搅拌机设计--筑路机械化与施工机械化

第一篇：搅拌机设计--筑路机械化与施工机械化

筑路机械化与施工机械化

Roda Mhcanieyr & Conurtsoitcn Mhceazinaoitn

1999年 第16卷 第2期 Vo1.16 No.2 1999 摘要 在修筑各级公路和城市道路中，双卧轴强 制连续式搅拌机被广泛用于各种级配混合料的搅拌。在介绍了该型搅拌机的结构特点，并对 其搅拌桨叶拌料时的动力与运动进行分析后，较为详实地阐述了搅拌机主要技术参数的确定 方法，以及此设计方法用于稳定土厂拌设备后的实际应用情况。

关键词 稳定土厂拌设备 搅拌机 搅拌桨叶 拌缸 混合料 受力分析

Design of Forced Continuous Mixer with Double Axle

The double axle forced continuous mixer is used in construction of different highway.This paper introduces the structure of the machine, analyzes the mixing oars movement, and expounds the determination of main technical parameters, finally, gives the practical application to stabilized soil mixing plant.Key words: Stabilized Soil Mixing Plant, Mixer, Oar, Mixing Vat, Mixture, Acting Force Analysis 搅拌机结构特点

如图1，搅拌机主要由搅拌装置、拌缸、驱动系统、机架等部分组成。其中搅拌装置由两根 卧轴、搅拌臂、搅拌桨叶等部件组成，如图2。拌缸由壳体、衬板、盖板等部件组成。进料 口设置在拌缸一端盖板的上部，卸料口可设置在拌缸另一端的下部或端部，如图3。

图1 搅拌机结构

图2 搅拌装置结构

图3 拌缸结构 桨叶拌料时的动力与运动分析

拌和时，松散的混合料在桨叶作用下，其动力与运动形态极为复杂。为进行定性分析，将某 一瞬间桨叶对混合料的作用情况简化为图

4、图5所示。

图4 桨叶动力图

图 5 桨叶运动图

2.1 动力分析

如图4所示，设桨叶工作表面对混合料的作用力的合力为F，则混合料对桨叶的反作用力F′=F。F′分解成两分力：沿桨叶工作表面宽度方向的滑移力F1和垂直于桨叶工作 表面的正压力F2。F1、F2按下式计算：

F1=F′sinλ, F2=F′cosλ，式中，λ为桨叶在搅拌轴上的投影与轴中心线夹角。

此外，混合料与桨叶表面作相对运动时，在相对运动表面有一摩擦力Ff。Ff计 算公式为

Ff=F2f，式中，f为混合料与桨叶工作表面的摩擦系数，可查阅《机械设计手册》确定。

从图4可知，当F1-F2f>0时，混合料即沿桨叶工作表面移动；当F1-F2f≤0，即 F1≤F2f时，混合料在桨叶宽度方向不会移动，此时，搅拌机生产率等于0。将F1≤ F2f变换后得：F′ sinλ≤F′ cosλf，即当λ≤arctgf时，桨叶的运动不 能推动混合料沿搅拌轴方向移动。2.2 运动分析

如图5所示，混合料在桨叶的作用下，一方面与桨叶一起作圆周运动，另一方面沿桨叶工作 表面的宽度方向滑动。

混合料沿桨叶工作表面宽度方向的滑动速度v可分解为两个分速度：轴向速度v1和切向速 度v2。图5中各速度计算方法如下：

v1=v cosλ，v2=v sinλ，VL=V-v2=V-v sinλ；

式中：V-桨叶线速度(设计时确定)； VL-混合料的线速度； λ-与动力分析时相同。

将动力与运动综合起来分析，可以得出：当λ一定时(大于arctgf)，V增大→F增大→F1-F2f=F(sinλ-f cosλ)增 大→v增大→v1增大→混合料沿轴向的运动速度加快；反之，V减小→…混合料沿轴向的运 动速度降低。

当V为定值，λ=arctgf～40°时，λ增大→F(sinλ-f cosλ)增大→v增大； 此时，由于v的增大速度比cosλ的减小速度快(经验结论)，v1=v cosλ增大，混 合料沿轴向的运动速度加快。

当V为定值，λ=40°～50°时，λ增大→F(sinλ-f cosλ)增大→v增大；此时，由于v的增大速度与cosλ的减小速度相当，v1=v cosλ基本不变，混合料沿轴向 的运动速度基本不变。

当V为定值，λ=50°～90°时，λ增大→F(sinλ-f cosλ)增大→v增大；此时，由于v的增大速度小于cosλ的减小速度，v1=v cosλ减小，混合料沿轴向的运动 速度减小。

以上结果表明：(1)混合料的搅拌时间与桨叶的线速度、安装角密切相关。(2)桨叶的安装 角λ=40°～45°时，搅拌效率最佳。鉴于此，国外许多厂家的搅拌机上，将桨叶设计成安 装角可调的形式，传动系统也采用液压无级调速方式，通过对安装角和转速的调节，改变 混合料的搅拌时间，以适应搅拌不同的混合料。

但是，桨叶线速度和安装角的变化，会改变搅拌机生产率，而生产率的变化将影响设备其它 系统的工况，而且，桨叶速度的调整也有一定的限制(待后叙述)，因此，初步设计搅拌机时，一般先确定搅拌机生产率，然后再计算和确定其它技术参数。搅拌机主要技术参数的确定 3.1 拌缸横截面流量Q

搅拌机工作时，混合料在搅拌装置的作用下，不断翻动、掺合，其流态非常复杂，但从宏 观上分析，由于搅拌机是连续工作的，根据连续性原理，拌缸内各横截面的流量相等。

Q=［Q进+q液］／γ(m3／h)，式中：Q进-进料口流量，t/h;γ-混合料密度，t/m；

q液-加入拌缸的液体质量t/h。3.2 拌缸的有效容积G

G是指在搅拌机工作时，搅拌桨叶能够翻动、搅拌到的那部分混合料所占有的体积。此体积 与拌缸的大小、桨叶结构尺寸和安装角度以及桨叶线速度等密切相关，不易计算。初步设 计时，可按下式计算：

G=Qt(m3)，式中：Q-拌缸横截面流量，m3/h，t-搅拌时间，h;据有关资料，稳定土t=20～30s，水泥混凝土 t=40～60 s，3当Q大时(150m/h以上)取大值，Q小时取小值。

3.3 桨叶线速度V

根据国内外产品的经验，搅拌机叶片顶部线速度V应为1.5～1.7m/s。当V大于此经验 速度 时，搅拌机衬板和桨叶端部的间隙中将产生大量的碎石楔住现象，这不仅增加功率消耗和 桨叶、衬板的磨损，而且会不适当地粉碎石料，降低混合料的质量。当然，采用无衬板技 术 的稳定土搅拌机不存在以上问题，因而这一结构的桨叶顶部线速度可在2.5～3m/s间 选取。

3.4 搅拌装置各几何尺寸的计算

参考国内有关资料，搅拌装置(如图2)各几何尺寸按如下公式计算。

(1)搅拌桨叶最大旋转半径

式中：ψ-壳体形状系数，ψ=1.1～1.4；当拌缸横截面为双圆弧 形时，ψ取小值，其它形状时取大值；

β-充满系数，通常取β=0.8～1.0；当桨叶安装角为40°～45°时，β取小值； 其他角度时，β取大值；

G-拌缸有效容积，m3。

(2)桨叶宽度W

W=(0.4～0.57)R(m)。

桨叶宽度根据液体喷洒压力取值，当喷入拌缸的液体压力在1.5～2MPa时，W取大 值；当液体自流和小压力喷入拌缸时，W取小值。

图6 桨叶尺寸图

(3)桨叶高度b b=(0.6～0.8)W(m)。

b的取值方法与W相同。

桨叶的形状可以是长方形、方形、带圆角方形等。以上桨叶参数是初步设计值。

(4)两轴中心距a

a=Rctgα(m)，式中，α为搅拌轴中心和桨叶最大旋转半径交点的联线与搅拌轴中心水平线的夹角(如图2 所示)。根据国内有关资料，通常取α=34°～40°。3.5 拌缸几何尺寸的计算

拌缸尺寸如图7所示。

图7 拌缸几何尺寸图

(1)进料口尺寸M、N

进料口尺寸应与送料机械的卸料口相匹配。当送料机械为皮带输送机时(图8)，可初定N=B(B 为皮带宽度)，然后按下式计算M。

M=(2～4)h(m)，式中：h-输送机横截面料高，m，如图8；当皮带机为V型托时，h=(B)/(2)sinθ，其中θ为V型托倾角；当皮带机为槽形托时，h(2B)/(5)sinθ。

图8 输送机械截面图

Ｍ值的大小还与送料机械的卸料高度有关。当卸料高度较大时，可将进料口设计成漏斗状，这时M取小值；当卸料高度较小时，为避免皮带回料，M取大值。

(2)出料口尺寸E、F

如图7所示，当搅拌机出料口设置在拌缸端部下面时，尺寸E的大小对搅拌时间有一定的影响，因此在保证出料顺畅的情况下，E应尽量小。参照水力学的有关知识，E与物料粒度有关，初步设计时，按下式计算：

E=(2.5～3.5)d(m)，式中，d为物料最大粒径，m。

如图7所示，尺寸F的计算公式为

F=a+2R sinξ(m)，式中：ξ-物料安息角，ξ=180°-2φ，可查阅《机械设计手册》确定；

a-两轴中心距，m；

R-桨叶最大旋转半径，m。

(3)拌缸长度L

在以上参数确定后，L按下试计算：

式中：G-拌缸有效容积；

S1-混合料在搅拌轴以上占有的截面面积，m2，S1=H(2R+a)；其中，H 是 搅拌过程中，假设混合料在搅拌轴以上占有的平均高度，参考有关资料，H=(1/4～2/5)R；

S2-在搅拌轴以下混合料占有的截面面积，m2，(4)拌缸宽度K

K=a+2R+2C(m)，式中：C-桨叶顶部与拌缸衬板表面的间隙；根据实际应用经验，C=5～8mm，当 采用无衬板结构时，C=混合料最大粒径+20mm。搅拌机驱动功率的初步计算

4.1 受力工况

如图9，桨叶旋转时，在q段，粒料在重力作用下有向下运动趋势，而桨叶从底部向上旋转，此 时桨叶被碎石楔紧的可能性最大。设搅拌装置装有x对桨叶(单臂时为x把)，则x/2把桨叶同 时被楔形碎石楔紧时，拌和负荷最大。

图9 桨叶受力图 4.2 桨叶受力分析(楔紧时)

在上述工况，搅拌桨叶受搅拌混合料的力Fj和楔紧力Fx的作用，如图9。4.3 受力计算

(1)搅拌力Fj

为简化计算，设搅拌装置工作时，将拌缸有效容积混合料整体推动。这时，总搅拌力为

∑Fj=Gγf，式中：∑Fj-总搅拌力，kg；

G-拌缸有效容积，m3；

γ-混合料密度，kg/m3；

f-混合料与拌缸衬板表面的摩擦系数，查阅《机械设计手册》确定。

(2)楔紧力Fx

桨叶被楔紧时，必须将楔石挤碎才能继续运动，如图10。Fx按下式计算：

Fx=lbσf(kg)，式中：l-桨叶与楔石的接触长度，mm;为了使桨叶端部轮廓与拌缸衬板 表面的 间隙处处相等，桨叶端部为弧形，经实际测量，l=5～10mm，弧度大时取大值，弧度小 时取小值；

b-桨叶与楔石接触宽度，经实际测量，b=4mm;σ-碎石抗压强度，kgf/mm；

f-碎石与钢的摩擦系数。

图10 桨叶碎石图

4.4 搅拌轴扭矩Mq的计算

∑Fj和Fx确定后，按下式计算Mq：

Mq=［∑Fj+(x2)Fx］R(kg*m)，式中：x-搅拌装置桨叶对数，单臂时为把数；

R-桨叶最大旋转半径，m。4.5 驱动功率P的计算 P=Mqn/975η(kW)，式中：n-搅拌轴转速，r/min，n=60V/2πR;

η-总传动效率。5 应用情况

本设计已先后用于我厂WBS-50型稳定土厂拌设备搅拌机主要技术参数的校核和修正，WBS-200型稳定土厂拌设备和HBS300型连续式水泥混凝土厂拌设备搅拌机的初步设计。这三种机 型中，除HBS300型尚未经过工业性试验外，WBS-50型，WBS-200型已通过省级鉴定。至目 前为止，WBS-50型已销售近百套，WBS-200型销售近20套。所有投入使用的搅 拌机均达到设计和使用要求，故障率不到1%(不计桨叶、衬板等易损件的更换)。

通过检测，本设计尚有不足之处，主要有：

(1)按本设计确定的驱动功率比搅拌机工作时的实测值大1/3，富余量过大。

(2)初步设计时，搅拌机各主要技术参数是根据生产率确定的，但按本设计计算确定的各主 要技术参数制造的搅拌机，其生产率比理论值大1/2。

对于功率富余过大问题，可根据实测值重新选配电机(电机功率应大于高峰值10%～20%)。

实际生产率过大，会影响搅拌质量，实际应用时只要配料系统生产率不超过设计值，就可 保证搅拌质量。

由本设计可知，在主要技术参数确定的条件下，拌缸长度与搅拌时间成正比。当混合料搅拌 时间需要增加时，拌缸长度也应增加；拌缸长度的增加既增加了功率消耗，又增大了制造难 度和成本。为了解决这一问题，国内外某些厂家设计制造了内循环搅拌机。所谓内循环就是 混合料沿轴向来回循环，就象绕∞字一样，这种搅拌机可用较短的拌缸获得较长的搅拌时间。本设计是否适合内循环搅拌机正在探索中。

作者单位：张展文 汕头市公路局机械修配厂

作者地址：(515041)广东省汕头市东厦北路汕头市公路局机械修配厂技术股

(收稿日期：1998.04.14)

第二篇：机械化前景

腾讯QQ.lnk机械设计制造及其自动化专业的出路机械工程专业一直是近期咨询的热门专业，下面＊＊＊＊就为大家简单介绍一下机械专业的情况，希望能帮助广大考生选择最适合的机械专业。机械工程一级学科所属的经典二级学科有四个：机械制造及其自动化、机械设计及理论、机械电子工程以及车辆工程。其中机械制造以工艺流程、工装夹具为主，机械设计以人机工程、结构设计为主，机械电子工程以信息处理、自动控制为主，车辆工程以汽车技术、设计理论为主。四个学科各有所长，偏重不同，优势互补，在近几年机械类考研不断升温的大环境下并驾齐驱，势头正猛。1.机械制造及其自动化——新面貌，就业面广机械制造及其自动化是一门研究机械制造理论、制造技术、自动化制造系统和先进制造模式的学科。该学科融合了各相关学科的最新发展，使制造技术、制造系统和制造模式呈现出全新的面貌。机械制造及其自动化目标很明确，就是将机械设备与自动化通过计算机的方式结合起来，形成一系列先进的制造技术，包括CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、FMC(柔性制造系统)等等，最终形成大规模计算机集成制造系统(CIMS)，使传统的机械加工得到质的飞跃。具体在工业中的应用包括数控机床、加工中心等。这些专业方向要求学生在本学科领域内具有扎实、系统的基础理论知识，较深的专业知识和熟练的实验技能。特别值得注意的是，这些专业还要求学生能熟练阅读本专业的外文文献资料，具备较好的外语听说水平及一定的外语写作能力。研究生须具有进行机械产品设计制造、计算机辅助设计制造、制造及设备控制及生产组织管理的能力。北京科技大学机械学院的研究生小季表示：“这个专业就业面相当广，被称为„万金油‟。我的师兄师姐毕业都是去科研院所、外资企业、高新技术公司、机械出口贸易公司这种单位，薪酬待遇也不错。” 就业情况：机械制造及其自动化专业的研究生多年来供不应求，供需比一直在1:10以上。根据北京、上海和深圳等地的人才市场调查显示，机械设计制造及其自动化专业一直排在人才需求的前列。据了解，机械制造及其自动化专业的毕业生主要在各大城市及沿海地区高新技术的科研、开发和生产单位就业。加入WTO后，中国逐渐成为世界新的制造中心和加工中心，该专业的毕业生就业发展趋势良好。研究方向：先进机械装备设计及加工技术、CAD/CAM集成及相关技术、数字化产品设计与制造、机械动力学。推荐院校：清华大学、大连理工大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学、南京航空航天大学、华中科技大学、西安交通大学2.机械设计及理论——潜力大，等待厚积薄发机械设计及理论是对机械进行功能分析与综合定量描述与控制的基础技术学科，该学科主要培养从事机械设计、机械系统性能分析、系统仿真优化和相关理论研究的高级人才。该专业的研究生在力学、机构学、强度理论、流体力学理论等方面应具有扎实的基础，在CAD技术、计算机编程、机械参量测量、信号处理、微处理器应用等方面也应有较强的能力。北京航空航天大学机械设计专业的研究生安林说：“机械设计专业毕业生可以搞设计，也可以搞工艺、装配、维修等。机械类专业不像金融、工商管理等专业，学生一毕业就是白领。学机械设计的毕业后必须在生产第一线积累经验，对生产工艺包括机加工、热处理等有一定认识后，才能在以后的设计岗位上有所建树。建议学机械设计的同学做两到三年蓝领，再做三年灰领，日后没准就是金领了。”就业情况：由于机械设计是最传统的机械学科，以培养现代机械工程师为目的，很多招聘机械类人才的单位大多倾向于招收机械设计专业的毕业生。据了解，机械设计专业的研究生毕业后可以去国家科研单位如中科院各研究院（所）、飞机设计研究院（所）等，也可以去外资、民营企业的研发、生产制造、销售、售后服务等部门。主要是在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等工作，目前毕业生就业多在北京、上海、浙江、辽宁、山东等地区。研究方向：机械设计与制造、计算机集成设计与制造、机械强度分析及现代设计方法、智能机械系统设计、产品生命周期管理（PLM）、计算机三维图形学推荐院校：清华大学、北京航空航天大学、北京科技大学、东北大学、燕山大学、上海交通大学、华中科技大学、中南大学、重庆大学、西安交通大学 3.机械电

子工程——双选择，机械VS电子机械电子工程是将机械学、电子学、信息技术、计算机技术、控制技术等有机融合而形成的一门综合性学科，广泛应用于交通、电力、冶金、化工、建材等各领域机电一体化设备及生产自动化过程。主要研究对象是机电一体化系统，包括执行机构、控制器、检测装置、动力装置和传动装置。此专业以现代控制理论、现代检测技术、故障诊断技术、微计算机技术为基础，重点研究机电一体化系统设计、制造、应用中的检测、诊断、控制和仿真等问题。该专业的研究生主要学习机械工程的相关知识，掌握基于计算机信息处理和自动控制理论的机电系统集成技术，日后多从事机电系统研究、开发、应用及教学工作。就业情况：机械电子工程是工科专业，应用面非常广泛，就业也相对容易。毕业生可进入企业、科研院所、政府机关、高等院校等部门，从事机电系统设计、计算机辅助设计与制造、电气控制、工程设计与开发、控制系统设计等方向的理论研究、试验测试、产品开发、技术管理等工作。具体到地域，主要集中在东北、山东、湖北、江苏等机械发达地区。研究方向：有机电控制及自动化、机器人技术、机械系统动态测试与故障诊断、现代传感器与测控技术、机电产品设计与控制推荐院校：北京理工大学、哈尔滨工业大学、浙江大学、上海大学、山东大学、华中科技大学、武汉理工大学4.车辆工程——新热门，交叉学科车辆工程原来是教育部专业目录外的一个专业，称“汽车工程”，1999年列入新调整的教育部专业目录，目前全国有30多所高校开设此专业。作为一个应用性较强的专业，车辆工程专业涉及的技术面非常广，涉及动力、控制、电子、计算机、信息、材料、能源等学科领域，具有多学科交叉的特点。它的发展能促进和带动相关专业的发展，并能促进新兴学科的诞生，是一门涵盖多个高新技术领域的综合性专业。车辆工程专业包括车辆系统动力控制、车辆仿真、车辆电子控制技术、电动车辆技术等方向，具体选择要看考生自身的基础及特长。如果原来是学车辆工程或内燃机工程的考生，建议报考车辆系统动力控制或车辆仿真方向，而车辆仿真做课题相对容易，但是如果要学精学深，最好能读到博士再就业。报考车辆电子控制技术方向的考生最好有扎实的电子基础，因为今后该专业的就业方向跟车辆没有太多关系，大多是从事与某部件的控制技术有关的工作。报考电动车辆技术方向则要求考生具备一定的电力电子基础知识，适合本科学电机控制、电力的学生报考。车辆故障诊断及检测曾被称作“汽车运用工程”或“车辆载运工程”，相对来说冷门一些，报考人数不多，考试的竞争压力也相对较小。另外，由于车辆工程专业涉及大量机械制造方面的知识，因此研究生还可辅修机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、工业设计、过程装备与控制工程、机械工程及自动化、机械电子工程等相关专业课程。当然，该专业还开设有选修课，如英语和计算机技能，并有驾驶实习、生产实习等社会实践的机会。清华大学汽车工程系研究生高高表示，车辆工程的研究生在公司的专业实习是本专业学习的一个重要环节。在生产车间里，学生们“零距离”感受实体零件的加工制作及工艺过程，把纯理论的知识运用于实际，检验自己所学的知识，从而在脑海中形成一个新的体系。就业情况：据了解，该专业研究生毕业后可从事与汽车工程有关的设计、制造、实验、运用、研究与汽车营销，或车辆产品开发、制造、检测、营销、售后服务、维修等工作，也可从事现代汽车企业设计及管理方面的教学、科研和各类专业刊物的编辑、记者等工作，还可从事各类专业车辆的改装、制造、企业管理、交通管理等工作。很多院校该专业研究生的一次性就业率高达100%。研究方向：汽车性能测试与仿真、汽车电控技术、汽车运输信息化、汽车CAD/CAE技术、网络化技术及其在汽车上的应用推荐院校：吉林大学、同济大学、清华大学、北京理工大学、西南交通大学、上海交通大学、重庆大学、中南大学【过来人答疑】为此，＊＊＊＊还走访了北京科技大学机械专业毕业的几位研究生，就考生普遍关心的机械类考研和就业问题对他们进行了采访，希望过来人的经验也能给考生提供一些参考。问：机械类考研科目有哪些？录取分数线高吗？答：机械类考研科目有政治、外语、数学一和专业课。不同的学校所设置的专业课不一样，一般来说有机械设计、理论力

学、自动控制原理或机械原理等科目，具体可去所报考院校的网站上查看。机械专业隶属工科类，国家线不高，录取线相比管理、建筑、计算机等热门专业也低得多。问：请问机械类专业研究生的就业前景如何？听说汽车、模具是机械专业最好的方向，是这样吗？答：有人说机械是“万金油”，到哪都用得上。不过具体的专业方向还是有区别的，比如汽车或者机电都是就业一流、工资一流、发展前景一流的专业，技术含量很高，如果拥有深厚的学术背景在就业时很有优势，考研是比较明智的选择。模具则需要多积累实践经验，发展前景也相当不错。学模具的同学，如果在本科学好了UG、Pro/E等专业软件，对就业很有帮助。问：学机械的女生很少，女生学机械是不是发展前景不如男生？答：学机械的女生是少，但如果专业基础扎实，也会有好的出路。女生学机械只要不感到吃力，完全可以学好，由于思维的侧重点不同，女生在机械专业的学习上具有自身的优势。比如，女生更细心，一些绘图工作往往比男生做得好。此外，管理类专业如工业工程也比较适合女生。机械专业的女生毕业后一般有两种选择：一种是从事技术工作，一种是从事管理工作，很多最初从事技术工作的女生最终都转到管理上。问：机械专业再细分，机械制造、机械设计和机械电子工程哪个更好一些？能具体谈谈吗？ 答：如果没有特别的职业规划或兴趣爱好，选择机电一体化比较好。如果能涉足PLC更好，因为其就业前景十分诱人。制造和设计在就业上基本差不多，机械制造是向工艺方向发展，机械设计则是向研发设计方向发展。机电一体化则相对灵活，还有机会做软件。问：机械类专业有什么就业优势呢？答：机械类专业的覆盖面很广，可就业的行业很多。特别是通过研究生阶段的学习，知识面更宽，能力也得到了更大提高，毕业后既可以进入汽车领域，也可以进入信息、自动化等领域。同时，机械专业学生继续深造的空间也很大，中国工程研究院有大部分工程院院士都来自机械领域，例如我国德高望重的机械科学家北京航空航天大学教授张启先、华中科技大学原校长樊明武等都是机械出身。问：机械类专业的毕业生大多到哪些地方工作？ 答：机械类专业的毕业生有的去机电类的高新技术公司，如西门子、华通机电集团等；有的去一些大中型的国有制造型企业，如中国广州核电集团有限公司等；还有的去研究所，如中国科学院光学精密机械研究所等；一部分去中小型私营企业。从地域上来看，绝大部分集中在北京、上海等大中城市或广东沿海地区。转自某考研辅导班，个人认为有用，供各位朋友分享。

第三篇：隧道工程机械化施工

隧道机械化施工的认识报告

概述

我国铁路隧道机械化施工是自20世纪80年代才开始的，以衡广复线大瑶山隧道建设为起点，然后在大秦、南昆、京

九、西康等铁路建设中推广完善，形成了多种机械化施工成套技术和设备配套模式。可以说，大瑶山隧道是我国铁路隧道钻爆法机械化施工技术发展的标志，20世纪90年代西康铁路秦岭特长隧道则是全断面硬岩掘进机(TBM)施工技术发展的标志。两次技术飞越对我国隧道施工技术发展影响甚大。它不仅使隧道施工进度明显加快，而且使人们认识到大规模机械化作业是今后隧道施工技术的发展方向。没有机械化，就不会有快速施工，就难以在较短时期内完成各类大规模的隧道建设任务，这一点目前在铁路建设施工企业中已形成共识。而其他各种施工技术也必须在机械化条件下来实施，并且要与机械化施工的要求相适应才能继续发展下去。

21世纪是隧道与地下工程更加迅速发展的世纪。未来20年，我国交通隧

道的工程规模将越来越大，技术难度也越来越高。为加快工程建设，必须迅速提高机械化施工技术水平，推进国产化装备的技术进步。

近年来，隧道的施工日渐增多,隧道施工突出“长”、“快”的特点。隧道施工是线路施工的关键环节之一，往往影响整个工程的进度。因此，如何采用合理优化的技术方案, 选用适当的施工机械用于配套施工，已成为隧道施工中的核心所在。

一、隧道机械化施工设备的原则

修建隧道所用的工程机械设备，分为通用机械和隧道专用机械。前者如空气压缩机、混凝土搅拌机、水泵等；后者按施工工序又可分为开挖机械、装运机械、喷锚机械和衬砌机械等。隧道施工所用的机械应具有以下特点：第一，机械轮廓尺寸符合隧道内施工场地和空间净空的要求；第二，运输工具便于装卸和调车等操作，以提高运输效率；第三，设备动力装置排放的气体应符合有关规定；第四，符合地下工程施工技术安全的要求。

隧道和地下工程的施工方法基本分为两大类，即钻爆法和掘进机法，目前国内山岭隧道多采用钻爆法施工。隧道钻爆法施工时，用气腿式凿岩机或凿岩台车钻孔，人工装药爆破后，多采用大型装载机配合自卸汽车出碴，即无轨运输方

式。目前长大隧道常用的是无轨运输，特别是公路隧道，因断面较大，基本全部采用无轨运输。断面较小时，若采用装载机装车困难时多用有轨运输，一般用风动或电动装碴机，将碴装入斗车、槽式列车或梭式矿车内，由电瓶车牵引出碴。目前，隧道内壁均采用复合衬砌，复合衬砌就是用喷射砼及钢架、锚杆、钢筋网等组合作为初期支护，采用模板台车浇筑二次衬砌砼。初期支护与二次衬砌间一般设防水层，在石质较好的情况下也可采用喷射砼做衬砌。隧道全断面的衬砌施工采用模板台车，由混凝土搅拌站拌合的混凝土，经混凝土输送车或混凝土输送泵送达衬砌工作面。

隧道施工中的辅助工作，如供应压缩空气、排水、供电等均采用通用机械。隧道施工通风多采用轴流式通风机。在有瓦斯地段，除加强通风外，应采用防爆型机械施工。隧道照明和动力一般采用发电站和压缩空气站供应。单坡隧道，一端往往需要设置强有力抽水设备。隧道内遇有高温或热泉时，还需设置降温设备等。

二、隧道钻爆法机械化施工设备配套的基本模式

隧道施工的机械配套应当本着“性能可靠，技术先进，满足需求，略有储备”的原则进行。一般情况下，施工机械化程度越高，生产效率就越高，施工进度也越快，因此在具体工程施工时，应尽量选择性能好、产量高的设备，且数量须满足作业要求，各种设备之间互相匹配，防止出现大马拉小车或小马拉大车的现象。隧道施工的机械设备配置主要围绕3条作业线进行，即挖装运作业线、初期支护作业线和二次衬砌作业线。除此之外还应有风水电等保障设备。2.1挖装运作业线

钻爆法开挖施工中，国内目前多采用自制多功能台架，台架根据隧道断面高度进行分层，便于人工钻孔及喷锚支护操作。台架上配备多台风动凿岩机钻眼，人工装药爆破开挖。钻孔作业也有采用液压凿岩台车进行的。

出碴运输是钻爆法施工中设备配套选择的关键，目前主要采用的是有轨运输和无轨运输两种方式。有轨运输对洞内的污染少，但专业设备多，日常的组织管理、养护、维修复杂；无轨运输的设备配备简单，组织管理相对容易，但洞内因内燃机械尾气影响污染较严重，对通风能力要求高，且隧道断面较小时无法采用。

隧道出碴运输采用无轨运输方式时，开挖面采用侧翻式装载机装碴，大吨位自卸汽车将洞碴直接运至洞外弃碴场；采用有轨运输方式时，为提高效率，开挖面一般配备自动装岩设备。洞内铺设轻型钢轨，采用电瓶车牵引大容量自卸矿车将洞碴运出洞外弃碴场，或在洞口采用装载机配合自卸车二次倒运至弃碴场。

长大隧道由于受施工工期的限制，多采用辅助坑道进行施工，一般为斜井和横洞。斜井和横洞的施工与正洞类似，出碴运输多采用无轨运输，但在斜井坡度过大、无法采用无轨运输时采用有轨运输。特殊情况也可在正洞用无轨运输，斜井段采用有轨运输，需要在斜井底将洞碴倒运至侧卸式矿车，然后由双钩大绞车牵引到井口车场后再行倒运。2.2 初期支护作业线

隧道初期支护设计一般为锚喷支护，喷射砼施工每个作业面配备3～4台砼喷射机。喷射砼拌合采用强制式搅拌机，喷射砼的运输与出碴运输的方式相

同，有轨运输方式可用轨行式罐车，无轨运输方式可采用自卸汽车或砼罐车运输。锚杆一般采用风动凿岩机成孔，人工安设，也可采用专业的锚杆机施工。2.3二次衬砌作业线

隧道二次衬砌施工，一般在洞外设置自动计量拌和站生产砼，有轨运输时采用轨行式输送车，无轨运输时采用砼罐车。每台模板台车配备2台砼输送泵，1台浇注砼，1台备用。每个输送泵配备300 m左右的输送管。二衬砼施工采用液压式整体模板台车，沿铺设的轨道行走，长度一般有9 m和12 m．另外每台模板台车配备1个简易台架进行灌注前的防水板安装。

三、隧道的施工机械实例

目前正在建设中的太古高速公路中的西山特长隧道长13.63 km，是整个项目的控制性工程。隧道穿越多条断层破碎带，施工难度大，建设工期为3年。为了确保施工进度要求，每次开挖掘进必须在4 h以内完成，每循环进尺为2.4 m.每个钻孔约需15 min，一共180个钻孔，所以在该断面需要配置13台YZ-28型气腿式凿岩机在3台阶上同时进行孔施工，3个台阶同时完成钻孔施工一共需要210 min，满足要求。钻孔完成后进行炸药的装填，约需1 h.随着洞身的纵向加深，工区掘进任务单线多于4 000 m，为了保证气腿式凿岩机的充足动力，洞口空压站配备了20 m3/min电动空压机10台以提供高压风，目前单线施工开启4～6台。3.1出碴

由断面积可知每一循环进尺2.4 m共产生虚碴约为315.2 m3，由于碴场离隧道口约1 000 m左右，加上连续不断爬坡，坡度达13.6%，为了能够在3 h以内出完，所以出碴采用1台CAT320D挖掘机和1台小松WA380侧卸装载机同时进行装碴作业，并由8台北方奔驰ND3260SIF/19 t自卸车运到碴场，共历时2.5 h.3.2 初期支护

初期支护主要是进行工字钢钢架的架立，钢筋网片焊接，锚杆的打设，由15名工人3台阶同时进行，用时2 h.随后由12名工人进行喷射早强混凝土施工 用时2 h.经过以上主要4道工序，历时12 h可以完成开挖一个循环，所以一天24 h不间断施工可以保证2个循环，进尺共4.8 m.3.3衬砌施工

配备2台1000型和1台750型混凝土拌合站。4台沃尔沃混凝土运输车。隧道衬砌采用12 m长的液压模板台车施工，砼运输采用沃尔专用混凝土运输车运输，从搅拌机卸出到浇灌完毕的延续时间不超过120 min.混凝土搅拌运输车在运输途中，拌筒应保持3～6 r/min的慢速转动。一般12 h左右浇注一板二衬混凝土。

四、隧道机械化施工设备配套的保障措施

机械设备是施工生产的三大要素之一，也是确保工程按期完成的关键所在。为此，应根据工程任务量和工期要求，在配齐、配足各种机械设备（含车辆）的同时，备足备用和替换设备，做好相应的保障措施。首先，项目经理部均成立设备管理领导小组，队设专职设备管理员。负责机械设备管理、调配、考评及负责设备保养、维修等日常工作。其次，要加强设备日常管理工作，落实设备管理责任制，所有设备操作员做到持证上岗。同时，还要加强机械设备维护保养工作，通过日常的维修保养，充分提高设备的完好率和利用率。上场的机械设备的完好率确保100%.再次，对于备用设备和替换设备（已包括在拟投入主要机械设备表内），应按封存标准封存，并进行轮换保养，备用发电机安装就位，确保可随时启用。对于替换下来的机械设备，应立即组织抢修，达到完好标准后封存，使备用和替换设备与正常投入施工的机械设备同时进场。

总之，对于长大隧道施工，机械设备的选型与配套是其施工成败的最主要因素之一。它不仅关系到施工的速度，而且影响到安全、质量和效益。因此要特别重视机械设备的选型和互相之间要匹配作业，选择时要因地制宜，结合具体情况综合考虑。唯有如此，才能真正提高长大隧道的施工效率和施工水平。

参考文献：

[1] 杜海若.工程机械概论.西南交通大学出版社，2009.[2] 帅玉兵.铁路客运专线隧道施工技术[J].山西建筑，2007（6）：339-341.[3] 张奎,杨维训.隧道掘进施工作业机械配套技术[J].山西建筑，2007（16）：346-347.[4] 朱英会.圆梁山隧道出口机械配套及供电[J].隧道建设，2006（6）：26.[5] 貌信光.野三关隧道进口机械化施工设备配套技术[J].山西建筑, 2008(12)：337-339.[6] 王 磊.浅谈隧道机械施工设备配套.山西交通科技, 2009(6)：79-81.

第四篇：公路工程机械化施工作业2

第二篇作业

第十一、十二、十三、十四章作业

1、工程机械选择的一般原则是什么？

2、如何根据施工条件选择施工机械？

3、影响路基压实效果因素有哪些？

4、压实作业参数有哪些？

5、简述路基压实的一般程序。

6、分析路拌与厂拌法施工的优缺点。

7、沥青混合料路面施工前应做哪些准备工作。

8、沥青混合料拌和与运输中应注意哪些问题？

9、摊铺机参数有哪些？

10、摊铺过程中质量缺陷如何检验。

11、简述沥青混合料的压实作业程序。

12、如何提高沥青路面的压实质量？

第五篇：铁路隧道施工机械化见证与展望

铁路隧道施工机械化见证与展望

献给中铁西南科学研究院成立五十周年

柴永模2009.09.10 我有幸见证了铁路隧道上下导坑-漏斗棚架式古老的矿山法施工、隧道钻爆法全断面综合机械化掘进、隧道全断面机械破岩掘进机法施工。展望未来，隧道施工的根本出路在于实现机械化。

祝中铁西南院继续领跑隧道事业，兴旺发达，繁荣昌盛！

1.铁路隧道施工机械化的发展简述 1.1国外隧道钻爆法施工机械的发展

十九世纪20年代，在英国的铁路线上，开始修建了第一座铁路隧道（长1,190m）。到1861年出现了第一台风动凿岩机，1866年发明了黄色炸药后，在法意边境的仙尼斯隧道施工中，首先采用了风动凿岩机和简易凿岩台车钻孔。二十世纪40年代，由于凿岩机具的几次重大革新，采用门架式凿岩台车及其配套机械进行隧道全断面施工，到二十世纪70年代，以高压风为动力的隧道全断面综合机械化施工已成为一种首选施工方法。使单线铁路隧道的平均单口月成洞达170m。随后，具有凿岩速度高、能耗低的液压凿岩机的成功应用，很快地取代了风动凿岩机在凿岩台车上使用的统治地位，出现了钻臂少且凿孔范围大的轮胎式全液压凿岩台车并很快广泛应用于铁路隧道施工，使钻爆法施工机械及其配套技术水平得到一次飞越，单线铁路隧道全断面月掘进达到240m（麦克唐纳隧道）。1.2我国隧道钻爆法施工机械的发展 1.2.1隧道分部开挖施工机械

上世纪50年代初期，我国隧道多数为人工开挖，60%左右的短隧道（500m以下）月成洞仅14m，30%左右长2000m以下的隧道为30m。1954年开工的宝-成线秦岭隧道（2364m）第一次使用手持式风动凿岩机、电瓶机车和碴斗车。到60年代中期的川-黔、成-昆和贵-昆铁路隧道建设中，学习煤矿和金属矿山的巷道快速掘进模式：采用手持式凿岩机配以自制的分风、分水器，长短钢钎搭配多台凿岩机同时凿孔；全部采用人工元木支撑；采用H762型(或华-1型)铲斗后卸式装碴机、平移调车器、0.75m3V型斗车、XK-8型电瓶机车及762mm轨距组成装运系统，最高月进尺301.3m(沙木拉打隧道)；当配套形式中的装碴机采用国内新研制的ZCQ-4型风动装碴机后,于1975年在长潭1号隧道导坑掘进中创造了月掘进359.5m；又当装碴机改为8HR立爪装碴机与12t电瓶机车和8m3梭式矿车配套时，1988年在大瑶山隧道北端的导坑掘进中，达到月进尺425m；虽然隧道的衬砌作业仅使用了J1250-

1、J1400和J1400A混凝土搅拌机进洞作业、木模板和插入式振捣器等机械，此期间的单线铁路隧道平均月成洞已达到80m，最高为152m(关村坝隧道)。

2008年以来，建设中的贵昆线六盘水至沾益段乌蒙山2号隧道(全长12266m)，其中横洞工区负责横洞2026m、平行导坑3645.5m，正洞双线隧道4270.94m施作。横洞和平行导坑的掘进断面分别为25m2和15m2。釆用多台手持风动凿岩机打眼；ITC-312大能力挖装机、3台25m3梭式矿车和25t内燃机车、43kg/m钢轨、900mm轨距、4轨3线布置轨道组成的装运作业线；TK-961型湿喷机支护作业；大风量长管道压入式通风方式等。在岩溶地区水害很大条件下，月掘进近300m，代表了当今平行导坑掘进机械化水平。1.2.2铁路单线隧道全断面施工机械化的发展

铁路单线隧道全断面施工机械化起步较早，可分为以高压风为凿岩动力和以液压为动力的两个阶段。

1.2.2.1早期的风动凿岩台车及配套模式

成昆铁路修建期间引进10台套隧道全断面风动凿岩台车及部份配套设备，在15座隧道施工中掘进7876.68m，机械配套作业线归纳起来有两种形式。

(1)以自制SQT-1型梯架凿岩台车为主的全断面掘进配套技术在白云岩1号隧道中施工，台车分三层，共布置17台BBC-24W风动凿岩机(进口)沿梯架自动推进凿孔，洞口供风量为100m3/min；2台LM-250H风动装岩机、19辆4.25m3侧卸式大斗车、3台LJU-10内燃机车和起重能力为10t的风动平移调车器等组成装、运作业线；采用01-45锚杆钻机钻孔、安装楔形锚杆并挂网支撑；人工立木模板衬砌等，全断面掘进仅580m。

(2)另一种形式是以日本ZC419型液压钻臂式风动凿岩台车为主的全断面掘进配套技术在成昆线蜜蜂菁2号隧道施工。台车分三层、共15台液压钻臂上分别安装1台ASD-35中型导轨式风动凿岩机凿孔，洞口供风量为100m3/min；RS-85型风动装岩机、120辆0.75m3V型斗车、三台BL-10-M电瓶机车和自制三线平移调车器组成出碴作业线；金属锚杆挂网支护；人工立木模衬砌等。全断面掘进长度658.38m，平均月掘进153.11m，最高月掘进200.58m。这种配套形式继后又在沙通铁路梨树沟隧道、襄渝铁路蜀河隧道中再次使用。1.2.2.2凿岩台车及配套设备研究制

1974年铁道部科学研究院西南研究所与铁道部第二工程局合作，总结了隧道全断面机械化施工的经验教训，研制了第一台CGJ15-3型铁路隧道全断面凿岩台车、SC8.5m3、SC16m3梭式矿车、TP865型混凝土喷射机械手等施工机械，1977年在四川广(元)-罗(坝)铁路普济隧道（长405m）进行全断面试掘进，取得了月掘112m和每米掘进工天为56天的好成绩。与凿岩台车配套的相关机械有YG-40型导轨式凿岩机，ZCY-45电动装碴机及SC8.5m3风动梭车等，其中研制的梭式矿车在铁路隧道施工中首次使用，深受施工单位喜爱。1984年按CGJ15-3改型的CGJ12型台车在四川映秀渔子溪二级电站引水隧洞修建中再次成功应用。

1.2.2.3单线铁路长隧道快速施工配套技术与设备研究

二十世纪90年代侯月、宝中、南昆、西康和内昆单线铁路的修建，由于单线铁路隧道断面净空小、施工干扰大，成功的双线隧道施工机械配套模式不适于单线长隧道施工，因此，1992年铁道部针对米花岭隧道（9,392m）工程实际，由铁路工程总公司牵头，进行了“单线铁路长隧道快速施工配套技术与设备”的研究。以引进、研制单线隧道门架轨行式全液压凿岩台车为龙头，使用国产机械组成装运作业、喷锚支护作业和衬砌作业线等。以洞内轨道布置为纽带，使几条作业线在运行尺寸、工作范围、生产能力等方面合理配套为该研究的重点和难点。经过几年努力，研制出了适用于单线隧道支护作业的TK-961型湿喷设备、研制了类似ITC-

312、KL-20ES大能力挖装机，使用了T12t电瓶牵引机车与14m3梭式矿车新产品，首次在隧道内使用43kg/m重轨，建立了单线铁路隧道快速施工机械配套方案，实现了单口月成洞120-150m的目标。

随后在西康铁路秦岭隧道Ⅱ线(长18,456m)施工中，将上述配套方案中的轨距由762mm改为900mm、四轨三线制布置轨道、使用ITC-312大能力挖装机、14m3以上梭式矿车和大马力内燃机车组成的装运作业线；使用具TK-961型湿喷机为主的支护作业线；采用长管道压入式通风方式等。形成了我国单线铁路隧道快速施工机械配套模式。具有90年代国际先进水平，在隧道施工中发挥了极其重要的作用。

1.2.3 铁路双线隧道全断面施工机械化模式研制

1982年后，衡广及大秦铁路加速修建，大瑶山、军都山特长双线隧道建设中，采用传统的施工方法和施工机械难已满足工程建设要求。为此，引进国外先进机械和施工技术进行全断面综合机械化施工，推动我国隧道新奥法施工技术、液压凿岩技术和大型轮式隧道施工机械等跨入国际先进行列。在引进设备的同时，各专业厂家采取技贸结合或入门费加提成的方式，引进了工程机械专有生产技术111项，到1989年底，其中67项国产化率达70%以上，不少项目基本实现国产化，其中隧道机械专有生产技术9项，如H174~H178全液压凿岩台车、COP1038HD液压凿岩机等，促进了隧道施工机械的研制和发展。国产配套施工机械主要有钢模板衬砌台车、HB30、HB60混凝土泵。引进的隧道机械组成了几条作业线：由TH286液压凿岩台车、LM1641或CAT966D装载机、DP205自卸汽车组成挖、装、运作业线；由B1.5-

4、Robot75机械手组成的支护作业线；由国产模板台车、引进的M30混凝土拌合楼、混凝土搅拌输送车组成衬砌作业线；另外还配有通风机械、注浆机械和找顶反铲等。大瑶山、军都山双线隧道机械化的施工，建立了具有世界先进水准的铁路双线隧道机械化施工模式，其月掘进和成洞速度达到了世界先进水平。

2007年以来，正在施工的雅砻江锦屏电站引水隧洞中，发包人提供承包人全额回购的施工设备13台（套），在铁路双线线隧道机械化施工横式基础上，适当变换机械，形成了当今最先进的隧洞掘进机械化模式，该模式由Rocket Boomer353E液压凿岩台车、0.5～1m3长臂挖掘机组成掘进作业线；用CAT980、CAT966胎式正装侧卸式装载机、反铲挖掘机(清底)、大型自卸汽车(20t)等组成装运作业线；进口锚杆凿孔台车(工作高度11m、动力约100kW)、使用水胀式锚杆、Spraymec 7110WPC喷混凝土台车(35m3/h)组成支护作业线；衬砌钢模台车、砼运输罐车、砼土泵等组成衬砌作业线。2铁路隧道掘进机施工法的发展 2.1国外隧道掘进机施工法发展

掘进机是由盾构技术发展而来，具有掘进、出碴、导向、支护四大基本功能，使隧洞全断面一次成形。

1851美国工程师设计了世界上第一台掘进机，由于存在难以克服的刀具问题和其它各种困难，不好与隧道钻爆法施工相比。直到1952年，美国工程师再次采用滚刀获得了成功，使掘进机在硬岩中的掘进速度超过了钻爆法的掘进速度。

现代的掘进机采用了机械、电气和液压领域的高科技成果，运用计算机控制、闭路电视监视、工厂化施作隧道，无论是隧道的一次成型、施工进度、施工安全、施工环境、工程质量等方面，还是在人力资源的配置方面都比传统的钻爆法施工有质的飞跃。

目前，国外掘进机技术已经相当成熟，有敞开式、单护盾、双护盾掘进机等不同类型，适应不同的地质条件。德国维尔特公司1999年制造的用于西班牙Paracuellos项目的TBE450/1140H型掘进机，直径为12.35m；德国海瑞克公为马德里一座隧道提供了一台双刀盘土压平衡盾构机，外刀盘直径达15.2m；上海长江隧桥工程成功使用2台德国海瑞克公司生产的世界上最大直径(15.43m)的泥水平衡式盾构等，代表目前大直径掘进的先进水平。

经过半个世纪的发展，国外的掘进机制造技术在以下方面取得了长足进步：

(1)掘进机在适应地质条件方面可根据不同地条件设计掘进机及其后配套设备系统，并有多种形式的机型供选用；

(2)掘进机的直径范围也扩大了，从直径小于1.0m的微型掘进机到12.35m左右的大直径岩石掘进机均能生产并投入使用；(3)掘进机的一次掘进长度可达20-25km，在更换一次刀盘大轴承及轴承密封后，整机寿命达40km，有利修建特长隧道；(4)当前，有单一圆形断面、双圆、多圆断面、扩孔式掘进机和任意断面的掘进机修建岩石隧道；(5)有水平隧道掘进机、竖井掘进机、斜井掘进机；

(6)掘进机激光制导和PC控制系统及液压伺服调节技术也非常成功在掘进机上得到应用；

(7)滚刀直径进步加大，19英吋(￠483mm)滚刀已投入使用，其单刃滚刀的承载能力达31t，刀具的破岩能力和使用寿命得以提高；(8)特大型刀盘的分块设计、刀盘钢结构焊接变形控制、刀盘整体热处理技术，刀盘、护盾的耐磨保护技术及耐磨材料的研究成功；(9)大型铸钢件的冶炼、浇铸、质量控制和成品检测技术，大型焊接件(掘进机主梁)的选材、焊接成型工艺、变形控制和质量检测等；(11)可自动延伸的特长皮带机连续运渣，使掘进速度加快，是钻爆法隧道施工不可比拟的。2.2国内掘进机及施工发展

国内全断面掘进机的研究开发始于1964年。由上海勘测设计院机械设计室、北京水电学院分别进行方案设计。1965年，掘进机的研制列入国家重点科研项目，当时的水电部抽调技术力量，集中在上海水工机械厂进行现场设计，1966年制造出了1台直径3.5m的掘进机，先后在云南西洱河水电站引水隧洞进行试验，洞轴地层为花岗片麻岩、石灰岩，抗压强度为100～240MPa。最高月进尺为48.5m。

上海水工厂制造直径SJ-58型掘进机，于1977年4月～1978年4月在云南西洱河水电站的水工隧道中进行工业性试验，共掘进了247.3m。1981年，SJ-58型掘进机经过优化设计后，于同年11日25日投入引滦入唐工程古人庄隧道施工，共掘进2747.2m，穿越的岩层系白云质矽质灰岩，最高日进尺19.85m，最高月进尺201.5m，该工程于1983年3月15日贯通，这是中国第一条用国产掘进机施工的中型断面隧道。

1985年～1992年，天生桥二级水电站引水隧洞工程使用了美国罗宾斯公司制造的开敞式掘进机，直径为10.8m，平均月进尺仅65m。

1991年～1992年，引大入秦工程30A号和38号输水隧洞，总长约17km，相继采用了美国罗宾斯公司制造的φ5.53m双护盾掘进机施工，平均月进尺980m，最高月进尺1400m。随后，引黄入晋工程中使用了5台罗宾斯、1台法国法马通公司制造的双护盾掘进机，开挖了总长为122km的隧道，创造了日掘进113m、月掘进1637m 的纪录。

秦岭Ⅰ线隧道全长18.456km，采用掘进机法和钻爆法施工，铁道部1996年引进两台φ8.8m开敞式掘进机，秦岭北掘进机掘进隧道5.244km，秦岭南掘进机掘进隧道5.621km，1998年平均月进度为252.36m，1999年平均月进度为290.64m，最高月进度为528.48m。

2003年招标建设计的辽宁大伙房水库引水工程，引水隧道全长85.308km，采用掘进机法和钻爆法施工，使用了3台φ8.03m开敞式掘进机顺利完成。

建成的武汉长江隧道是一条双孔双向四车道设计的公路隧道，盾构段长2.5公里，2009年4月19日双线贯通，隧道内车行8分钟即可过江。

上海长江隧桥工程起自浦东五号沟，经长兴岛，止于崇明陈家镇，全长约25.5公里，其中浦东至长兴岛为7.5km隧道，建成后，上海市民从市中心乘车只需40分钟左右就可直达崇明。隧道成功使用2台德国海瑞克公司生产的世界上最大直径(15.43m)的泥水平衡式盾构，上行线盾构段已于4月23日贯通，下行线盾构段到5月底已完成总掘进量的85.1%。到2009年6月30日,上行线路面铺装总量88.3%，下行线路面铺装总量86.1%。

南京长江隧道位于南京长江大桥与三桥之间，连接河西新城区——江心洲——浦口区。整个工程通道总长约6.2公里，按6车道快速通道规模建设，设计车速80km/h，盾构开挖直径14.96m。左线于2009年5月20日贯通右线于2009年8月22日贯通。

新建广深港铁路客运专线是内地联接香港的快速通路，线路长度约105km。狮子洋隧道工程为全线控制性工程，全长10.8km，其中盾构段长9277m，采用四台泥水平衡式盾构分别从左线、右线两端工作井相向掘进，地中对接、洞内解体完成隧道掘进。隧道内径9.80m，外径10.80m，采用“7+1”分块式的通用契形环钢筋砼单层管片衬砌。总工期35个月，目前正顺利掘进。该工程为目前国内最长、标准最高的水下隧道，是广深港客运专线的控制性工程。

兰渝铁路西秦岭隧道，隧道长28236米，为我国长度第二铁路隧道，仅次于在建的新关角隧道。隧道为双洞单线，由中国隧道集团及中铁十八局采用两台TBM和钻爆法施工。西秦岭隧道于2008年8月开工，工期约5年。

西安至成都客运专线前期勘测工作已全部完成，并计划于2009年底正式开工建设。西安北至江油段线路建筑长度510公里，其中穿越秦岭山区地段线路总长达到135公里，隧道合计长度高达127公里，超过10公里的特长隧道就有6座，将釆用掘进机法施工。

中国城市地铁建设中，将有几百台盾构机投入掘进，有人估计，世界上70％左右的掘进机(含盾构机)在中国掘进。2.3掘进机的国内外合作生产与施工

国外掘进机制造商为了降低制造成本，选择国内的制造厂合作生产掘进机及后配套设备，把一些钢结构件如刀盘、机架、盾壳、后配套平台车等钢结构件交由国内的制造厂生产，外方负责图样、技术及监督制造。关键配件由外方制造或采购，运到国内组装。例如：

(1)1996年维尔特公司与铁道部宝鸡工程机械厂合作生产用于秦岭隧道维尔特TB880E掘进机后配套设备。制造了7号～18号平台车12节，20m3出碴矿车26台。

(2)1998年罗宾斯公司与上海隧道股份有限公司合作生产2台φ4.84m双护盾掘进机，刀盘、盾壳等结构件由上海制造，外方负责图样、技术及监督制造。其他部件由外方制造或采购后运到上海组装。1998年底出厂，用于山西引黄入晋南干线工程。

(3)2001年以来中国二重与美国罗宾斯公司合作，为新加坡制造了φ4.2m双护盾掘进机刀盘、盾壳等结构件，外方负责图样、技术及监督制造，其他部件、配件由外方制造或采购后，运到中国第二重型机械厂组装。2002年7月～2003年3月为云南掌鸠河引水工程制造了φ3.65m双护盾掘进机，该机已于2003年4月在现场完成安装并投入使用，整机设备运行良好。(4)2004年罗宾斯公司与大连重工·大连起重集团公司合作生产2台φ8.03m(MB264—310，MB264—311)开敞式掘进机，部分结构件由大重大起公司制造，外方负责图样、技术及监督制造。其他部件、配件由外方运到大重大起公司组装。2005年用于辽宁省大伙房引水工程掘进机一标及三标。

(5)2004年维尔特公司与河南新乡中铁隧道股份有限公司合作生产掘进机后配套平台车的结构件，由维尔特公司提供图样及督造，2004年底用于辽宁省大伙房引水工程掘进机二标。

(6)2004年海瑞克公司与广州重型机器厂(简称广重)、武汉重型机床厂以及陕西宝鸡工程机械厂合作生产一台直径6.76m的双护盾硬岩掘进机，主机钢结构由武汉重型机床厂生产，后配套台车架由宝鸡工程机械厂制造，刀盘由广重生产，海瑞克公司负责图样、技术及监督制造，其他部件、配件由外方运到广重，整机组装在广重进行，2005年用于新疆大坂引水隧洞工程。

2007年8月，北方重工以绝对控股方式，成功并购德国维尔特控股集团公司/法国ＮＦＭ公司，从而拥有了世界隧道掘进机知名企业控股权。至此，经过历时两年的精心运作和多轮谈判，北方重工对拥有世界隧道掘进机知名品牌和核心技术的德国维尔特控股集团公司/法国ＮＦＭ公司的并购终于落下帷幕。据透露，并购后德国维尔特控股集团公司/法国ＮＦＭ公司成为北方重工（ＮＨＩ）旗下的ＮＦＭ公司，将作为具有独立经营、自负盈亏的分公司继续运营。

2008年08月，成都南车隧道装备有限公司与美国罗宾斯公司合作生产的第一台隧道掘进机下线并交付使用，标志着中国西部装备制造企业首次进入隧道掘进机制造领域。此次竣工下线的是双护盾隧道掘进机，专门为陕西省南水北调引红救济石工程所生产。该工程年平均引水量1亿立方米，有效缓解咸阳、杨凌和西安等城市水资源供需矛盾，改善渭河生态环境，促进区域经济社会可持续发展。南车集团正在合作为西秦岭隧道、成都地铁生产隧道掘进机和盾构机。3隧道施工机械化展望

3.1大量新建隧道需要隧道施工机械化

截至1999年，中国现在有铁路隧道6876座，总长度为3670公里，中国公路隧道总数已达1782座，总长度704公里，分别是改革开放之初的4.7倍和13.5倍，是世界上隧道最多的国家。为适应我国国民经济的需要，铁道部于2004年制定并颁布了《中长期铁路网规划》，规划中明确指出到2020年，全国铁路营业里程达到10万公里。其中“十一五”期间我国在建或开工新建的铁路隧道超过4000km。为满足快速增长的旅客运输需求，建立省会城市及大中城市间的快速客运通道，规划“四纵四横”铁路快速客运通道以及发达地区城际快速客运系统。建设客运专线及城际轨道交通1.8万公里，10km以上的特长隧道比重增加，它的快速施工需要实现机械化。

3.2隧道钻爆法施工机械化是推广发展重点

自液压凿岩台车应用隧道施工，隧道钻爆法施工纪录不断刷新，创造了18个月贯通秦岭隧道（18.46公里）的奇迹。推广和创新发展“新奥法”施工和机械化配套技术，是实现隧道钻爆法施工机械化的重点。其中掘进机械化，装-运-卸机械化，锚杆-湿喷砼支护机械化，衬砌(含仰拱)砼施工机械化仍是推广和创新的重点、难点。

3.3隧道掘进机成为重点研制设备

由于国内掘进机与国外掘进机相比，在机器工作可靠性、自动导向和调向系统、液压及伺服系统、刀具及刀具轴承、主机大轴承的设计与制造、自动控制系统及元件等多方面的差距很大，为满足当前高速铁路特长隧道建设需要，我国正与世界知名掘进机(含盾构)制造厂技术合作，在上海、广州、沈阳、大连、成都、武汉等地都设立了本地化生产工厂，为国内研制、生产各类隧道掘进机及配套设备。

3.4隧道掘进机的发展趋势

(1)既要设计适合复杂地质条件使用的多功能掘进机，又要制造用于地质条件简单的、功能单一的掘进机。

(2)目前双线铁路隧道及公路隧洞因多车道的需要，要求大断面掘进机，直径20m的掘进机正处于“预研究”阶段。大直径掘进机的设计制造和部件运输组装是技术上的重难点。

(3)未来的发展趋势之一是全自动化。掘进机的设计制造在一定程度上反映了一个国家的综合科学技术和工业水平，体现了计算机、新材料、自动化、信息传输和多媒体等的技术的综合水平。目前，在办公室所在地可以直接从计算机屏幕上获取远距离的掘进机施工图像和参数，并可以发出指令进行控制。

(4)计算机硬件和软件的迅速发展，掘进机的计算机优化设计和施工系统的开发也是发展方向之一。随着科技的发展，一门叫做“地质机械电子学”应运而生，它把机械原理、电子学原理和机器人原理应用到岩土工程学中。

(5)TBM导洞扩挖法在特长隧道施工中的研究，即先用小直径（3.5～5m）TBM开挖导洞，然后用钻爆法扩挖至设计断面的复合式施工方法。小直径TBM具备技术成熟、造价低廉、操作快捷的优势，在高效、低耗、环保等方面已被证实有突出表现，适宜在众多山岭特长隧道施工中采用。意大利自20世纪80年代初期开始使用这种方法，已有100km以上隧道的建成经验。

作者留言： 学的是机器制造，干一辈子隧道机械，其志向未变，无怨无悔；

博客格言是“退休继续与时俱进，年轻心态延缓痴呆”。主要参考资料：

1、《成昆铁路(第三册)隧道》人民铁道出版社，1979年北京；

2、《中国铁路隧道史》ISBN：7113052010 中国铁道出版社 2004-3 第1版；

3、罗朝廷、柴永模、陈永华“隧道施工机械国产化的情况调查与总结”，《铁路隧道及地下工程》科技动态报告文集，1993年中国铁道出版社；

4、柴永模 王建宇 “隧道掘进机在中国铁道工程中的应用及前景”《建筑机械化》2002年第5期；

5、中国铁路工程总公司“单线铁路长隧道快速施工配套技术与设备”研究报告，1998年；

6、王新线 雷升祥 柴永模“铁路客运专线特长隧道的TBM导洞扩挖方案构想”《铁道标准设计》2006年第12期。

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