開挖機(jī)械化與掘進(jìn)機(jī)施工

1、開挖機(jī)械化與掘進(jìn)機(jī)施工開挖機(jī)械化與掘進(jìn)機(jī)施工n開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套 n掘進(jìn)機(jī)法開挖施工掘進(jìn)機(jī)法開挖施工 n 1 1、方案配套的原則、方案配套的原則 2 2、常用機(jī)械配套方案、常用機(jī)械配套方案 3 3、掘進(jìn)設(shè)備配套最優(yōu)化問題、掘進(jìn)設(shè)備配套最優(yōu)化問題6.16.1開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套n概念概念: :開挖機(jī)械化作業(yè)設(shè)備配套，是指開開挖機(jī)械化作業(yè)設(shè)備配套，是指開挖各工序所用的機(jī)械設(shè)備，特別是主要挖各工序所用的機(jī)械設(shè)備，特別是主要工序的施工機(jī)械在規(guī)格和生產(chǎn)能力上要工序的施工機(jī)械在規(guī)格和生產(chǎn)能力上要基本相適應(yīng)?；鞠噙m應(yīng)。n原則原則：1 1、各工序都應(yīng)采用機(jī)械

2、化作業(yè)。、各工序都應(yīng)采用機(jī)械化作業(yè)。 2 2、各工序所使用的機(jī)械設(shè)備，在、各工序所使用的機(jī)械設(shè)備，在 生產(chǎn)能力上要匹配合理，相互適應(yīng)。生產(chǎn)能力上要匹配合理，相互適應(yīng)。 3 3、要求配套設(shè)備在布置、操作等、要求配套設(shè)備在布置、操作等方面互不干擾，保證作業(yè)安全。方面互不干擾，保證作業(yè)安全。6.16.1開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套4 4、盡量選擇操作方便，性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，、盡量選擇操作方便，性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，易損件少、易補充，故障少，通用性強(qiáng)的設(shè)易損件少、易補充，故障少，通用性強(qiáng)的設(shè)備。備。 5 5、配套機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)能力和數(shù)量上都要有一、配套機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)能力和數(shù)量上都要有一

3、定備用量。定備用量。6 6、通風(fēng)、電力、壓氣、通訊、照明等輔助作業(yè)、通風(fēng)、電力、壓氣、通訊、照明等輔助作業(yè)要滿足施工工藝需要。要滿足施工工藝需要。7 7、應(yīng)根據(jù)本單位現(xiàn)有設(shè)備、操作技術(shù)、維修水、應(yīng)根據(jù)本單位現(xiàn)有設(shè)備、操作技術(shù)、維修水平和經(jīng)濟(jì)可能性等情況來確定機(jī)械化作業(yè)線平和經(jīng)濟(jì)可能性等情況來確定機(jī)械化作業(yè)線的組成內(nèi)容及配套的機(jī)械設(shè)備的組成內(nèi)容及配套的機(jī)械設(shè)備. .6.16.1開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套n概念概念：設(shè)備配套最優(yōu)化設(shè)備配套最優(yōu)化的實質(zhì)是找出技的實質(zhì)是找出技術(shù)上可行，又能滿足進(jìn)度要求，且經(jīng)濟(jì)術(shù)上可行，又能滿足進(jìn)度要求，且經(jīng)濟(jì)上最省的配套方案。上最省的配套方案。根據(jù)技

4、術(shù)情況（掘進(jìn)作根據(jù)技術(shù)情況（掘進(jìn)作業(yè)形式、循環(huán)時間、炮業(yè)形式、循環(huán)時間、炮孔深度）和已有的設(shè)備孔深度）和已有的設(shè)備情況進(jìn)行設(shè)備而組合。情況進(jìn)行設(shè)備而組合。6.16.1開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套n機(jī)械化施工，常采用機(jī)械化施工，常采用順序作業(yè)順序作業(yè)，即鑿巖、，即鑿巖、裝巖、運輸、支護(hù)、輔助時間。裝巖、運輸、支護(hù)、輔助時間。 - -鑿巖時間鑿巖時間 - -裝運巖時間裝運巖時間 - -支護(hù)時間支護(hù)時間 - -輔助作業(yè)時間輔助作業(yè)時間 - -鑿、裝、支工序所需時間鑿、裝、支工序所需時間06321TxTxxx06321Txxxx6.16.1開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套n

5、鑿、裝、支時間與其生產(chǎn)率間的關(guān)系：鑿、裝、支時間與其生產(chǎn)率間的關(guān)系： - -分別是鑿、裝、支生產(chǎn)率分別是鑿、裝、支生產(chǎn)率 - -分別為鑿、裝、支工序內(nèi)分別為鑿、裝、支工序內(nèi)需要成的工程量。需要成的工程量。n鑿、裝、支三個工序完成總時間是固定的，三鑿、裝、支三個工序完成總時間是固定的，三者在循環(huán)內(nèi)各自完成量上相互制約，且需要按者在循環(huán)內(nèi)各自完成量上相互制約，且需要按一定順序進(jìn)行。一定順序進(jìn)行。 333222111;VpxVpxVpx321321VVVppp、6.16.1開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案n一個工程要將其正常完成時間縮短

6、，一一個工程要將其正常完成時間縮短，一般需要多支付費用，且時間的縮短是有般需要多支付費用，且時間的縮短是有極限的。極限的。n時間與成本的關(guān)系：時間與成本的關(guān)系：1 1、鑿巖工作鑿巖工作：一定鑿巖量的施工成本是鑿巖時：一定鑿巖量的施工成本是鑿巖時間的函數(shù)。間的函數(shù)。)(11xfCX6.16.1開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案n時間與成本的關(guān)系：時間與成本的關(guān)系：1 1、鑿巖工作鑿巖工作：鑿巖縮短單位時間成本的變化值：鑿巖縮短單位時間成本的變化值：鑿巖時間的變化范圍：鑿巖時間的變化范圍：min1max1min1max11xxCCCxX

7、xmax11min10 xxx6.16.1開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案n時間與成本的關(guān)系：時間與成本的關(guān)系：2 2、裝運工作裝運工作：裝運成本是裝運時間的函數(shù)：裝運成本是裝運時間的函數(shù)：)(22xfCX6.16.1開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案n時間與成本的關(guān)系：時間與成本的關(guān)系：2 2、裝運工作裝運工作：裝運縮短單位時間成本的增加值：裝運縮短單位時間成本的增加值：裝運時間的變化范圍：裝運時間的變化范圍：min2max2min2max22xxCCCxXxmax2

8、2min20 xxx6.16.1開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案n時間與成本的關(guān)系：時間與成本的關(guān)系：3 3、支護(hù)工作支護(hù)工作：支護(hù)成本是裝運時間的函數(shù)：支護(hù)成本是裝運時間的函數(shù)：)(33xfCX6.16.1開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案n時間與成本的關(guān)系：時間與成本的關(guān)系：3 3、支護(hù)工作支護(hù)工作：支護(hù)縮短單位時間成本的增加值：支護(hù)縮短單位時間成本的增加值：支護(hù)時間的變化范圍：支護(hù)時間的變化范圍：min3max3min3max33xxCCCxXxmax33min3

9、0 xxx6.16.1開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案n時間與成本的關(guān)系：時間與成本的關(guān)系：根據(jù)以上三項的分析，可得約束條件：根據(jù)以上三項的分析，可得約束條件：max33min3max22min2max11min10321000 xxxxxxxxxTxxx6.16.1開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案n時間與成本的關(guān)系：時間與成本的關(guān)系：目標(biāo)函數(shù)最小成本增加量為：目標(biāo)函數(shù)最小成本增加量為：可求出可求出 ，根據(jù)，根據(jù)可求出可求出 ，然后按滿足，然后按滿足 的要求配置機(jī)械設(shè)

10、備。的要求配置機(jī)械設(shè)備。321xxx、33max322max211max1CxxCxxCxxC333222111VpxVpxVpx，321ppp、321ppp、6.16.1開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案n時間與成本的關(guān)系：在采用平行作業(yè)時： 1、臨時支護(hù)時間 單獨占用循環(huán)時間，則以 代替約束條件與目標(biāo)函數(shù)中的 值。 2、不用臨時支護(hù)時，則在約束條件與目標(biāo)函數(shù)中去掉 。3x3x3x3x33max3CxxCmax33min303210 xxxTxxx22max211max1CxxCxxCmax2min2max1min1032100

11、xxxxxxTxxx6.16.1開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案機(jī)械化作業(yè)線的合理配套方案n時間與成本的關(guān)系：時間與成本的關(guān)系：問題：若按照問題：若按照 選用設(shè)備，此時的進(jìn)度、成本情況怎樣？為什選用設(shè)備，此時的進(jìn)度、成本情況怎樣？為什么？么？min3min2min1xxx、6.16.1開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套開挖機(jī)械化作業(yè)方案配套n掘進(jìn)機(jī)的類型與應(yīng)用掘進(jìn)機(jī)的類型與應(yīng)用n全斷面掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)原理全斷面掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)原理n掘進(jìn)機(jī)開挖隧洞經(jīng)濟(jì)分析和施工組織掘進(jìn)機(jī)開挖隧洞經(jīng)濟(jì)分析和施工組織6.26.2掘進(jìn)機(jī)法掘進(jìn)機(jī)法(TBM)(TBM)施工施工 鉆爆法鉆爆法 明挖法明挖法

12、機(jī)械法機(jī)械法掘進(jìn)機(jī)法掘進(jìn)機(jī)法 沉埋法沉埋法掘進(jìn)機(jī)的類型與應(yīng)用掘進(jìn)機(jī)的類型與應(yīng)用6.26.2掘進(jìn)機(jī)法掘進(jìn)機(jī)法(TBM)(TBM)施工施工6.26.2掘進(jìn)機(jī)法掘進(jìn)機(jī)法(TBM)(TBM)施工施工 隧道掘進(jìn)機(jī)械，一般分為二種：隧道掘進(jìn)機(jī)械，一般分為二種： （1 1）臂式掘進(jìn)機(jī)）臂式掘進(jìn)機(jī)( (Boom-type RoadheaderBoom-type Roadheader) )； （2 2）全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)。）全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)。 全斷面全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)簡稱隧道掘進(jìn)機(jī)簡稱TBM TBM ，是利用回，是利用回轉(zhuǎn)刀具切削破巖及掘進(jìn)，形成整個隧道斷面的轉(zhuǎn)刀具切削破巖及掘進(jìn)，形成整個隧道斷面的一種新型、先進(jìn)的

13、隧道施工機(jī)械。一種新型、先進(jìn)的隧道施工機(jī)械。 臂式掘進(jìn)機(jī)臂式掘進(jìn)機(jī)又稱為又稱為部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)，是，是一種集切削巖石、自動行走、裝載石碴等多種一種集切削巖石、自動行走、裝載石碴等多種功能為一體的高效聯(lián)合作業(yè)機(jī)械。功能為一體的高效聯(lián)合作業(yè)機(jī)械。臂式掘進(jìn)機(jī)工作過程臂式掘進(jìn)機(jī)工作過程 目前在國內(nèi)通常有兩種提法：目前在國內(nèi)通常有兩種提法： (1)(1)巖石掘進(jìn)機(jī)巖石掘進(jìn)機(jī)(TBM )(TBM ) ； (2)(2)盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)。 巖石掘進(jìn)機(jī)巖石掘進(jìn)機(jī)(TBM )(TBM )就是適合硬巖開挖的隧道就是適合硬巖開挖的隧道掘進(jìn)機(jī)，掘進(jìn)機(jī)，盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)指的是適于在軟巖、土中的隧指的是適于在軟巖、土中

14、的隧道掘進(jìn)機(jī)。道掘進(jìn)機(jī)。 鑒于學(xué)術(shù)及現(xiàn)實中稱法混亂，造成許多麻煩，有些學(xué)者提出采用“硬巖TBM”和“軟巖TBM（也即盾構(gòu)機(jī)）”兩種來規(guī)范。開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)6.26.2掘進(jìn)機(jī)法掘進(jìn)機(jī)法(TBM)(TBM)施工施工中鐵隧道局研發(fā)的開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)中鐵隧道局研發(fā)的開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)型型 號：號：TB880E開開 挖挖 直直 徑：徑：8.8米米掘掘 進(jìn)進(jìn) 速速 度：度：3.5m/h 最高月進(jìn)度：最高月進(jìn)度：574米（磨溝嶺隧道）米（磨溝嶺隧道） 最高日進(jìn)度：最高日進(jìn)度：41.3米（磨溝嶺隧道）米（磨溝嶺隧道）6.26.2掘進(jìn)機(jī)法掘進(jìn)機(jī)法(TBM)(TBM)施工施工開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)開敞式隧

15、道掘進(jìn)機(jī)6.26.2掘進(jìn)機(jī)法掘進(jìn)機(jī)法(TBM)(TBM)施工施工護(hù)盾式隧道掘進(jìn)機(jī)護(hù)盾式隧道掘進(jìn)機(jī)n掘進(jìn)機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)掘進(jìn)機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)：、削切裝置、削切裝置、行走推進(jìn)裝置、行走推進(jìn)裝置、巖碴裝載運輸裝置、巖碴裝載運輸裝置、驅(qū)動裝置、驅(qū)動裝置、動力供給裝置、動力供給裝置、方向控制裝置、方向控制裝置、除塵裝置、除塵裝置、錨桿支護(hù)裝置、錨桿支護(hù)裝置6.26.2掘進(jìn)機(jī)法掘進(jìn)機(jī)法(TBM)(TBM)施工施工n經(jīng)濟(jì)分析經(jīng)濟(jì)分析掘進(jìn)機(jī)法開挖隧洞的經(jīng)濟(jì)分析是相對于鉆掘進(jìn)機(jī)法開挖隧洞的經(jīng)濟(jì)分析是相對于鉆爆法開挖進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)比較。爆法開挖進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)比較。、工作量對比以鉆爆法為基礎(chǔ)，則采、工作量對比以鉆爆法為基礎(chǔ)，則

16、采用掘進(jìn)機(jī)法往往可使工程量有如下變化：用掘進(jìn)機(jī)法往往可使工程量有如下變化：施工準(zhǔn)備工程量減少，施工人員減少，工期施工準(zhǔn)備工程量減少，施工人員減少，工期縮短，臨建費用大為降低?？s短，臨建費用大為降低。由于施工速度由于施工速度快，減少了施工支洞工程量?？?，減少了施工支洞工程量。可有效的減可有效的減少砌襯工程量。少砌襯工程量。n經(jīng)濟(jì)分析經(jīng)濟(jì)分析、隧洞掘進(jìn)機(jī)開挖成本分析：隧洞掘進(jìn)機(jī)、隧洞掘進(jìn)機(jī)開挖成本分析：隧洞掘進(jìn)機(jī)開挖的單價一般高于鉆爆法開挖的單價。開挖的單價一般高于鉆爆法開挖的單價。欲降低開挖成本，應(yīng)該注意下列各點：欲降低開挖成本，應(yīng)該注意下列各點：選擇適當(dāng)?shù)呐涮壮霾攴绞?。選擇適當(dāng)?shù)呐涮壮霾攴绞健?/p>

17、選擇技術(shù)成熟、質(zhì)量過關(guān)的設(shè)備，減少選擇技術(shù)成熟、質(zhì)量過關(guān)的設(shè)備，減少非正常性損壞，減少維修、再置費用。非正常性損壞，減少維修、再置費用。針對圍巖地質(zhì)條件，選擇適當(dāng)?shù)牡毒?，針對圍巖地質(zhì)條件，選擇適當(dāng)?shù)牡毒撸刂坪牡对诮?jīng)濟(jì)范圍內(nèi)。控制耗刀在經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)。經(jīng)濟(jì)分析經(jīng)濟(jì)分析、隧道掘進(jìn)機(jī)開挖的綜合經(jīng)濟(jì)效益：、隧道掘進(jìn)機(jī)開挖的綜合經(jīng)濟(jì)效益：洞內(nèi)掘進(jìn)機(jī)開挖單價目前元，鉆洞內(nèi)掘進(jìn)機(jī)開挖單價目前元，鉆爆僅為元，但是考慮了掘進(jìn)機(jī)的爆僅為元，但是考慮了掘進(jìn)機(jī)的綜合因素后，反而發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)隧洞施工單價綜合因素后，反而發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)隧洞施工單價低于鉆爆法。低于鉆爆法。n掘進(jìn)機(jī)施工組織掘進(jìn)機(jī)施工組織1、主要施工方法：、主要施工方

18、法：隧洞直徑在隧洞直徑在210m時，一般采用全斷面一時，一般采用全斷面一次成洞方法。次成洞方法。 隧洞直徑為隧洞直徑為615m時，可采用分級擴(kuò)孔施時，可采用分級擴(kuò)孔施工方法，即采用小機(jī)組一次貫通導(dǎo)洞，然后工方法，即采用小機(jī)組一次貫通導(dǎo)洞，然后擴(kuò)大，或超前開挖導(dǎo)洞，后面緊跟擴(kuò)大。擴(kuò)大，或超前開挖導(dǎo)洞，后面緊跟擴(kuò)大。n掘進(jìn)機(jī)施工組織掘進(jìn)機(jī)施工組織2 2、施工前的準(zhǔn)備工作、施工前的準(zhǔn)備工作 ：掘進(jìn)機(jī)法開挖隧洞必須在嚴(yán)格的施工組織掘進(jìn)機(jī)法開挖隧洞必須在嚴(yán)格的施工組織設(shè)計指導(dǎo)下進(jìn)行。設(shè)計指導(dǎo)下進(jìn)行。 優(yōu)選合適的施工、砌碴運輸方式，制定施優(yōu)選合適的施工、砌碴運輸方式，制定施工進(jìn)度計劃，并根據(jù)地質(zhì)資料制定各段掘進(jìn)工進(jìn)度計劃，并根據(jù)地質(zhì)資料制定各段掘進(jìn)時的安全措施、備