扒入受料盘，其它同蟹爪式装渣机(图)。立爪扒渣的性能较蟹爪式的好，对岩渣的块度大小适应性强，轨道走行时，其工作宽度可达到3.8m，工作长度可达到轨端前方3.0m，工作能力一般在120m3/h180m3/h之间。,(3)立爪式装渣机,多采用轨道走行，也有采用轮胎走行或履带走行的。以采用电力驱动、液压控制的较好。,.,10,.,11,(4)挖斗式装渣机,其扒渣机构为自由臂式挖掘反铲，其它同蟹爪式装渣机，并采用电力驱动和全液压控制系统，配备有轨道走行和履带走行两套走行机构。立定时，工作宽度可达3.5m，工作长度可达轨道前方7m多，且可以下挖2.8m和兼作高8.34m范围内清理工作面及找顶工作，生产能力为250m3/h。,(5)铲斗式装渣机,多采用轮胎走行，也有采用履带走行或轨道走行的。轮胎走行的铲斗式装渣机多采用铰接车身，燃油发动机驱动和液压控制系统(图)。,.,12,轮胎走行铲斗式装渣机转弯半径小，移动灵活；铲取力强，铲斗容量大，达0.763.8m3，工作能力强；可侧卸也可前卸、卸渣准确，但燃油废气污染洞内空气，须配备净化器或加强隧道通风，常用于较大断面的隧道装渣作业。,.,13,二、运输,隧道施工的洞内运输(出渣和进料)分为有轨运输和无轨运输。,(一)有轨运输,优点：基本上不排除有害气体，对空气污染较轻，设备构造简单，容易制作；占用空间小而且固定等。缺点：轨道铺设较复杂，维修工作量大；调车作业复杂；开挖面延伸轨道影响正常装渣作业等。,.,14,1.出渣车辆,有轨运输较普遍采用的出渣车辆有斗车、梭式矿车和槽式车等。斗车是应用最为广泛的出渣工具。断面形状多为V形和U形，容积一般为0.51.1m3。小型斗车具有轻便、灵活、周转方便等特点，但单个斗车调车需占用较多的作业时间。梭式矿车由前后车体组成车厢，底部安装刮板式运输机，其外形如梭而得名。可以单车运输，也可组成列车运输；可以在栈桥上单轨道卸渣，也可以在双轨线路上向侧面卸渣。,.,15,槽式列车是由一个接渣车、若干个仅有两侧侧板而没有前后挡板的斗车单元和一个卸渣车串连组成的长槽形列车，在其底板处安装有贯通整个列车的风动链板式输送带。,2.牵引机车与道路,常用的牵引机车分电动和内燃两类。蓄电池电机车俗称电平车。它具有体积小，占用空间小，不排放有害气体，不需要架设供电线路，使用较安全等特点，但也存在需要有专门的充电设备，充电工作比较麻烦，牵引力有限等不足。,.,16,在长大隧道施工中有时采用接触式或接触蓄电池混合供电式电动机车牵引，即在成洞地段采用接触式供电，非成洞地段用蓄电池供电。这种方式可以延长蓄电池使用时间，但接触供电线路的架设和维修工作量大，且容易发生触电事故。内燃机车具有较大的牵引动力，配合大型斗车可以加快出渣速度。但在机车运行中排除有害气体，需要安装废气净化装置或配备强大的通风设施，故隧道施工中一般不采用。,.,17,隧道内用于机车牵引的道路，宜采用38kg/m或38kg/m以上的钢轨，轨距一般为600或750mm。洞内轨道纵坡相同，洞外可不同，但最大不超过2。最小曲线半径，在洞内不小于7倍机车车辆轴距，洞外一般不小于10倍轴距。曲线轨道应有适当的加宽和外轨超高值。,3.调车设备和轨道延伸,常用的调车设备有简易道岔、平移调车器、水平移车器和浮放道岔等。,.,18,简易道岔由一根能活动的长度为2.54.0m的尖轨和一个岔心组成，具有构造简单、铺设容易、使用方便等特点，但因无附带曲线，机车车辆容易掉道，故一般只适用于人推斗车而不能通过牵引机车。,平移调车器由底架、车轮和车架三个主要部分组成，种类很多。具有轻便、调车快、易拆移等优点。适用于双道(或单道设旁洞错车道)调车。,水平移车器由导轮轨、导轮、导链或气动水平移车装置。它是一种从上方将斗车提起离开钢轨，再水平横移至另一股道上的调车装置。移车速度快，但也易出故障。,.,19,浮放道岔是浮放在运输轨道上的调车设备，可用机车或装渣机牵引移位。它可以浮放在靠近开挖面的轨道上，供装渣时调车用，也可以浮放在区间轨道上，作调车渡线使用。根据不同的调车作业需要，尚可分为浮放渡线、浮放调车盘、菱形浮放道岔等。,轨道延伸，是指轨道开挖面附近不足一节钢轨长度部分和掘进进尺部分实施的临时性轨道延伸。常用的方法有扣轨、爬道、短轨节等。,.,20,扣轨是把钢轨轨头朝下反扣在正式轨道钢轨外侧，轨头紧贴正式钢轨轨腰，在扣轨外侧用轨块顶撑并用道钉固定，两股钢轨之间用短木撑支顶住，以保持轨距。一般适用于人工及小型装渣机装渣。,爬道是由两根前端切割成尖形的10槽钢和钢板条焊连而成的，如图所示。使用时将爬道槽钢扣在正式轨道的钢轨上，用装渣机铲斗贴紧钢轨面顶撞爬道尾端，即可实现轨道的延伸。爬道适用于机械装渣。,.,21,.,22,短轨节与正式轨道相似，它是用1.52.0m长的短钢轨与木枕钉制或与扁钢焊接而成的。当正式钢轨前端与开挖面渣堆之间清出一个适宜位置时，即可先铺上短轨节，并用夹板与正式轨道连接，随后继续出渣。也可在短轨节上安放爬道进行出渣。,4.轨道布置与调车方法,常用的轨道布置形式有单车道和双车道。,.,23,单车道运输能力较低，一般用在地质较差的短隧道中。为解决错车问题，在成洞地段可铺设会车线，有效长度应能容纳一个列车，一般为5060m，如图。在距离开挖面2030m处应铺设510m长的简易道岔岔线或安装平移调车器供调车之用。,.,24,双车道可使轨道随掘进延伸，一次铺成。进出隧道的列车各行一股道，具有互不影响、车辆周转快的特点，是提高隧道运输效率的主要方法之一。为满足调车需要，每隔100200m设一渡线，每隔23个渡线铺设一反向渡线，如图。,.,25,在距导坑开挖面1520m处设置菱形浮放道岔，空车斗和装满石渣的斗车分别停在两股道上，用单机车或双机车进行调车作业。,当隧道施工采用平行导坑方案时，则平行导坑为施工出渣、进料运输提供了有利条件。通常采取在平行导坑中设单车道加错车道，正洞为单车道加局部双车道，两者共同构成了一个完整的双股道运输体系，如图所示。利用平行导坑组成的运输系统具有运输能力大、相互干扰少等特点，适用于施工速度要求快的隧道。,.,26,5.机车、斗车数目的确定和列车运行图,(1)机车、斗车数目的确定,为了提高有轨运输能力，加快隧道施工速度，应备齐足够数量的牵引机车和出渣斗车。,.,27,机车牵引定数Qc,式中F机车牵引力，见表；列车的单位阻力，N/t，考虑附加阻力，可近似取80N/t；ip坡度单位阻力，取运输道路的最大限制坡度()；W机车自重，t。,.,28,每列车牵引的斗车数目n,式中Qc机车牵引定数，t；Q斗车载重量，t。,.,29,出渣需要的斗车数量y,式中N每班出渣总车数，即V开挖数量(实方)，m3；K土石松散系数，松软土石为1.11.2，坚硬岩石为1.151.6；m斗车容积，m3；n1每工班车辆循环次数，即；,.,30,n2斗车装满系数，一般取0.70.9；T每工班净出渣时间，min；t车辆循环一次需要的时间，min。,需要机车数量,式中m1每工班机车的循环次数，即m1=T/Tp；Tp机车循环一次需要的时间，min，由调车、编组、运行、会车、卸渣等时间综合求得；N、n、T同前。,.,31,(2)列车运行图,列车运行图是根据隧道施工方法，轨道布置及机车车辆配备情况，各施工工序在隧道中所处的位置和进度安排，以及装渣、调车、编组、运行、错车、卸渣、列车解体等所需要的时间，综合考虑确定列车数量后编制而成的。图示列车运行图横坐标表示时间，纵坐标表示距离，列车的运行用斜线表示，装渣、卸渣、编组、解体、调车等用水平线表示。,.,32,在实际的隧道施工中，运行图中所需要的时间应实测确定，随着隧道施工的不断向前推进和卸渣线的不断向前延伸，运输距离愈来愈长，因此运行图也要定期修正。,.,33,当列车运行图编制完成，一旦付诸实践之后，各项作业均应遵照执行，不得随意改动，以免打乱全局计划。,(二)无轨运输,无轨运输主要是指汽车运输。,1.自卸汽车,又称翻斗车，应选用车身较短、车斗容量大、转弯半径小、车体坚固、轮胎耐磨、配有废气净化装置、并能双向驾驶的自卸汽车。,.,34,2.调车作业,常用的调车方式有：(1)有条件构成循环通路时，最好制定单向行驶的循环方案，以减少回车、错车需用场地及待避时间；(2)当开挖断面较小，只能设置单车通道而装渣点距洞口又较近时，可考虑汽车倒行进洞至装渣点装渣，正向开行出洞，不设置错车、回车场地，如果洞内运行距离较长时，可在适当位置将导洞向侧壁加宽构成错车、回车场地，以加快调车作业；,.,35,(3)当隧道开挖断面较大，足够并行两辆汽车时，应布置成双车通道，在装渣点附近回车，空车、重车各行其道，可以提高出渣速度；(4)在采用装渣机装渣、汽车运输的情况下，要充分利用双方都有机动能力的特点，可以采取双方同时机动或一方机动，另一方固定的方式进行装渣。,.,36,第八节初期支护,一、概述,初期支护是为了解决隧道在施工期间的稳定和安全的工程措施；二次衬砌则是为了保证隧道永久稳定和安全，作为安全储备的工程措施。初期支护加二次衬砌，构成复合式衬砌。,(一)初期支护的基本概念,(二)锚喷支护工程特点,锚喷支护较传统的构件支撑，无论在施工工艺和作用机理上都有一些特点：,.,37,1.灵活性：锚喷支护是由喷射混凝土、锚杆、钢筋网等支护部件进行适当组合的支护形式，它们既可以单独使用，也可以组合使用；既可用于局部加固；也易于实施整体加固；既可一次完成，也可分次完成。充分体现“先柔后刚，按需提供”的原则。,2.及时性：锚喷支护能在施作后迅速发挥其对围岩的支护作用，这不仅表现在时间上，而且表现在空间上。,.,38,3.密贴性：喷射混凝土能与坑道周边的围岩全面、紧密地粘结，因而可以抵抗岩块之间沿节理的剪切和张裂。,4.深入性：锚杆能深入围岩体内部一定深度，对围岩起约束作用。,5.柔性：锚喷支护属于柔性支护，它可以较便利地凋节围岩变形，允许围岩作有限的变形，即允许在围岩塑性区有适度的发展，以发挥围岩的自承能力。岩体内部一定深度，对围岩起约束作用。,.,39,6.封闭性：喷射混凝土能全面及时地封闭围岩，这种封闭不仅阻止了洞内潮气和水对围岩的侵蚀作用，减少了膨胀性岩体的潮解软化和膨胀，而且能够及时有效地阻止围岩变形，使围岩较早地进入变形收敛状态。,二、锚杆,锚杆(索)是用金属或其它高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。,(一)锚杆的支护效应,.,40,锚杆的支护效应一般认为有如下几种：,(1)支承围岩：锚杆能限制约束围岩变形，并向围岩施加压力，从而使处于二轴应力状态的洞室内表面附近的围岩保持三轴应力状态，因而能制止围岩强度的恶化，如图所示。,.,41,(2)加固围岩:锚杆对加固节理发育的岩体和围岩松动区是十分有效的，有助于裂隙岩体和松动区形成整体，成为“加固带”(如图)。,.,42,(3)提高层间摩阻力，形成“组合梁”:对于水平或缓倾斜的层状围岩，用锚杆群能把数层岩层连在一起，增大层间摩阻力，层结构力学观点来看就是形成“组合梁”(如图)。,.,43,(4)“悬吊”作用:水平“悬吊”作用是指为防止个别危岩的掉落或滑落，用锚杆将其稳定围岩联结起来，这种作用主要表现在加固局部失稳的岩体(如图)。,.,44,锚杆大致可分为以下几种：,(二)锚杆的种类及各自的设计施工要点,.,45,1.普通水泥浆锚杆(1)构造组成构造如图。,.,46,(2)设计、施工要点杆体材料宜用20MnSi钢筋，亦可以采用A3钢筋；直径1422mm为宜，长度23.5m，为增加锚固力杆体内端可劈口叉开。水泥一般选用普通硅酸