长大隧道机械化施工技术

2019-01-27张城瑞刘博文

中小企业管理与科技 2019年16期

张城瑞,刘博文

（中交哈密交通建设有限公司，新疆哈密839000）

1 长大隧道机械化施工技术概述

就长大隧道施工来说，主要采用掘进机法、钻爆法两种方法，其中，钻爆法应用较多。就隧道钻爆法施工而言，其首先是通过凿岩机或者凿岩台车完成钻眼工作。其次，通过人工方式来完成装药，待一切准备就绪后，进行爆破工作。其中，通过装载车、自卸汽车配合运作，将爆破产生的矿碴运出施工现场，运至弃碴场，这种方式被称为无轨运输方式。现阶段，无轨运输是长大隧道常用的一种运输方式，尤其是公路隧道工程，因该类工程存在较大的断面，为了保障施工现场的有效空间，则需要通过无轨运输将矿碴运输到弃碴场。对于一些断面较小的隧道工程，可能存在装载机装车困难的问题，此时可采用有轨运输，即通过电动或者风动的装碴机，将矿碴装入梭式矿车、入斗车内，在电瓶车的牵引下，实现出碴的目的。

通常情况下，隧道会采用复合衬砌的方式，从而保障隧道工程的安全性。就复合衬砌来说，初期支护是由多种材料、构件（钢架、钢筋网、锚杆、喷射混凝土等）组合完成，二次衬砌是通过模板台车来浇筑混凝土，最终形成衬砌结构。需要注意的是，初期支护与二次衬砌间要设置一道防水层，从而保障混凝土的最终质量。对于一些全断面的隧道工程，衬砌施工应采用模板台车，混凝土的拌合是在附近的搅拌站完成，由混凝土输送车或者输送泵运至衬砌工作面，之后进行混凝土的施工。

在长大隧道工程施工中，一些排水、供电、供应压缩空气等辅助工作，是由通用机械来完成的。比如，采用轴流式通风机来实现隧道的通风，通过发电站来实现隧道的照明。另外，不同的隧道段还要采取不同的措施，以确保隧道施工的顺利进行，比如隧道工程中含有瓦斯地段，不仅要加强通风，而且要采用防爆型机械施工，从而保障施工的安全性；对于反坡排水的隧道工程，需要采用较大动力的抽水设备，以保障水资源的供应和使用。

2 钻爆法长大隧道的机械设备配置与施工

对于长大隧道工程来说，其需要机械化施工，在保障施工质量的同时，能够最大程度地提高施工效率。通常情况下，较高的机械化程度能够促进生产效率提高，加快施工进度，所以在工程项目施工时，应根据工程实际情况选择适宜的设备，从而提高施工的水平和效率。在对长大隧道工程进行施工机械配置时，需遵循以下原则：满足要求、技术先进、性能可靠，从而符合隧道施工要求。采用性能好、质量高的施工设备，并做好机械设备的匹配工作，从而充分发挥设备的效能。就隧道施工来说，其主要包括开挖、装运、初期支护、二次衬砌等工作，相应的设备配置围绕这些工作进行。

2.1 开挖施工的机械设备配置与施工

现阶段，钻爆法隧道施工主要采用自制多功能台架设备。依据隧道断面的高度，台架会进行不同的分层，从而为人工钻孔、喷锚支护提供便利和保障。通常将多台风动凿岩机安置于台架上，从而完成隧道的钻眼作业，采用液压凿岩台车进行钻孔工作，之后再由人工进行装药，最终进行爆破、开挖。

2.2 装运工作的机械设备配置与施工

在钻爆法施工中，出碴运输工作是隧道施工的重点工作，为了提高该工作的效率，则需要做好设备的配套选择。有轨运输、无轨运输是现阶段隧道工程施工运输采用的主要方式，其中有轨运输需要配备多类专业设备，具有洞内污染少的优点，但因设备种类多，设备的日常养护与维修工作比较复杂，管理存在一定难度；与有轨运输相比，无轨运输配备的设备较少，管理相对比较容易，但采用该种方式时，部分设备属于内燃机械，会在洞内产生较为严重的尾气污染，因此要做好隧道的通风工作。另外，采用有轨运输方式时，一般会在洞内铺设轻型钢轨，在开挖面配备自动装岩设备，并在电瓶车的牵引下，自卸矿车完成洞碴运出洞外弃碴场的任务；采用无轨运输方式时，一般会配备侧翻式装载机，用于矿碴的装载，并由自卸汽车直接将洞碴运至弃碴场。受施工工期限制，长大隧道施工多采用斜井、横洞等辅助坑道。辅助坑道施工与正洞相似，多采用无轨运输将矿碴运出，但由于斜井存在较大的坡度，常常会采用有轨运输的方式，即采用侧卸式矿车装载洞碴，在绞车的牵引下，将矿车运至井口车场，之后再进行洞碴的卸载和倒运。

2.3 初期支护的机械设备配置与施工

锚喷支护是隧道初期支护的一种常用方式，一般一个工作面需配备3 台或4 台混凝土喷射机，从而满足喷射混凝土施工要求。通常采用强制式搅拌机来进行喷射混凝土的拌合，其运输可通过有轨运输方式——轨行式罐车，或者无轨运输方式——自卸汽车、混凝土罐车来完成。锚杆支护施工采用风动凿岩机进行钻孔，再由人工进行安设工作，从而发挥其支护的重要作用。

2.4 二次衬砌的机械设备配置与施工

就隧道二次衬砌施工来说，通常将自动计量拌和站设置于洞外，用于混凝土的拌合，再由混凝土罐车或者轨行式输送车进行混凝土的运输。在混凝土二次衬砌施工时，采用的是液压式整体模板台车（9m 或12 m），并给模板台车配备混凝土输送泵和输送管，模板台车按照铺设轨道前行，并进行相关的混凝土的浇筑。需要注意的是，要给每台模板台车配备一个简易台架，用于安装防水板，该工作应在混凝土灌注前完成，避免雨水或者地下水影响隧道工程的施工质量。

2.5 风、水、电保障系统配置和运作

2.5.1 通风系统的配置和运作

通风对于隧道工程来说是十分重要的，特别是长大隧道。该隧道施工通风一般选择长管路机械混合通风或者压入式通风，并构建相应的通风系统，其组成部分包括PVC 软风管、轴流风机。具体来说，在净空允许的条件下，应尽可能选择直径较大的风管，从而满足施工通风的需求；轴流风机的选择，需根据施工的需求进行风机的各种参数（风压、风量等）计算，从而实现隧道的有效通风，给隧道的安全施工提供保障。

2.5.2 供水系统的配置和运作

供水系统是满足隧道施工中水资源需求的一项重要系统，从而为隧道工程的施工提供保障。通常将蓄水池设置在洞外的水源处，并安设高压水泵，使得水资源在高压的作用下，进入高位水池，再由铺设的水管将水池中的水引入洞中，从而满足隧道施工用水需求。

2.5.3 供电系统的配置和运作

在进行长大隧道施工时，通常将变压器（630kVA、800kVA）设置于洞外，并由高压线将电压引入各个生产生活区域以及隧道内，从而满足隧道工程施工的用电需求。在进行隧道掘进的过程中，当掘进距离在1000m 以上时，电压会出现较大的降幅，为了保障电力的正常应用，通常会采用铠装电缆高压进洞，并分为照明和动力两个分路，实现洞内的双回路供电[1]。为了保障洞内施工设备的正常运作，通常会将移动式变压器设置在离挖面较近的附属洞室内，为掌子面周围的施工提供电力。另外，还要配备一台超过200kW 的发电机，作为隧道施工的应急电源备用，从而保障长大隧道工程的用电施工。