隧道工程机械的现状和发展趋势_机械自动化的现状和发展趋势
时间：2019-06-01 03:28:54 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要：随着科技的进步，我国隧道工程的建设日益增多且对工程施工要求也越来越严格。为了从根本上提高我国的隧道工程建设，必须实现隧道工程的机械化。将机械化与施工技术和施工工艺科学的结合，是隧道工程发展的必然趋势，本文主要针对该情况，对隧道工程机械进行了分析，首先介绍了国内外常见的集中隧道施工方法，然后结合实际情况，对常用的隧道工程机械进行了阐述，最后分析了我国隧道工程机械的发展趋势。
关键词：隧道工程；施工方法；工程机械现状；工程机械发展
中图分类号：TU607文献标识码：A文章编号：1673-9671-(2012)042-0208-02
当今我国科技与经济高速发展，机械渗入各个领域，尤其是在隧道工程以及矿山工程中，逐渐的被用于具有危险性的高强度的工作中，成为社会生产生活必不可少的工具。并且新科技、新工艺、新材料的应用促使了我国工程机械的快速发展，逐步实现了设备自动化以及智能化，提高了施工的效率，降低了成本。本文主要以隧道工程为例，介绍了工程机械的应用与发展。随着技术的不断发展和运营的需要，铁路、公路隧道趋势是越修越长、越修越宽，技术越来越难、越复杂。铁路、公路隧道的修建涉及到结构、防排水、岩土、地质、地下水、空气动力、光学、消防、交通工程、自动控制、环境保护、工程机构等多种学科，是综合复合技术，需要多学科进行联合研究、进行攻关。目前，我国铁路、公路隧道修筑技术已有长足的发展，对围岩动态量测反馈分析技术，组合式通风技术，运营交通简易监控技术，新型防水、排水、堵水技术，围岩稳定技术，支护及衬砌结构技术等都有许多成功实例，其中大部分成果已处于国内领先水平，还有一些成果已达到国际先进水平。在大规模的建设过程中，国内隧道建设也暴露出一些不足。
1隧道工程施工方法
1.1钻爆法隧道施工
在钻爆法施工中主要的施工流程为开挖、凿孔及爆破；在工作过程中，要注意支护、通风照明、防尘等。现阶段的钻爆法隧道施工主要采用了新奥法支护、锚喷支护和光面控制爆破，主要采用的机械有：
1）凿岩机械。现在的工程机械已经逐渐的步入了液压化，而且技术趋于成熟。高科技使用到凿岩工程机械中，例如气动凿岩机的基础理论、测试技术的采用，大大的提高了工程机械的性能；现代波动力学、减振、消声和新材料应用，通过改变活塞的几何形状，达到最优能量传递的效果，采取扩大活塞直径等措施，提高了机械的冲击频率以及零件的使用寿命。
2）装渣及运输机械。在隧道工程施工中，工程中出渣作业占了整个掘进作业循环时间的40%，因此对装渣及运输机械的选用是提高掘进工作的重点。
为了满足现在隧道工程的施工要求，适应大断面和全断面开挖的需要，装渣机械正发展高效连续装碴和无轨运输设备，主要有立爪、蟹爪及立蟹爪装碴机、正装侧卸式装载机。
国外的先进运输机械和牵引设备正由有轨向无轨发展，通过隧道装渣系统实现快速施工，提高了工作效率。我国的隧道施工机械发展较国外还不是很成熟，主要的运输车辆有斗车、斗式列车，槽式、梭式矿车，梭式汽车、自卸汽车和胶带输送机等。
1.2现代盾构掘进施工
在现代盾构掘进隧道施工中，主要采用的工程机械是盾构掘进机械。该机械具有一个可以移动的钢结构外壳（盾壳），内装有开挖、排土、拼装和推进等机械装置，采用了液压、机电控制、测控等技术，实现了开挖、支护、衬砌等多种作业的一体化施工，在欧美等国被广泛的使用，其中以德国、美国、日本技术的盾构掘进机械最为先进。
1.3隧道联合掘进施工
隧道联合掘进施工作为一项比较先进的施工技术在国外被广泛的使用，且技术也比较成熟，但是在我国该项技术还没有得到推广。该种施工方法主要采用的工程机械式隧道联合掘进机，采用高压水电和流技术，不仅提高了机械破岩的能力，而且降低了费用，而且该工程机械具有极高的机械性，便于自动化操作，扩大了掘进机的使用范围和使用效率
2隧道工程机械现状
在隧道隧道工程施工中，主要有钻爆法、现代盾构掘进法以及隧道联合掘进法三种施工方法。结合我国的隧道工程施工情况以及施工方法的考量，本文主要介绍现阶段隧道施工中，常用的意大利C6钻机以及小松WA380装载机。
2.1意大利C6钻机
1）意大利C6钻机介绍。意大利C6钻机，即CASAGRANDEC6是一台多功能全液压履带式钻机，该工程机械可用于土层、粘土层、砂石层、岩石层和含水层等各类不同地质进行锚杆、锚索、硬岩破碎、地质钻探、双管钻进、注浆加固操作，以及地下微型桩等深孔的回转冲击和常规回转钻进操作。该机械适用范围广，例如可用于边坡支护、微型挤压桩、硬岩破碎、双管钻进等旋喷，尤其可以用于深孔地质钻探。该工程机械自身配备了专用的分析软件，能够获取隧道前方的准确的围岩状况，并经过安全性等分析确定合适的施工方案。与传统的钻机相比，意大利C6钻机具有很好的自动化能力，较好的环境适应力以及广阔的使用范围，并且该机械钻孔具有深度大，精度高，稳定性强的特点。
2）意大利C6钻机的特性。①适用性。由于C6钻机采用T12006V型的大功率动力头，其机械的转速连续可调，并且设置了高、低速档，可以单独的控制转速，满足了在施工过程中，对于机械不同转速的需求；机械具备的搭载液压冲击锤，满足了施工过程中破碎硬岩的需求；而且该机械可与电脑系统搭载，能够准确的完成监控钻进深度、注浆压力，液压系统流量以及动力头扭矩等的测量工作，能将测量的数据显示在屏幕上，同时进行同步记录，便于了工作人员对隧道施工的了解和决策。该设备具有很好的可扩展性，可打载水泵、泡沫泵、注油器等辅助装置，实现工作隧道的高效率施工；②高效性。意大利C6钻机的钻架主要是有液压油缸控制，钻架前部配有液压伸缩式插块定位机构，且在底盘配置了四个稳定的支腿，这些特点使得C6钻机具有很好的灵活性、较大的钻进角度、较好的地面高差适应性以及较好的钻孔精度。钻架的是高强度箱型结构，动力头在钻架上的有效行程为4米，而且动力头配置看侧移装置，这些技术的采用，降低了钻进施工时的换杆次数，和节约了定位调整时间，大大的提高了工作效率。
2.2小松WA380装载机
在隧道施工中，小松WA380装载机是比较常用的工程机械
之一。
1）工作性能好。该机械具有较好的工作性能，采用2级液压系统，在卸料时，动臂举升过程中，工作装置的油量增加提高举升速度；在进行挖掘、装载工作时，工作装置油量减少，减少的功率分配到驱动轮，提高牵引力，实现了装载工作的高效完成。该机械具有较强的装载能力以及较大的卸载高度。其提高最大铰接销高度达到了4 095毫米，使卸载高度增加，增强了高装载性，使装载作业空间更充分，能够轻易的完成卸料与堆垅作业。具较强的装载能力以及较大的卸载高度。
2）操作简易。该工程机械具有较好的操作性，工作装置采用PPC阀实现控制，PPC阀安装在工作装置控制杆底部，通过连杆与控制杆连接。因此工作人员在操作控制杆的过程中，操作力轻，行程短，提高了操作性。而且没有软轴进行连接，提高了可靠性。该机械使用了电磁式变速箱控制杆，将磁铁安装于变速箱控制杆底部，随着控制杆的操作一起移动，霍尔IC安装于控制开关内集成电路板顶端，与控制杆前后进、速度段处磁铁的位置相对应，共配有七个（F、N、R、1速、2速、3速、4速），在操纵控制杆时，磁信号通过磁铁与控制开关的间隙及开关箱传到集成电路转化为电信号，不用接触可向变速箱控制阀传递电信号，提高了操作性。
3隧道工程机械发展趋势
3.1工程机械的自动化与智能化
随着计算机网络技术的发展，人们开始逐渐的研究利用机械车载计算机辅助土方作业系统技术。主要是通过研究土方机械动力学控制系统，对工程机械的各工作参数进行监测，其中主要利用电子计算机技术，将土方机械的作业工况、作业介质和机器状况进行情况进行分析并反馈给操作人员，让工作人员能够及时的了解施工状况并且做出及时的处理，工程机械中自带的分析和决策程序是工程机械自动化和智能化实现的关键。
3.2工程机械的成套化与系统化
成套化和系统化是工程机械发展的主要趋势和必然趋势。国外许多著名大公司已逐步实现了其产品系列化进程。形成了从微型到特大型不同规格的产品。
与此同时，产品能够通过中央控制室的控制，实现机械各个部分的有机结合和施工工作的协调配合。
总而言之，我国的隧道工程机械水平还比较低，与国外发达国家有很大的一段距离。我们在引进国外先进技术的同时，要注意及时研制与最新施工方法相适应的新型隧道机械，解决我国隧道施工中的难题，促进我国隧道施工的发展。
参考文献
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