基于多臂凿岩台车和湿喷机组的公路隧道施工机械化作业模式研究

摘要

随着我国交通建设事业的不断的发展，公路隧道建设也逐渐发生着变化，其建设方式迫切需要向机械化施工模式转变。近年来随着对隧道机械化施工技术的深入研究，已开始推出了一些新设备和新工艺。
　　在我国，机械化施工中的机械产品研发、技术理论创新、设备应用等方面还处于初级阶段，对隧道机械性能配置和新产品、新技术的研究并不深入。为促进新设备的使用、新工艺的研究和推广，提高隧道建设机械化水平，有必要对新设备的作业模式、隧道机械的性能配置和施工工艺进行深入研究。
　　本论文针对这一问题，以国内某山岭公路隧道建设工程为试验对象，对以采用电脑凿岩台车和大型湿喷机组为基础的隧道机群施工作业模式、机群施工系统特性、机械性能配置等方面展开探索和研究。
　　以目前常用的隧道新奥法施工技术和施工机械为基础，确定了公路隧道洞身开挖与支护机械化施工工艺过程。根据隧道设备选型原则和施工技术要求，对机械选型方法和影响因素进行了分析;结合隧道施工中常用主要机械的结构特点和使用性能，提出了以电脑凿岩台车和湿喷机为主要施工机械的单机施工作业模式。对隧道洞身开挖与支护机群施工系统进行划分，经分析得出存在包容制约关系的各施工子系统之间互相影响。
　　通过对施工现场的数据统计分析，运用数理统计和随机服务理论对单机作业特性和机群施工系统工作特性进行研究，发现各单机作业特性分别符合特定的某种概率分布，并可以分析各机群施工子系统的运行状态。
　　根据隧道洞身开挖与支护机群施工过程和机械化作业模式中的主要影响控制因素，建立了以施工系统运行状态、机械效率、进度、质量和成本作为评价机群作业模式指标的评价体系。通过对隧道洞身开挖与支护施工机群组成和机群施工配置原则的分析，得出了机群施工静态配置和动态配置方法，静态配置主要是施工机械的初始配置，动态配置是用于指导隧道施工技术、环境条件发生变化时机械配置的动态调整。进而可以以机群配置方法来指导隧道机械化施工作业。

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

1．3 本文研究内容

第二章 公路隧道洞身开挖与支护机械化施工作业综述

2．1 公路隧道施工方案的选择

2．1．1 隧道施工方法

2．1．2 公路隧道开挖与支护方式

2．1．3 公路隧道施工方案的选择

2．2 公路隧道机械化施工特点

2．3 公路隧道洞身开挖与支护施工作业过程

2．3．1 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机械化作业模式

3．1 选择施工机械的原则

3．1．1 选择施工机械的一般原则

3．1．2 机械配套的基本原则

3．2 公路隧道施工机械的选择方法

3．2．1 公路隧道施工机械选择的影响因素

3．2．2 选型配套的优化方法

3．3 公路隧道施工机械的特性与单机作业模式

3．3．1 开挖设备的结构特点和性能

3．3．2 电脑凿岩台车的作业模式

3．3．3 出渣设备及作业模式

3．3．4 支护设备的结构特点和-陛能

3．3．5 湿喷机的作业模式

3．4 公路隧道洞身开挖与支护机群施工作业模式

3．4．1 机群施工系统的划分

3．4．2 隧道洞身开挖施工系统机群作业模式分析

3．4．3 隧道洞身湿喷支护施工系统机群作业模式分析

3．4．4 隧道洞身开挖与支护机群施工系统分析

3．5 本章小结

第四章 机械化作业模式下的单机运行规律及机群工作特性

4．1 单机作业特性

4．1．1 电脑凿岩台车作业特性

4．1．2 装载机作业特性

4．1．3 自卸汽车作业特性

4．1．4 水泥混凝土搅拌机作业特性

4．1．5 混凝土搅拌输送车作业特性

4．1．6 湿喷机作业特性

4．2 隧道洞身开挖与支护机群施工系统的工作特性

4．2．1 开挖施工系统排队及概率分析

4．2．2 出渣子系统排队及概率分析

4．2．3 搅拌子系统排队及概率分析

4．2．4 湿喷子系统排队及概率分析

4．2．5 开挖施工系统与支护施工系统的关系

4．3 本章小结

第五章 隧道洞身开挖与支护机械化作业模式的评价指标

5．1 隧道开挖与支护施工系统运行状态指标

5．2 隧道开挖与支护施工机械联合作业系数指标

5．3 隧道开挖与支护施工质量指标

5．4 隧道开挖与支护施工进度指标

5．5 隧道开挖与支护施工费用成本指标

5．6 本章小结

第六章 隧道洞身开挖与支护机群施工配置

6．1 隧道机械化开挖与支护施工机群组成

6．2 隧道开挖与支护机群施工静态配置

6．2．1 机群施工静态配置的基本原则

6．2．2 机群施工静态配置方法

6．3 隧道开挖与支护机群施工动态配置

6．3．1 机群施工系统运行状态的影响因素

6．3．2 机群施工动态配置主要内容

6．4 本章小结

第七章 工程实例分析与评价

7．1 工程简介

7．2 连江口隧道洞身开挖与支护机械化作业模式

7．3 连江口隧道洞身开挖与支护机械化作业模式评价

7．3．1 隧道洞身开挖与支护机械化作业系统运行状态指标

7．3．2 隧道洞身开挖与支护机群施工机械联合作业系数指标

7．3．3 隧道洞身开挖与支护机械化作业质量指标

7．3．4 隧道洞身开挖与支护机械化作业进度指标

7．3．5 隧道洞身开挖与支护机械化作业费用成本指标

7．3．6 工程实例综合评价

7．4 本章小结

第八章 结论与展望

8．1 主要结论

8．2 展望

致谢

参考文献

在校期间发表的论著及取得的科研成果