隧道施工人员组织和机械设备配置(汇编)

（乔红彦）

中铁^一局渝万铁路土建 6标项目二分部

二O—四年七月 重庆万州

隧道施工人员组织和机械设备配置

一、工程概况

渝万二分部起止里程为

D1K226+993.1g D1K239+982线路全长

12.977km,其中隧道7座，合计11.200km,隧道占比为86.3%,共需要 开设 11 个

掌子面进行掘进， 点多面大， 工期比较紧， 为满足施工技术要 求,确保施工质量和人身安全,需要根据工期进度合理安排隧道的施工 人员组织和机械设备的配置,做到配置先进,安全可靠,节能环保。

根据设计图纸，渝万铁路设计时速为 250km,有效净空面积92 m

2

, 线间距

4.6m,围岩级别为皿〜V级。以W级围岩为例，开挖净宽14.22m, 净高12.23m (未计沉降量)，每断面土石方为141n3，断面较大，按照设 计，采用上下台阶法

开挖。通用的双线铁路隧道月进度指标为皿级 120m w级70m v级40m我们将按照这个指标进行计算分析和资源配置。

高速铁路隧道大部分属于山岭隧道， 一般均是采用钻爆法施工。 钻 爆法对地质条件适应性强、开挖成本低，特别适合于坚硬岩石隧道、破 碎岩石隧道及大量短隧道的施工，所以是隧道掘进的主要手段。和掘进 机施工法相比，钻爆法具有以下优点：①适用范围广；②设备资源投入 少，施工准备期短；③围岩及地质变化后能及时调整；④施工组织管理 相对单纯。

二、配置原则 隧道施工机械配置应根据隧道长度、断面大小、辅助坑道设置、地 质条件、施工方法、工期要求等综合因素进行配置,需满足以下原则

( 1 )施工机械配置须与施工方法相配套,与施工工期相适应； (2)

生产能力应大于均衡施工能力, 于施工进度指标要求

(3) 施工机械配置应注重科学发挥机械的总体效率； ( 4)施工机械应有备用设备；

( 5)优选排污达标、噪音小的机械。进入隧道施工的机械,尽可能 的优先选用电力机械

(6)隧道施工机械管理人员应进行专门培训， 特种机械操作持证上

施工机械配置的均衡施工能力 大

岗。 三、超前钻探

在进行隧道开挖之前，须进行超前地质预报，像

TSR地质雷达、

红外线等，再探明前方的地质情况后方可进行开挖作业。施工单位需要 进行的是© 75mn超前水平钻探，要求每次钻探长度 30m,搭接5m渝万 线需要一台专用的地质钻机进行钻孔作业，我们选用的是

RPD-180CBR

多功能快速钻机，他可以进行管棚施工、注浆改良地质、锚固岩体等施 工,其钻进速度》5m/h,钻完30m需要6小时，加上转场2个小时，一天 可以钻设2个隧道掌子面，能够满足全线所有隧道的施工需求。

表3超前钻探配置表 序号 1 2 3 4 机械(工种) 地质钻机 规格型号 RPD-180CBR 单位 台 台 个 个 数量 1 备注 全线共用 平板车 操作工人 司机 1 3 1 平板车司机 四、通风供电配置

在隧道开挖之前，我们需要根据洞口的地形地貌修建空压机房、变 压器房，高山水池，还得在洞口安装风机，为洞内作业提供必需的风水 电，满足人员、机械的呼吸与工作需求。我们以太平寨隧道出口为例进 行风水电配置的简要介绍。

4.1空压机站配置

空压机站的生产能力，如果按照隧道 1.5km的计算值为17m3，那他 需要5台4L(1)-20/8型空压机串联，其排气压力为 0.8Mpa,排气量为 20 m3/min，一般情况下是1台空压机配置4〜6把YT-28型凿岩机(即 大家俗话说的风，每分钟耗风量 3.3〜4.9 m3,),最多可同时带动30 台风同时作业，考虑人员、机械的合理高效率利用，现场配置20把风 ，4〜5台空压机即可满足需求。在隧道施工中，YT-28型凿岩机使用 非常广泛，其以效率高，吹洗炮孔功能强，转钎力矩大而优于同类产品。

空压机生产的压缩空气压力一般在

0.7〜0.8MPa为保证工作风压

不小于0.5 MPa则钢管终端的风压不得小于 0.6 MPa即钢管风压损失 不得超过0.1 ~0.2 MPa选择钢管直径，我们一般采用的是 20cm钢管。

4.2通风设备配置

在进行风机购置安装前，我们需要先进行计算，按照以下四种情形 取最大值算风量

（1） 按洞内同时工作的最多人数计算风量，通常 足需求；

（2） 按同时爆破的最多炸药计算风量，大部分隧道采用压入式通风， 通常1300n3/min能满足需求；

（3） 按内燃机作业废弃稀释的需要计算风量，通常 满足需求；

200 m3/min能满

1500n3/min能

⑷ 按洞内最小风速计算，这个值一般比较小，1000n3/min即可让 施工

人员正常工作；

算上漏风和摩阻系数，根据前面的计算结果，只要是风机在正常情 况下能够提供2000n$/min的新鲜空气就可以满足隧道施工所有机械人 员的正常需求，我们常见的2*110KW的风机参数如下，可以满足一般隧 道的施工需求

表4-1 轴流风机的参数 名称 型号 速度(r/mi n ) 高速 轴流风 机 SDFc)-N°12.5 中速 低速 拉链式 软风管 PVC^ 1000 伽 技术参数 风压（Pa） 1378—5355 629—2445 355—1375 风量(mf/min ) 1550—2912 1052—1968 840—1475 功率（KW） 110 X 2 34 X 2 16 X 2 平均百米漏风率 0.015，摩阻系数0.02，每节长度20m/节或10m/节 （20m/节占75鳩上）。 4.3供电配置

隧道施工供电，包括生产用电（含电动机机械用电和施工照明用电） 及生活用电等。施工供电首先要确定总用电量，以便选用合适的发电机、 变压器、各类配电开关设备和线路导线，以做到安全、可靠地供电、节 约用电、减少投资等。

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根据实践经验表明，确定施工现场总用电量时，并不能简单地将所 有用电设备的容量相加，因为实际生产中，并非所有电动设备都同时工 作，并且处于工作状态的用电设备也不是都在额定工作状态。对于中小 隧道（隧道长度在

2km以下），可用400/230V三相四线系统两端送电， 选用的导线断面应使末

端电压降不超过

10%对于长隧道，如洞内用电

设备不多，在选用经济合理的导线断面后，末端电压降未超过允许范围 时，仍可按上述规定办，否则应采用6-10KV高压送电。在线路不远处有 15KV的农用电可以接入，我们采用 800KVA变压器一个进行变压处理后 送入隧道，以满足施工需求，铝线采用 240mm

表4-2 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 机械（工种） 空压机 凿岩机 钢管 轴流风机 PVC风管 变压器 铝线 通风风供电配置表 单位 台 台 米 台 米 台 m 人 数量 4〜5 规格型号 4L⑴-20/8 YT28 20cm SDFC)-N?12.5 ①1000伽 800KVA 240mm 备注 每洞口 20 〜30 按需 1 按需 1 按需 电工、机修工 2 五、开挖资源配置

根据钻爆设计，考虑最小抵抗线、周边眼间距、装药的不耦合系数 后，我们可以计算得出上台阶炮眼皿级围岩

157个，W级围岩161个，

V级围岩177个，下台阶炮眼皿级围岩个，W级围岩95个，V级围 岩99

个。我们按照炮眼数量最多的V级围岩 177个来进行计算。

简易钻眼台架 YT28 凿岩机

图中是隧道施工常见的简易钻和 YT28气腿式凿岩机，我们从上台阶 的简易钻眼台架可以看出，它是分三层的，顶层可容纳 6台凿岩机，中 间层4台，下层6台，同时最多可容纳16台凿岩机进行工作，每台凿岩 机配置1个工人。凿岩机各级围岩钻设炮眼所需时间见表 4-3;

表4-3 围岩（上台阶） 川级围岩 月进度 120 70 40 凿岩机效率计算 炮眼数量 157 161 177 炮眼深度 3.3 3 1.8 耗时（min） 260 240 160 W级围岩 V级围岩 按照前面空压机站的计算，我们每台空压机可同时带 6台风，在

上台阶只用了 16把风，所以可以同时进行下台阶和仰拱的炮眼钻设。 爆破完成后，需要进行装渣运输。装碴机械的选择应使之能在开挖 断面内高效作业，并和运输机械相匹配，灵活方便，污染小，维修费用 低。出碴量应为开挖后的松散碴体积，装碴数量可按下式计算（理论计 算）:

V=R< p X SXL

式中：V—单循环爆破后石碴数量，m3;

R—岩体膨胀系数，一般情况下皿级围岩

围岩1.7 ;

1.3 ,W级围岩1.6 ,^级

P —为超挖系数，一般采用1.15〜1.25，我们这里取中间值1.2 ; L—为

设计循环进尺，m;

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s—开挖断面面积，川;

表4-3 围岩（上台阶） 川级围岩 进尺（m） 3.3 3 1.8 出碴方量计算 膨胀系数R 1.3 1.6 1.7 断面面积 68.5 70.5 74.4 出碴量（m3） 352.6 406.1 273.2 W级围岩 V级围岩 运输设备的配套应首先考虑隧道施工环境的要求，根据技术条件与 经济条件选择设备的型号，在满足施工环境要求的前提下应尽可能地选 择运输方量较大的运输设备；在数量确定上应保证装碴设备随时保持装 碴作业，不能出现装碴设备等车现象。根据本项目工程实际情况，隧道 洞内出碴采用无轨运输方式，2m3ZL40型轮胎式装载机装碴，自卸汽车 运碴至弃碴场。隧道施工供电，包括生产用电（含电动机机械用电和施工 照明用电）及生活用电等。 施工供电首先要确定总用电量，以便选用合

适的发电机、变压器、各类配电开关设备和线路导线，以做到安全、可 靠地供电、节约用电、减少投资等。

按照W级围岩406nS的出碴量，我们来计算需要多少的装载机和自 卸车配合。装载机的斗容量为2m3,工作循环时间20s,考虑必须的休息 和低负荷工作时间，每小时可装载

130n$。如果在2小时内把碴装上自

卸车运出隧道，则需要2台2n3ZL40型轮胎式装载机。

我们一般采用的是20 m3的自卸车进行出碴作业，考虑松散系数， 实际每车可装16 m3。他的作业时间由装车时间t1，负荷运输时间t2 , 空返时间t3组成，分别计算如下

2辆装载机装满1车需要时间的时间t仁20*60/（2*130）=9nin ;

从隧道到碴场按照2km计算，时速按20km/h计算，则 t2=2/20=10min ; 空返时间t3，时速按30km/h计算，则t2=2/30=7min ; 考虑中间可能出现的等待和卸车时间5min ,贝S t总

=9+10+7+5=31mir。

贝卩出碴406n3需要车辆数=406/20=26辆,考虑在3小时内把碴出完， 则需要 26*31/（3*60）=4.8 辆=5 辆

另需要配置一台挖掘机进行找顶排险和仰拱出碴，一般选择 上的挖掘机，并配置1个破碎头，进行欠挖的开凿。

表4-4开挖资源表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 机械（工种） 凿岩机 225以

规格型号 YT28 单位 台 人 个 数量 备注 20 〜30 1 16 〜25 1 爆破员 风班 挖掘机 装载机 225以上 2mBZL40 台 台 个 带破碎头 机械司机 自卸车 2 3 特种作业人员 20 m3 台 个 5 5 汽车司机 五、初支配置

隧道初期支护，包括喷射混凝土、挂钢筋网、立架、锚杆钻设与注 浆，涉及到的机械设备和人员比较多，在施工过程中须合理配置，高效 率的施工，杜绝出现人等机、机等料、或者机械低负荷工作的情况发生。

喷射混凝土采用的是湿喷机，比较好的是成都中铁岩锋

TK500型，

每小时能够喷射混凝土 5m3, 一般要求在3小时内把混凝土喷射完，则 需要

30.1/5/3=2台湿喷机，配合工人按照每台3人计算则需要6人。若 是下台阶两

侧同时进行喷射混凝土作业，则另需增加 工人才能满足需求。

表5-1 围岩（上台阶） 川级围岩 进尺（m） 3.3 3 1.8 混凝土喷射量计算 混凝土厚 0.12 0.25 0.28 延米面积 21.77 22.34 22.74 砼（m3） 15.5 30.1 20.6 1台湿喷机和3个

W级围岩 V级围岩 注：考虑超挖系数 1.2和回弹量50% © 25中空锚杆和© 22砂浆锚杆一般采用 YT28凿岩机进行钻设， 1:1的

水泥浆和M20水泥砂浆均可采用HS-6注浆机，由于每循环需要的 注浆量较少，2台即可满足需求。

表5-2初支资源配置表

序号 1 2 3 4 5 6 机械（工种） 凿岩机 湿喷机 喷砼班 立架班 注浆机 注浆班 规格型号 YT28 岩锋TK500 单位 台 台 个 数量 20 3 15 10 备注 与开挖班共用 HS-6 台 2 6 六、防排水配置

防排水施工主要的工作任务是进行土工布和防水板的挂设，需要制 作一个简易防水板台架来配合施工，上面配置1台卷扬机用以提升材料, 土工布的挂设采用的是射钉，防水板用热熔垫圈与土工布连接，防水 板与防水板搭接则采用爬焊机。等到防水板焊接好后要进行气密性实验。

表6-1防排水源配置表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 机械（工种） 规格型号 简易防水板台架 热合焊接机 单位 台 台 台 数量 1 备注 带卷扬机 2 2 热风焊接机 射钉 把 个 若干 打气筒 1 压力表 个 个 1 检漏器 工人 1 个 3 七、二衬配置

隧道二次衬砌是最后的一个施工环节，所需要的人员和机械设备也 是最多的，他分为模板班、钢筋班、混凝土班。

隧道的钢筋作业与普通房建、桥梁作业的程序差不多，也是需要调 直机、切断机、弯曲机、电焊机等，按需配置钢筋工、电工、机修工， 设备应有备份，防止出现一台机械损坏影响其他机械的正常运转。

隧道二衬钢筋的绑扎是利用防水板简易台架做工作平台，运输采用 的是平板车。钢筋绑扎完成后，即可进行二衬台车的就位、调整，纵向 侧边空处采用小木板封闭。灌注混凝土采用的是混凝土拖式地泵，一般 采用80或者90泵。

表7-1二衬源配置表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 机械（工种） 规格型号 单位 台 台 个 个 个 台 台 数量 备注 二衬台车 混凝土泵 混凝土工 钢筋工 模板工 钢筋调直机 1 1 90KW 8 8 6 2 钢筋弯曲机 1 钢筋切断机 台 台 1 电焊机 3 八、管理辅助人员

如上所述，每个隧道队伍在正常施工情况下需要大约 100〜110个工 人（包括司机），大型机械设备数十台，管理难度非常大，需要按照班组 设置工班长，分级管理，另须配置电工、实验工、测量工、机修工进行 全隧道的施工管理，还要有厨师、生活车辆等。

表8-1管理辅助配置表 序号 1 2 3 4 5 6 7 机械（工种） 规格型号 单位 个 个 数量 备注 管理人员 电工 8 1 实验工 个 个 2 测量工 机修工 2 个 个 2 厨师 生活车辆 5 台 3 九、总结

隧道施工是一项综合型强、工序繁多，设计到的机械设备、人员非 常的多，在施工过程中要精心组织，合理搭配，才能报按照进度指标保 质保量高效率的进行施工。应该值得注意的是施工通风，它是保证洞内 人员工作安全的重要环节，要控制内燃机进洞数量并采用湿喷混凝土工 艺减少通风压力。随着隧道的延伸，还可在工作面增加射流风机加强通 风。隧道施工机械的选型应从机械整体匹配出发，充分发挥整条作业线的 生产能力，在考虑经济性和适用性的情况下，与施工方法相适应，科学的 施工组织管理可确保生产有序、可控。