隧道工程機械化施工

1、隧道機械化施工的認識報告概述我國鐵路隧道機械化施工是自20世紀80年代才開始的，以衡廣復線大瑤山 隧道建設為起點，然后在大秦、南昆、京九、西康等鐵路建設中推廣完善，形成 了多種機械化施工成套技術(shù)和設備配套模式。可以說，大瑤山隧道是我國鐵路隧 道鉆爆法機械化施工技術(shù)發(fā)展的標志，20世紀90年代西康鐵路秦嶺特長隧道則 是全斷面硬巖掘進機(TBM )施工技術(shù)發(fā)展的標志。兩次技術(shù)飛越對我國隧道施工 技術(shù)發(fā)展影響甚大。它不僅使隧道施工進度明顯加快，而且使人們認識到大規(guī)模 機械化作業(yè)是今后隧道施工技術(shù)的發(fā)展方向。沒有機械化，就不會有快速施工， 就難以在較短時期內(nèi)完成各類大規(guī)模的隧道建設任務，這一點目前在鐵

2、路建設施 工企業(yè)中已形成共識。而其他各種施工技術(shù)也必須在機械化條件下來實施，并且 要與機械化施工的要求相適應才能繼續(xù)發(fā)展下去。21世紀是隧道與地下工程更加迅速發(fā)展的世紀。未來20年，我國交通隧道的工程規(guī)模將越來越 大，技術(shù)難度也越來越 高。為加快工程建設， 必須迅速提高機械化施 工技術(shù)水平，推進國產(chǎn) 化裝備的技術(shù)進步。近年來，隧道的施 工日漸增多，隧道施工 突出“長”、“快”的特 點。隧道施工是線路施 工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，往 往影響整個工程的進 度。因此，如何采用合 理優(yōu)化的技術(shù)方案，選 用適當?shù)氖┕C械用于配套施工，已成為隧道施工中的核心所在。一、隧道機械化施工設備的原則修建隧道所用的工程機械

3、設備，分為通用機械和隧道專用機械。前者如空氣 壓縮機、混凝土攪拌機、水泵等；后者按施工工序又可分為開挖機械、裝運機械、 噴錨機械和襯砌機械等。隧道施工所用的機械應具有以下特點：第一，機械輪廓 尺寸符合隧道內(nèi)施工場地和空間凈空的要求；第二，運輸工具便于裝卸和調(diào)車等 操作，以提高運輸效率；第三，設備動力裝置排放的氣體應符合有關(guān)規(guī)定；第四， 符合地下工程施工技術(shù)安全的要求。隧道和地下工程的施工方法基本分為兩大類，即鉆爆法和掘進機法，目前 國內(nèi)山嶺隧道多采用鉆爆法施工。隧道鉆爆法施工時，用氣腿式鑿巖機或鑿巖臺 車鉆孔，人工裝藥爆破后，多采用大型裝載機配合自卸汽車出碴，即無軌運輸方式。目前長大隧道常用的

4、是無軌運輸，特別是公路隧道，因斷面較大，基本全部 采用無軌運輸。斷面較小時，若采用裝載機裝車困難時多用有軌運輸，一般用風 動或電動裝碴機，將碴裝入斗車、槽式列車或梭式礦車內(nèi)，由電瓶車牽引出碴。 目前，隧道內(nèi)壁均采用復合襯砌，復合襯砌就是用噴射砼及鋼架、錨桿、鋼筋網(wǎng) 等組合作為初期支護，采用模板臺車澆筑二次襯砌砼。初期支護與二次襯砌間一 般設防水層，在石質(zhì)較好的情況下也可采用噴射砼做襯砌。隧道全斷面的襯砌施 工采用模板臺車，由混凝土攪拌站拌合的混凝土，經(jīng)混凝土輸送車或混凝土輸送 泵送達襯砌工作面。隧道施工中的輔助工作，如供應壓縮空氣、排水、供電等均采用通用機械。 隧道施工通風多采用軸流式通風機。

5、在有瓦斯地段，除加強通風外，應采用防爆 型機械施工。隧道照明和動力一般采用發(fā)電站和壓縮空氣站供應。單坡隧道，一 端往往需要設置強有力抽水設備。隧道內(nèi)遇有高溫或熱泉時，還需設置降溫設備二、隧道鉆爆法機械化施工設備配套的基本模式隧道施工的機械配套應當本著“性能可靠，技術(shù)先進，滿足需求，略有儲 備”的原則進行。一般情況下，施工機械化程度越高，生產(chǎn)效率就越高，施工進 度也越快，因此在具體工程施工時，應盡量選擇性能好、產(chǎn)量高的設備，且數(shù)量 須滿足作業(yè)要求，各種設備之間互相匹配，防止出現(xiàn)大馬拉小車或小馬拉大車的 現(xiàn)象。隧道施工的機械設備配置主要圍繞3條作業(yè)線進行，即挖裝運作業(yè)線、初 期支護作業(yè)線和二次襯砌

6、作業(yè)線。除此之外還應有風水電等保障設備。2.1挖裝運作業(yè)線鉆爆法開挖施工中，國內(nèi)目前多采用自制多功能 臺架，臺架根據(jù)隧道斷面高度進行分層，便于人工鉆孔 及噴錨支護操作。臺架上配備多臺風動鑿巖機鉆眼，人 工裝藥爆破開挖。鉆孔作業(yè)也有采用液壓鑿巖臺車進行 的。出碴運輸是鉆爆法施工中設備配套選擇的關(guān)鍵，目前主要采用的是有軌運 輸和無軌運輸兩種方式。有軌運輸對洞內(nèi)的污染少，但專業(yè)設備多，日常的組織 管理、養(yǎng)護、維修復雜；無軌運輸?shù)脑O備配備簡單，組織管理相對容易，但洞內(nèi) 因內(nèi)燃機械尾氣影響污染較嚴重，對通風能力要求高，且隧道斷面較小時無法采 用。隧道出碴運輸采用無軌運輸方式時，開挖面采用側(cè)翻式裝載機裝碴

7、，大噸 位自卸汽車將洞碴直接運至洞外棄碴場；采用有軌運輸方式時，為提高效率，開 挖面一般配備自動裝巖設備。洞內(nèi)鋪設輕型鋼軌，采用電瓶車牽引大容量自卸礦 車將洞碴運出洞外棄碴場，或在洞口采用裝載機配合自卸車二次倒運至棄碴場。長大隧道由于受施工工期的限制，多采用輔助坑道進行施工，一般為斜井 和橫洞。斜井和橫洞的施工與正洞類似，出碴運輸多采用無軌運輸，但在斜井坡 度過大、無法采用無軌運輸時采用有軌運輸。特殊情況也可在正洞用無軌運輸， 斜井段采用有軌運輸，需要在斜井底將洞碴倒運至側(cè)卸式礦車，然后由雙鉤大絞 車牽引到井口車場后再行倒運。2.2初期支護作業(yè)線隧道初期支護設計一般為錨噴支護，噴射砼施工每個作

8、業(yè)面配備34 臺砼噴射機。噴射砼拌合采用強制式攪拌機，噴射砼的運輸與出碴運輸?shù)姆绞较?同，有軌運輸方式可用軌行式罐車，無軌運輸方式可采用自卸汽車或砼罐車運輸。 錨桿一般采用風動鑿巖機成孔，人工安設，也可采用專業(yè)的錨桿機施工。2.3二次襯砌作業(yè)線隧道二次襯砌施工，一般在洞外設置自動計量拌和站生產(chǎn)砼，有軌運輸時 采用軌行式輸送車，無軌運輸時采用砼罐車。每臺模板臺車配備2臺砼輸送泵， 1臺澆注砼，1臺備用。每個輸送泵配備300 m左右的輸送管。二襯砼施工采用 液壓式整體模板臺車，沿鋪設的軌道行走，長度一般有9 m和12 m.另外每臺 模板臺車配備1個簡易臺架進行灌注前的防水板安裝。三、隧道的施工機械

9、實例目前正在建設中的太古高速公路中的西山特長隧道長13.63 km，是整個 項目的控制性工程。隧道穿越多條斷層破碎帶，施工難度大，建設工期為3年。 為了確保施工進度要求，每次開挖掘進必須在4h以內(nèi)完成，每循環(huán)進尺為2.4 m.每個鉆孔約需15 min，一共180個鉆孔，所以在該斷面需要配置13臺YZ- 28 型氣腿式鑿巖機在3臺階上同時進行孔施工，3個臺階同時完成鉆孔施工一共需 要210 min，滿足要求。鉆孔完成后進行炸藥的裝填，約需1h.隨著洞身的縱向 加深，工區(qū)掘進任務單線多于4 000皿為了保證氣腿式鑿巖機的充足動力，洞 口空壓站配備了 20 m3/min電動空壓機10臺以提供高壓風，

10、目前單線施工開啟 46臺。3.1出碴由斷面積可知每一循環(huán)進尺2.4 m共產(chǎn)生虛碴約為315.2 m3，由于碴場離隧道 口約1 000 m左右，加上連續(xù)不斷爬坡，坡度達13.6%，為了能夠在3 h以內(nèi)出 完，所以出碴采用1臺CAT320D挖掘機和1臺小松WA380側(cè)卸裝載機同時進行裝 碴作業(yè)，并由8臺北方奔馳ND3260SIF/19 t自卸車運到碴場，共歷時2.5 h.3.2初期支護初期支護主要是進行工字鋼鋼架的架立，鋼筋網(wǎng)片焊接，錨桿的打設，由15名 工人3臺階同時進行，用時2 h.隨后由12名工人進行噴射早強混凝土施工 用時2 h.經(jīng)過以上主要4道工序，歷時12 h可以完成開挖一個循環(huán)，所以

11、一天 24 h不間斷施工可以保證2個循環(huán)，進尺共4.8 m.3.3襯砌施工配備2臺1000型和1臺750型混凝土拌合站。4臺沃爾沃混凝土運輸車。隧道 襯砌采用12 m長的液壓模板臺車施工，砼運輸采用沃爾專用混凝土運輸車運輸， 從攪拌機卸出到澆灌完畢的延續(xù)時間不超過120 min .混凝土攪拌運輸車在運輸 途中，拌筒應保持36 r/min的慢速轉(zhuǎn)動。一般12 h左右澆注一板二襯混凝土。四、隧道機械化施工設備配套的保障措施機械設備是施工生產(chǎn)的三大要素之一，也是確保工程按期完成的關(guān)鍵所 在。為此，應根據(jù)工程任務量和工期要求，在配齊、配足各種機械設備（含車輛） 的同時，備足備用和替換設備，做好相應的保

12、障措施。首先，項目經(jīng)理部均成立 設備管理領導小組，隊設專職設備管理員。負責機械設備管理、調(diào)配、考評及負 責設備保養(yǎng)、維修等日常工作。其次，要加強設備日常管理工作，落實設備管理 責任制，所有設備操作員做到持證上崗。同時，還要加強機械設備維護保養(yǎng)工作， 通過日常的維修保養(yǎng)，充分提高設備的完好率和利用率。上場的機械設備的完好 率確保100% .再次，對于備用設備和替換設備（已包括在擬投入主要機械設備表 內(nèi)），應按封存標準封存，并進行輪換保養(yǎng)，備用發(fā)電機安裝就位，確保可隨時 啟用。對于替換下來的機械設備，應立即組織搶修，達到完好標準后封存，使備 用和替換設備與正常投入施工的機械設備同時進場?？傊瑢τ陂L大隧道施工，機械設備的選型與配套是其施工成敗的最主要 因素之一。它不僅關(guān)系到施工的速度，而且影響到安全、質(zhì)量和效益。因此要特 別重視機械設備的選型和互相之間要匹配作業(yè)，選擇時要因地制宜，結(jié)合具體情 況綜合考慮。唯有如此，才能真正提高長大隧道的施工效率和施工水平。參考文獻：1杜海若.工程機械概論.西南交通大學出版社，2009.帥玉兵.鐵路客運專線隧道施工