路堑石方液压劈裂机机械化施工技术.doc

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路堑石方液压劈裂机机械化施工技术
一、工程概况
1、项目简介
通灌铁路DT1标段DK47+841~DK47+922、DK48+029～DK48+189、DK49+450～DK49+527段为石质路堑挖方段，包括的工程量有路堑挖石方、片石混凝土挡墙、浆砌片石护面墙、天沟、排水沟等。
桓草线99、100、102、103号铁塔及220KVA电力线路位于上述三段施工作业范围内，在我单位施工准备工作期间,本溪市电力设施保护工作领导小组多次口头和书面通知，要求杜绝电力设施保护区范围内一切形式的爆破作业，并已经停止了施工现场的火工品供应。
为有效解决特殊地段石质路堑挖方段的施工并确保紧邻重要设施的安全，采用液压劈裂机进行机械化施工。
2、工程数量
主要工程量包括：
石方机械开挖5000m3,片石混凝土挡墙7987m3，浆砌片石护面墙1234m3，天沟541m3，排水沟2959m3。
3、安全、质量、工期目标
⑴安全目标
投标承诺的安全目标。
确保电力设施等运营安全。
⑵质量目标
质量目标：分项工程一次检验合格率100％，项目竣工验收综合评分达到交通部优良工程标准，并满足业主创优规划。
⑶工期目标
工期目标:2010年6月9日开工，2011年6月30日完工，总工期13个月。
二、施工方案
1、总体施工方案
单边坡路堑的开挖采用纵断面开挖;双边坡路堑的开挖采用横断面开挖；高边坡深路堑，采取从堑顶自上而下，顺设计边坡线分级开挖,分级支挡防护。
破碎软弱岩层采用挖掘机逐层顺坡开挖；较硬基岩、弱风化石采用液压凿岩机凿岩，液压劈裂机劈裂，挖掘机开挖。
边坡及个别欠挖部分，采用液压凿岩机凿岩，液压劈裂机劈裂，挖掘机开挖。
路堑开挖前,首先完成排水系统，作好堑顶截、排水。临时排水设施应与原有排水系统及永久性排水设施相结合.按照“永临结合”的原则对临时排水设施进行周密规划，避免积水冲刷边坡、浸泡边坡坡脚和雨季对已成边坡的冲刷，并于路堑开挖施工前完成所有临时截、排水设施的施工，保持边坡的稳定。
路堑开挖、基床处理、排水系统和弃土等，应根据地形、地质、气象、水文实际情况合理安排施工。
2、施工顺序
段落施工顺序为:DK48+029～DK48+189→DK47+841～DK47+922→DK49+450～DK49+527.
DK48+029～DK48+189段由两端向中间施工，作业面提供后立即开展防护工程施工。
DK47+841～DK47+922段由两端向中间施工，作业面提供后立即开展防护工程施工。
DK49+450～DK49+527段由大里程向小里程方向施工,作业面提供后立即开展防护工程施工.
结构物施工顺序：人工开挖天沟→机械逐级开挖护面墙→机械开挖片石混凝土挡墙→片石混凝土挡墙混凝土浇筑→挡墙顶安全防护→砌筑护面墙。
3、组织机构
为保证施工总体目标的实现,加强施工现场的组织指挥和管理，成立路堑石方机械开挖领导小组，由项目经理和书记任组长，项目部总工、分管防护工程的副经理、七工区工区长任副组长,项目部各部室、七工区总工、路基、防护、测量、试验主管工程师任组员，拌和站配合。
作业层设专业施工队共6支，分别为路基队、机械队、防护一队、防护二队、防护三队、防护四队，配备各类管理及技术人员30人，劳动力350人,其中技术工种220人。
路基队负责土石方装车、运输、摊铺、碾压成型；
机械队负责便道修筑、土石方开挖，设备养护、维修；
防护一队负责DK47+841～DK47+922段防护及排水工程施工；
防护二队负责DK48+029~DK48+189段防护及排水工程施工；
防护三队负责DK49+450～DK49+527段小里程方向防护及排水工程施工；
防护四队负责DK49+450～DK49+527段大里程方向防护及排水工程施工。
各施工队按专业和工程量划分若干个作业工班。
4、设备配置
主要设备配置表
设备名称
型号、
产地国
功率、容积 、吨位
单位
数 量（台)
现在
何处
合计
自有
租赁
新购
平地机
PY180
天津
136KW
台
1
1

现场
推土机
TY220
山推
162KW
台
1
1

现场
推土机
T180A
郑工
147KW
台
1
1

现场
振动压路机
YZ18
洛阳
18T
台
1
1

现场
振动压路机
YZ25
徐工
25T
台
1
1

现场
挖掘机
PC220—6
小松
1.4m3
台
2
2

现场
挖掘机
PC400—6
小松
1。4m3
台
2
2

现场
装载机
ZL50B
柳州
2。56m3
台
2
2

现场
自卸车
ND3320S
北方奔驰
20T
台
6
6

现场
自卸车
沃尔沃
荷兰
20T
台
6
6

现场
自卸车
斯太尔
青岛
19T
台
20
20

现场
空压机
LW22/7—X
柳州
22m3/min
台
4
4

现场
空压机
L-22/7
柳州
22m3/min
台
3
3

现场
发电机

台
2
2

现场
凿岩机

台
6
6

现场
液压劈裂机
QLP-44
600T(分裂力）
台
6

6
采购
洒水车

10000L
台
1
1

现场
汽车吊

25T
台
4
4

现场
三、施工方法、施工工艺
1、劈裂机施工
液压劈裂机由液压泵站和分裂器两大部分组成。由泵站输出的超高压液压油为工作动力，并经机械放大后即可使被分裂物体按预定方向裂开。
⑴选择具有凌空面的岩石或具有夹层的岩石部分优先拆除依次向岩层中心推进；
⑵打孔:首先在岩石上用风枪钻孔，每间隔1米垂直打孔,孔距40～60cm 、孔深55cm以上时，孔径采用42cm的钻头；
⑶插入劈裂枪，将岩石分裂，破坏岩层结构后采用挖机清渣；
⑷清渣：用挖机等机械设备快速清渣，在个别岩石经分裂机分裂后仍很紧，挖机无法装运时，人工撬松，风镐进行敲击，可迅速破碎岩石.

劈裂枪现场作业
2、路堑机械化施工主要技术措施
⑴施工准备
必须根据工程的特点、进度要求，编制施工组织设计、施工工艺和工序质量控制措施，合理安排施工力量,从技术、物资、人力和组织等方面为路基施工创造条件.
⑵施工图审核
接到施工图后组织审核.充分了解设计意图，核对地形、地貌和施工断面.对弃土堆置地点进行核查。
⑶现场调查
施工前对施工范围内的水文地质、建筑物、障碍物及池塘、坑穴等进行调查；对阻碍施工的建（构)筑物、地上及地下有关的管线(包括电力、通信线、给排水管道等）、树木、坟墓等要取得详细资料。并安排拆除或搬迁。经现场调查红线外有220KVA电力线路，施工中需引起高度重视。
⑷测量放样
施工前应首先进行施工测量放样，确定路堑施工的开挖线、开挖深度等指标。
⑸设置排水沟
开挖前庆先做好堑顶截排水设施，堑顶为土质或有软弱排水夹层的岩石时，天沟应及时铺砌或采取其它防渗措施。
⑹施工方案的确定
路堑施工可按地形、土质状况、断面形状、路堑长度、施工季节和环境保护要求。并结合土方调配选用适当方式施工，编制施工组织设计、施工工艺设计、工序质量控制设计和作业指导书。
⑺安全检查
路堑施工前对坡顶、坡面的危石、裂缝等其它不稳定情况进行检查，并根据情况采取措施妥善处理，保证施工安全。路堑施工时自上而下分层进行，禁止出现掏底施工。
3、施工工艺
分段分层开挖
弃土堆土
纵向调配
横向分层
基床底层填筑施工
场地排水
坡度控制
纵向分段
堆场设置
台阶划分
坡面防护
坡面修整
开挖天沟、截水
沟，并铺砌
清理地表
施工准备
开挖方案确定
中、边桩测设
按设计要求进行地基处理
达到基床底层顶面以下设计标高后，进行地基核查
不合格
合格

路堑施工工艺框图
四、施工进度计划
本工程的施工共分三个阶段，第一阶段为准备阶段，主要包括筑施工便道、场地清理和平整、架设临时电力线路、施工图纸到位及图纸会审、专项施工方案的编制及审批、各专业施工队伍人员进场、临时占地、防护设施的安设等。
第二阶段为实施阶段，主要包括路基及防护工程的实施，专项资金的落实等;
第三阶段为收尾阶段，主要包括工程量验收，临时防护设施的拆除、现场清理、内业资料整理等，为竣工验收做好准备.
五、安全保证措施
（1）路堑施工应自上而下进行，严禁掏底开挖。
（2）施工时应定期对坡面、坡顶的稳定情况进行检查，发现异常现象应立即处理。
（3）分层开挖时，作业面应相互错开，严禁重叠作业。
（4)严禁在松动危石下方作业、休息和存放机具。
（5）路堑施工危及运输道路及建(构）筑物时，应采取安全防护措施.对高压线铁塔采取围栏的形式进行防护,并悬挂安全标识，施工时安排专人值守。
（6)高处作业必须系安全带，安全带应挂在牢固的物件上，严禁在一个物件上拴挂几根安全带或一根安全绳上拴几个人;临边作业应设置防护围栏和安全网；悬空作业应有可靠的安全防护设施。
(7）在路堑内高陡斜坡地段作业，应采取相应的安全技术措施.
（8）弃土时不应影响路堑边坡和弃土堆的稳定。严禁在泥石流沟堆弃土石。

近年来，悬臂式掘进机的发展趋势是：切割功率不断加大，生产能力和切割硬度不断提高，可切割120 MPa的岩石，设计生产能力达500 m3/h以上；截割、装载、履带行走等机构进一步改进，使用范围进一步拓宽，除应用于煤矿外,已经广泛应用于地下工程和隧道施工；采用微机工况监测监控技术和截割断面形状自动控制技术，自动化程度大幅度提高；增设顶板和煤壁锚杆钻机,实现掘锚一体化功能。
以煤巷掘进机为主的机械化作业线
采用掘进机掘进煤巷，必须有一套与之相适应的机械运输设备,它们相互配置形成一条机械化作业线，这是加快煤巷掘进速度和提高劳动生产率的有效途径。目前常用的,煤巷施工机械化作业线有以下几种。
（1）掘进机－链板输送机机械化作业线
该作业线的主要设备是煤巷掘进机和链板输送机。掘进机截割下来的煤(岩）通过装载机构经胶带转载机卸给其下方的链板输送机，经链板输送机再卸载到煤仓或其他运输设备上，这样可以保证截割下来的煤不间断地运出。掘进机向前掘进一段距离后，链板运输机即在停机支护的时间接长一段.因此，该作业线虽然在掘进工作时能连续运输，但由于需频繁接长链板机仍然存在间断运输问题，而且劳动强度大，占用人员较多的问题，该作业线主要适用于巷道坡度变化大、巷道长度较短的条件。
(2）掘进机－胶带转载机－链板输送机机械化作业线
与前一作业线相比，在掘进机后面增加一台胶带转载机，在掘进延长过程中通过可伸缩胶带的延伸而满足出煤运输需要，可减少链板输送机的接长次数。由于一般胶带转载机机头安装占用时间较长，因此该作业线适用于巷道较长的条件。
以上两种煤巷掘进机械化作业线均需要解决材料和设备的运输问题。当采用掘进机－链板输送机机械化作业线时，运输机占用巷道断面较少可沿巷帮布置,且该作业线一般都在短距离巷道掘进时采用，当辅助运输量较小时（如采用锚杆支护的巷道）,由人工运输至工作面,运输量较大时则需铺道运输(如采用架棚支护的巷道）.当采用掘进机－胶带转载机－链板输送机机械化作业线时，由于胶带运输机占用巷道空间较大,辅助运输较为困难，在双巷齐头并进时可两巷集中从一条巷道的胶带机出煤，另一条巷道作为辅助运输巷道；当巷道为单巷掘进时,辅助运输很难解决，可以通过增大巷道断面,铺道运输或采用单轨吊运输加以解决。
（3）掘进机－可伸缩双向胶带输送机机械化作业线
该作业线的主要设备是煤巷掘进机和可伸缩双向胶带输送机，设备布置如图1所示。掘进机切割下来的煤经装运机构、桥式转载机、可伸缩双向胶带输送机再卸至其他运输设备上，胶带输送机上胶带向外运煤的同时，下胶带能同时向工作面运送材料，使上胶带出煤和下胶带进料形成一个运输系统，可简化辅助运料系统.为减少接长辅助时间，胶带可储存100 m的长度.为了适应桥式胶带转载机与可伸缩胶带输送机搭接长度的要求，可伸缩胶带输送机的外段胶带输送机机尾长度必须延长12～15 m。掘进工作面延长胶带输送机的方法，见图2(a)所示。掘进机在工作面向前掘进到桥式转载机的最大搭接长度以后,掘进机后退使其尾部与可伸缩胶带输送机尾部连接，同时将可伸缩胶带输送机的外段胶带输送机尾部与中间架部分的连接装置脱开，如图2（b）所示.通过掘进机前移，将外段胶带输送机尾部拖前12～15 m,使外段胶带输送机尾部与中间架之间留12～15 m的间隔空间，如图2（c）所示。并在预留的间隔空间中进行中间架的组装工作。
这种机械化作业线的主要特点是：可充分发挥掘进机的生产效率，切割、装载、运输生产能力大，掘进速度快，上胶带出煤、下胶带运料,胶带延长速度快，每延长12 m胶带仅需30 min，进行永久支护时即可接长胶带，掘进循环时间短.该作业线在巷道长度大于600 m时优越性更为明显，其缺点是下胶带运输材料安全系数小、事故隐患多，容易造成一些安全事故。

图1 掘进机－可伸缩胶带输送机机械化作业线设备布置图
1-—掘进机;2-—转载机;3-—伸缩风筒；4-—胶带机机尾滑道；5--除尘风机；
6——可伸缩胶带输送机;7-—锚杆钻机
开滦矿区钱家营矿采用AM－50掘进机，配备SDJ－44型可伸缩胶带运辅机和SGW－40T型刮板输送机，创造了在断面为10。4 m2的半煤岩巷道中单孔月进尺l434 m和煤巷单孔月进2211.2 m的好成绩。

图2 伸缩式胶带输送机延长方法
1-—桥式转载机；2——外段胶带输送机尾部;3——可伸缩胶带输送机的中间架；
（a）胶带延长顺序Ⅰ；(b）胶带延长顺序Ⅱ；（c）胶带延长顺序Ⅲ
（4)煤巷掘进机－仓式（梭式）列车机械化作业线
该作业线由煤巷掘进机、仓式（梭式）列车和牵引绞车(或防爆机车）等几部分组成.掘进机截割下来的煤（岩)经装载机构、胶带转载机卸载于仓式（棱式）列车内，然后用绞车或电机车将仓式（棱式）列车拉到卸载地点卸载.
该作业线最大优点是可将一个截割循环中截落的煤、岩一次运走；其不足之处是该机械化作业线不能平行作业，使掘进机效率不能充分发挥，另外,采用绞车牵引仓式（梭式）列车灵活性较差，特别是在运距较长情况下可影响掘进机效能的发挥，在实际生产中最好采用防爆机车牵引。该作业线适用于装卸地点距离较短的巷道，井下必须有卸载站。山西大同矿区大斗沟矿，采用美国的12CMll－9BUN型掘进机，配备10SZZ－40BUN型梭车，掘进煤巷的最高月进尺达2405。7 m.

机载锚杆钻机
机载锚杆钻机
用途： 该产品适用于煤矿机掘巷道的锚杆支护，与掘进机一起共同完成掘锚作业.
结构: 该钻机由钻架、钻臂、滑台、滑道四大部件及配套液压系统、电气系统等组成，采用全液压传动。
特点： 配套简便,对掘进机的改制量很小,不干扰掘进机的运动和截割、装载作业功能；单独配置泵站,使其具有独自的动力系统和运动功能，方便生产厂家直接检验出厂和现场配套； 及时支护空顶区； 锚杆机对称布置，能方便进行成组钻孔；可实现全方位钻孔 , 特别适用于肩角锚杆和高位帮锚杆施工.
技术参数：
适应巷道端面：拱形、矩形、梯形；配套掘进机型号: S100 、 S150 、 EBJ—120TP 等；
适应巷道尺寸：巷高： 3000—3500mm ；巷宽： 3600-4500mm ；扭矩: 200Nm ；额定转速： 400r/min ；
推进力： 9-20KN ；液压系统压力： 16MPa ；电机功率： 22KW ；水压： 0。2—2MPa ；
配套后整机高度：(包括掘进机）约 2500mm 左右。（配套 S100 型时）

立井施工机械化配置
立井施工机械化配置：深孔光暴、锚喷支护、凿岩钻架、0.6立方抓岩机、6立方大吊桶、自动翻矸、大型凿井专用提升机、大吨位凿井绞车、V型凿井井架、高3—4米金属整体液压脱模模板、混凝土输送管、高扬程吊泵、千米激光指向仪、注浆堵水打干井等凿井设备与技术。
立井井筒掘进前,先在井口安装凿井井架,在井架上安装天轮平台和卸矸平台。同时进行井筒锁口施工，安设封口盘、固定盘和吊盘。另外在井口四周安装好凿井提升机、凿井绞车,建造压风机房和通风机房以及混凝土搅拌站.竖井是垂直向下掘进的，大量施工设备、管线都要悬挂在井筒内，且随工作面的推进而下放或接长。。
竖井抓岩机械有中心回转抓岩机【HZ型】、环形轨道式抓岩机【HH型】、靠壁式抓岩机【HK型】、钢丝绳悬吊式抓岩机【HS型】。采用哪种机型须根据生产力的计算、井筒类型以及斗容积，根据井筒的深度、井筒直径、围岩稳定性、井架规格以及其它设备配套性选择。凿井设备的布置包括天轮平台布置、井内布置和地面提绞布置3个方面。布置合理有序与否将直接影响立井施工速度、安全和经济性。最重点的布置是提升吊桶和竖井抓渣机的布置。凿井井架有亭式钢管架6个型号I型、II型、III型、IV型以及新IV型、新V型.
HZ型中心回转抓渣机一般适用于4—6米的井筒直径，井深300-900米的井筒。它与FJD—6型伞钻和2—6立方吊桶配套使用为宜.环形轨道式抓岩机不如中心回转抓岩机安装拆迁方便。环形轨道式抓岩机适用于大型井筒，要求井筒直径在6米以上，可选用单斗HH-6型抓岩机。靠壁式抓岩机多用在岩石坚硬稳定的金属矿山。长绳悬吊抓岩机只适用于浅立井施工，一般在50-200米之内。
随着立井深井工程的增加和重型凿岩设备的发展使用，急需解决大吨位凿井绞车,改进技术特征，增加卷筒的容绳量.改革井内设备、管路悬吊方式,积极推广管线吊挂【井壁固定】技术,完善固定卡具，解决保证混凝土输送管垂直的接头形式，实现凿井管路全部井内吊挂，开发高强轻型管路，实现管路自身悬吊，取消悬吊钢丝绳吊管和单绳悬吊双管,双绳悬吊多路管道，减少井内悬吊钢丝绳和地面凿井绞车的数量.从根本上改变井架结构和井口设施，使之适用高速提升、大型凿井设备的进出和吊放,以及采用立井轨道曲轨提升翻卸吊桶，发展可移动式凿井设备以减少设备安装与拆迁的时间。凿井实现全盘机械化和自动化不需要人员下井，安全程度高,施工速度快，低成本掘进的效果。