公路隧道洞身开挖与支护的多机种机械化作业模式与集成研究

摘要

伴随着国内交通行业飞速发展，公路隧道的建设有着施工工期要求短、施工质量要求高、施工技术要求高等特点，为了适应我国国情发展，公路隧道多机种机群机械化施工是必然的发展趋势。机械化施工具有施工效率高、施工进度快、施工质量高等优点，并且这些优点已在其他交通领域得到一致认可。在国内，对引进的先进隧道施工机械设备的应用还不够熟悉，对公路隧道多机种机械化施工技术的研究还不够深入。为了加快我国公路隧道的建设，提高我国隧道施工技术水平，必须对国外引进的先进机械设备的应用、多机种机群机械化施工工艺进行更加深入的研究。
　　本文对我国隧道施工现状，以港珠澳大桥珠海连接线第三合同段南湾隧道为实际工程背景，对以采用多种先进大型机械设备施工的公路隧道的多机种施工机群协同作业模式进行研究。依据目前山岭公路隧道施工常用的新奥法施工技术及施工机械为前提，对公路隧道洞身开挖与支护多机种施工机群配套体系中关键的施工技术进行了论述，包括:隧道洞身开挖技术、初期支护技术与二次衬砌技术，尤其对三种不同方式的隧道洞身开挖技术进行较为深入的研究。该文中将公路隧道洞身开挖与支护多机种施工机群分为三个子施工机群，分别为开挖施工机群、初期支护施工机群和二次衬砌施工机群。根据南湾隧道施工数据的统计，对多机种施工机群中各主要机械设备工作特性、施工机群的作业特性以及施工机群协同作业模式进行了研究。最后，根据南湾隧道现场施工情况，该论文从隧道施工质量、施工进度和施工成本三个方面建立多机种施工机群协同作业模式评价体系，并且利用该评价体系对南湾隧道施工效果进行评价。得出结论为:多机种施工机群的协同作业模式，不仅提高了隧道施工的机械化程度，还可以使隧道超欠挖量减少，提高了隧道施工的质量;与此同时，加快了施工进度，减少了施工成本费用，提高了隧道施工的经济性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的背景及研究意义

1．1．1 选题的背景

1．1．2 研究的意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．2．3 目前国内隧道机械化施工存在的主要问题

1．3 本文研究的主要内容

1．4 本文研究的技术路线和研究方法

第二章 公路隧道洞身开挖与支护的机械化施工作业概述

2．1 隧道施工方法概述

2．1．1 隧道施工方法分类

2．1．2 隧道施工方法选择原则

2．1．3 公路隧道洞身开挖与支护方式

2．1．4 制定公路隧道施工方案与选择施工方法

2．2 公路隧道多机种机械化施工特点

2．3 公路隧道洞身开挖与支护施工作业过程概述

2．3．1 公路隧道洞身开挖施工作业

2．3．2 隧道出渣施工作业

2．3．3 隧道洞身支护施工作业

2．4 本章小结

第三章 公路隧道洞身开挖与支护的多机种机械化作业模式

3．1 洞身开挖设备的特性与作业模式

3．1．1 开挖设备的结构特点和性能

3．1．2 人工钻爆开挖的作业模式

3．1．3 电脑凿岩台车和液压凿岩台车的单机作业模式

3．1．4 电脑凿岩台车与液压凿岩台车协同作业模式

3．1．5 出渣设备及作业模式

3．2 洞身支护设备的特性与作业模式

3．2．1 支护设备的结构特点和性能

3．2．2 水泥混合料拌合站作业模式

3．2．3 CIFA-CSS3湿喷机的作业模式

3．2．4 二次衬砌模板台车的作业模式

3．3 施工机械选型配套基本原则

3．4 本章小结

第四章 公路隧道洞身开挖与支护多机种施工机群协同作业

4．1 单机作业特性

4．1．1 多臂凿岩台车单机作业特性

4．1．2 双台车协同作业特性

4．1．3 装渣机械作业特性

4．1．4 自卸汽车作业特性

4．1．5 水泥混合料拌合站作业特性

4．1．6 水泥混合料搅拌运输车作业特性

4．1．7 湿喷机作业特性

4．1．8 二衬模板台车作业特性

4．2 隧道洞身开挖与支护机械化施工机群组成

4．3 隧道洞身开挖与支护施工机群静态配置

4．3．1 施工机群静态配置的基本原则

4．3．2 施工机群静态配置方法

4．4 公路隧道洞身开挖与支护施工机群协同作业模式

4．4．1 公路隧道洞身开挖与支护施工机群工作过程

4．4．2 公路隧道洞身开挖与支护施工机群协同作业理论

4．4．3 公路隧道洞身开挖与支护施工机群协同作业模式

4．4．4 公路隧道洞身开挖与支护施工机群协同作业特性

4．5 本章小结

第五章 隧道洞身开挖与支护的多机种机群协同作业评价

5．1 公路隧道洞身开挖与支护施工质量指标

5．2 公路隧道洞身开挖与支护施工进度指标

5．3 公路隧道洞身开挖与支护施工费用成本指标

5．4 本章小结

第六章 案例研究——南湾隧道洞身开挖与支护多机种机械化施工

6．1 工程简介

6．2 南湾隧道洞身开挖与支护的多机种协同作业模式

6．3 南湾隧道洞身开挖与支护的多机种协同作业施工效果评价

6．3．1 南湾隧道洞身开挖与支护的机群施工质量评价

6．3．2 南湾隧道洞身开挖与支护的机群施工进度评价

6．3．3 南湾隧道洞身开挖与支护的机群施工成本评价

6．3．4 南湾隧道案例综合评价

6．4 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果