隧道施工机械标准化的必要性

王祥军

摘要：随着隧道机械化施工推进的深入，隧道施工机械的标准化工作变得愈发急需。论文从政策导向、市场需求、施工安全和施工质量四个方面阐述了隧道施工机械标准化的必要性。

关键词：隧道施工 机械化 标准化

Abstract： With the deepening of mechanized construction of tunnels， the standardization work of tunnel construction machinery has become more and more urgent. This paper expounds the importance of standardization of tunnel construction machinery from four aspects： policy orientation， market demand， construction safety and construction quality.

Key words： tunnel construction， mechanization， standardization

0 引言

随着科学、技术、经济条件的改善，我国铁路隧道的施工机械化水平不断提高。目前国内人力资源紧张且人工成本逐年增加，传统的劳动密集型施工组织模式已不能适应隧道工程建设的需要，隧道机械化施工是隧道施工发展的趋势。铁路隧道实施机械化作业不仅提高了施工的速度，缩短了工期，保证了施工人员的身体健康，且确保了工程的质量及安全，同时也提升了效益[1-3]。据不完全统计，截至2016年底，中国已经建成隧道总长度超过30000km的隧道工程，并且正在建设和规划的超过40000km[4]。巨大的隧道工程建设为隧道施工机械的发展提供良好的机会，同时也对隧道施工机械提出了更高的要求。为保证隧道建设工程安全、高质量、高效率的完成，隧道施工机械的标准化就显得特别的必要。

1 隧道施工机械的标准化是政策导向的需要

国家安全监管总局、交通运输部、国务院国资委、国家铁路局关于印发《隧道施工安全九条规定》（安监总管二〔2014〕104号）的通知中明确规定“必须严格控制现场作业人数，掘进作业面应实施机械化作业，严禁超员组织施工作业。”《铁路建设工程质量监督管理规定》（交通运输部令2015年第2号）中第六条规定“国家鼓励采用先进的科学技术和管理方法，加强铁路建设工程质量管理，推进铁路建设工程质量诚信体系建设，保证和提高铁路建设工程质量。”隧道施工机械标准是推广新材料、新技术、新科研成果的桥梁，一项科研成果，一旦纳入标准，就能迅速得到推广和应用。因此，隧道施工机械标准化可使新技术和新科研成果得到推广应用，从而促进技术进步；《铁路建设工程质量监督管理规定》（交通运输部令2015年第2号）中中第二章建设单位质量责任和义务第九条规定“建设单位应依据国家和行业标准，结合项目实际情况，按照工程质量和安全生产要求，科学确定合理工期。任何单位和个人不得随意压缩工期。”第十四条规定“建设单位应当对铁路建设所应用的新技术、新工艺、新材料、新设备进行检查”。对新设备进行检查就必须具有相应的标准依据，此条说明建设单位对隧道施工机械的标准化具有强烈的需求。随着隧道施工机械化的不断推进，隧道施工机械不能进行标准化就很难合理确定施工工期。

具体的蒙西华中铁路股份有限公司发布的《关于确保蒙华铁路隧道质量安全的指导意见》中第七条规定“要求初期支护喷射混凝土须采用喷射量不小于15 m3/h湿喷机械手。”虽然该条规定了必须使用湿喷机械手，但由于没有湿喷机械手的相关标准，建设单位、监理单位、施工单位就无法对机械手的质量、安全性、检测方法等进行监督和要求。这很有可能就会导致施工中采用不能满足施工隧道质量和安全要求的湿喷机械手，进一步的会导致隧道施工隐患和工期的延长。如果能有关于湿喷机械手的相关标准，建设单位、监理单位、施工单位都能依据标准对湿喷机械手进行监督管理，从而确保隧道施工采用湿喷机械手这种新技术能真正服务于隧道施工的质量保证和安全要求。

2 隧道施工机械的标准化是市场的需要

隧道施工机械的标准化可以规范各企业间的生产活动，规范市场行为，引领经济社会发展，推动建立最佳秩序，促进产品在技术的相互协调和配合。具体的，钢拱架支护为目前隧道施工中不可或缺的一个环节，特别是对于松软破碎严重的围岩，其稳定性差，开挖后要求早期支護具有较大的刚度，以阻止围岩的过度变形的施工工程。前期由于我国隧道机械化施工技术和装备较为落后以及劳动力成本较低等原因，隧道施工中的钢拱架安装主要采用人工与装载机或台架配合作业。这种安装方式施工人员多、劳动强度大、作业效率低，并且施工安全性差、安装质量不高。随着国家铁路局对隧道施工质量严格要求和机械化施工的推行和行业技术发展，国内生产制造能完成钢拱架安装的设备越来越多。由于没有现行有效的钢拱架安装车的国家标准、行业标准和地方标准，再加上生产钢拱架安装车的企业数目的不断增加，势必会造成企业过多、过杂，产品质量参差不齐，行业运行混乱。行业无统一有效的产品标准，隧道施工质量监管部门监管难度大，中国中铁和中国铁建的各施工企业无法辨别、区分产品质量好坏，极大地阻碍了隧道施工行业的发展。为提升我国隧道施工质量，强化设备生产厂家的自律意识，营造有序、公平的市场环境，提高隧道施工行业经济效益，促进我国铁路、公路等基础建设的快速发展，规范国内钢拱架安装车生产行业，编制并实施钢拱架安装铁路标准迫在眉睫。

3 隧道施工机械的标准化是施工安全的需要

近二十年来，随着国内铁路建设的规模越来越大，隧道施工的技术难度也越来越大，安全生产形势严峻，劳动力成本的逐年提升，人们意识到隧道施工建设的各种施工技术必须采用机械化施工并且机械化要与生产相适应才能继续发展下去，才有竞争力，才能加快工程建设，确保生产安全。具体的，蒙西华中铁路股份有限公司发布的《关于确保蒙华铁路隧道质量安全的指导意见》中要求使用湿喷机械手。相对于传统人工小湿喷作业，采用喷射机械手极大地减少作业面的人数，由原来6～8人小湿喷作业人员减为2～3人的湿喷机械手工作人员； 同时，施工人员远离喷射面遥控作业，为施工人员提供了一个相对良好的作业环境，降低了施工风险，保障了施工人员的安全。小型湿喷机，其喷射方量小，喷射速度慢，混凝土在搅拌车中等待时间长，容易发生变质；且小湿喷机的速凝剂掺量的添加是通过人工添加，容易导致添加比例不稳定，就会导致混凝土强度不达标。采用机械手湿喷工艺可以克服以上的不足，极大地改善混凝土的品质，初期支护混凝土的密实度、抗压和抗剪强度、抗渗性能得到充分保证； 同时还可以避免传统人工喷射时空洞和强度不达标等问题的发生，大幅度减少隧道后期出现的质量缺陷和病害，保障了隧道工程质量的安全。虽然蒙华等铁路线路已经强制要求采用湿喷机械手，但还有部分线路没有全面采用湿喷机械手，他们可能采用了小型湿喷机。采用小型湿喷机虽然满足了国家混凝土湿喷的要求，但对隧道施工安全还是具有一定隐患。湿喷机械手只是一个个例，要想不断地提高隧道施工人员和工程的安全，国家还是需要对隧道施工机械设立标准，并不断进行更新。

4 隧道施工机械的标准化是施工质量的需要

标准与质量如同源与流，标准是质量的依据，质量是执行标准的结果。标准化的过程就是固化设备质量的过程，设备质量的全面管理则可理解为设备标准化的实施和遵守。设备标准化的社会、经济效益是通过设备质量来体现的，而设备质量水平的高低最直接的评定则要以标准做依据和支撑。质量离开了标准就是空中楼阁；标准为设备质量而存在。所以，从一定意义上讲，标准就是质量，没有高标准就没有高质量。具体的湿喷机械手能有效地提高混凝土的密实度、强度、抗渗性能等，但是如果没有设立湿喷机械手标准，就不能对市场上的机械手质量进行控制，就可能导致劣质的产品应用到隧道施工工程中，当然也就不能提高隧道工程施工质量。另外，蒙华铁路隧道建设中为减少隧道仰拱及填充层的施工接缝，保证隧道仰拱及填充层混凝土结构的施工质量及整体性，要求一般情况下全线隧道仰拱一次性捡底不小于24 m，仰拱及填充层浇筑长度根据模筑衬砌台车的长度进行分段浇筑，一次浇筑长度为9～12 m[3]。针对这一要求，自行式仰拱长栈桥设备得到了广泛的推广，自行式仰拱长栈桥的优点：一次施工长度长，仰拱混凝土施工质量高，且橋面行走车辆与仰拱混凝土养护相互独立，为仰拱混凝土的养护提供了充足了时间，降低了以后仰拱混凝土病害的发生。由于没有现行有效的自行式仰拱长栈桥的国家标准、行业标准和地方标准，再加上生产自行式仰拱长栈桥的企业数目的不断增加，势必会造成产品质量参差不齐。行业无统一有效的产品标准，隧道工程质量监管部门监管难度大，各施工企业无法辨别区分产品质量好坏，极大地阻碍了隧道施工质量的保证。

5 结语

综上，通过隧道施工机械的标准化以及相关技术政策的实施，可以整合和引导社会资源，激活科技要素，推动隧道施工机械自主创新与开放创新，加速隧道施工机械技术积累、科技进步、成果推广、创新扩散、产业升级以及隧道工程建设经济、安全、质量的全面、协调、可持续发展。

参考文献

[1] 张晟海.大力发展隧道机械配套化施工形成标准化[J]. 江西建材， 2017（23）：167.

[2] 禹跃云.铁路隧道机械化施工探讨[J].科技创新与应用，2014（4）：193-194.

[3] 韩贺庚.蒙华铁路隧道施工工程施工技术要点及机械化配套[J].隧道建设（中英文），2017，37（12）：1595-1569.

[4] Zhao Yong. A statistical analysis of China's traffic tunnel development data[J].Engineering，2018，4（1）：3-5.