公路隧道施工机械的合理配置

宋显立

（中铁十九局集团第五工程有限公司，辽宁大连 116100）

0 引言

在公路隧道施工过程中，合理配置施工机械设备一直是非常重要的问题，合理配置施工机械不仅能有效提升施工效率和施工质量，还能有效减少施工工作人员的工作强度，在保证施工进度的同时有效减少工程造价，高质量、低消耗地完成公路隧道施工这项严峻困难的施工任务。针对公路隧道施工机械的合理配置原则进行分析，提出施工机械的合理配置建议。

1 合理配置原则

公路隧道施工机械的合理配置原则应建立在公路隧道的实际长度、断面大小和施工地区地质条件、运用相关施工技术和安全因素等配置原则：①施工机械的配置应建立在施工过程中运用到的施工技术基础上，并要满足施工工期的前提下；②施工机械配置的生产力应超过均衡施工能力，而均衡施工能力则要超过于施工进度的标准；③在选购施工机械配置的过程中应重视备用机械设备；④在进入到公路隧道中进行施工的设备应尽可能选择电力机械设备，并且优先选择噪声小和排出污染物符合标准的机械设备；⑤在正式开展公路隧道施工前，一定要注重培训工作，让相关工作人员都能够清楚地了解所用机械，并且充分掌握机械的使用技巧、使用规则等；⑥要保证施工机械的使用安全，即购入施工机械的过程应建立在安全性的基础上，并且定时检查、维修施工机械，确保施工机械安全运行；⑦配置机械设备的过程中，应优先选择经济合理、具有节能特点的机械设备，选择适应性较强的设备，能够使施工设备满足不同情况下的公路隧道施工条件，还能够满足辅助施工技术的需求。

2 公路隧道施工机械的合理配置

2.1 合理配置通风机械设备

在进行通风机械设备配置和安装之前，相关工作人员应根据公路隧道施工现场的实际施工情况进行计算，并且在满足以下条件下采取最大值来计算风量：①根据公路隧道中同时间施工人员的最大数量计算风量，一般情况下200 m3/min 就能够满足与以上要求[1]；②根据同时爆破过程中用到的最大炸药数量来计算风量，通常情况下公路隧道都会运用压入式通风，当风量达到1300 m3/min 时就能够满足要求；③按照公路隧道施工中内燃机作业废气稀释的需求来计算风量，一般情况下风量达到1500 m3/min 就能够满足要求；④根据公路隧道洞内的最小风速来计算，针对这种情况所得出的值普遍偏小，一般情况下风量满足1000 m3/min 时，相关工作人员就能够顺利开展施工工作。

根据以上的分析结果加上漏风和摩阻系数，只要通风机能够在正常运行的情况下提供1600 m3/min 的新鲜空气，就能够保障公路隧道施工的所有工作人员顺利开展工作。能够满足于一般情况下公路隧道通风条件的机械为轴流风机，型号为SDP（C）-NG12.5。

2.2 合理配置供电机械设备

在隧道施工过程中供电机械的合理配置十分重要，直接影响到隧道施工质量和施工效率，并且在一定程度上影响着施工工作人员的生命安全，因此要慎重考虑供电机械设备的合理配置。在公路隧道施工过程中供电主要包括生产用电、生活用电等，而生产用电包含机械运行用电和施工过程中的照明用电。在合理配置供电设备过程中应注重考虑总用电量，这样才能选择出合理的发电机、变压器、各种类型的供电开关和导线等，进而做到用电可靠、用电安全、用电节约。另外根据公路隧道工程实际施工用电情况分析得出，在确定施工总用电量的过程中，用电定额并不是固定的，在用电设备同时运行的过程中超过用电定额的现象非常普遍。中小公路隧道在施工过程中可以采用400/230 V 三相四线系统两端送电，在导线断面的选择上应保证末端电压＜10%；而对于长隧道施工，如果在施工过程中的用电设备不多时，可以与中小隧道施工过程中的供电机械设备相一致，如果用电设备较多，则可以采用6～10 kV 高压送电。

2.3 隧道开挖施工机械合理配置

隧道开挖施工环节是公路隧道施工中的第一个施工环节，此环节通常会使用多臂钻机机械设备、液压凿岩台车、多功能开挖台车、高能量多位钻机等大型钻机机械设备。

（1）液压臂孔台车。隧道开挖环节液压臂孔台车的钻孔范围最广泛，调整范围也最灵活，还具备准确、方便的操作特点，钻孔能力非常强大。

（2）液压凿岩台车。隧道开挖环节最值得推广的施工设备是高性能挖进机械，其中的液压凿岩台车分为门架式和实腹式两种结构形式，而根据行走方式可分为轮胎形式、轨行形式和履带形式三种。门架式凿岩台车腹部能够通过运渣车辆，充分利用隧道内部有限的横断面空间，达到在作业面施工过程中施工设备相互不打扰，有效提升设备使用效率，被普遍运用在公路隧道施工中。门架式凿岩台车挖孔的效率非常高，能够运用到各种环境中，但是投入的成本较高[2]。

（3）多功能开挖台车。为了有效降低公路隧道建设成本，我国公路隧道施工单位研发了风钻多功能开挖台车配套施工方法，其中具有制作较为容易、建设成本低、较强灵活性和适用较为广泛的特点。运用多功能开挖台车开挖在一定时期内被普遍运用到公路隧道施工中，但是其中存在许多不足，如多功能开挖台车的技术含量较低，施工工作人员辅助力度较大，不具备良好的环境适应性特点，已经不能满足公路隧道施工对机械设备的运用需求。

2.4 有轨出碴施工机械合理配置

在公路隧道施工过程中，一定情况下需要运用有轨出碴形式，要在隧道洞内合理设置运行轨道，运用轨道装碴机、斗车或梭式矿车互相配合进行装碴运输。装碴机按照原理分为3种类型：

（1）直接卸料式。直接卸料式具有体积小的特点，更多适用在导坑掘进装碴。

（2）间接卸料式。间歇式卸料式装碴机相比直接卸料式装碴机的机斗容量大，但是有容易卡料的缺点，并且在运用过程中轨道必须要处于平整状态，否则非常容易脱轨，更多适用于导坑掘进。

（3）连续卸料式。连续卸料式不利于运输粒径较大的碎石，但是连续卸料式的装渣机生产效率较高，在运用过程中需要与不用调车的运碴列车配合运用，才能发挥较高的生产效率。

对于有轨出碴的运碴车辆，在以往的公路隧道施工中更多运用装碴机装入斗车然后实现出渣，运碴机的时间利用率决定着生产效率，涉及空车和载重车调车所费时间，相对来说更费时间。为了能够提升出渣生产效率，更多运用到转载车辆，以节省调车的时间，以此来提高生产效率。

2.5 无轨出碴施工机械合理配置

如果公路隧道施工场地较为宽广，可以不设置运行轨道，更多运用正斗装载机和反斗装载机与自卸汽车互相配合实现出碴，能够有效节省材料，使出碴施工更加简单方便，减少施工成本，提高施工效率，增进公路隧道的经济效益。无轨出碴通常会将碎石场地和自卸汽车的卸碴场地设置在同一区域，具有废渣二次利用的优点。无轨出碴施工使用的大型推土机的类型较为单一，可以运用同一类型的推土机，避免因某台推土机发生故障不能使用时，导致公路隧道要全部停工[3]。

2.6 混凝土衬砌施工机械合理配置

混凝土衬砌施工环节在公路隧道施工过程中非常重要，包括制备混凝土、输送混凝土和混凝土衬砌。混凝土的制备不仅为隧道提供衬砌的使用材料，也用于道路铺设过程，混凝土的质量不仅要足够好，还要满足衬砌和铺筑路面对于混凝土的施工要求。注重考虑混凝土的综合使用情况，合理选择混凝土拌合站的区域位置，选择性能较为优秀的混凝土拌合机械设备，还要设置专门的混凝土拌合场地。

形成混凝土成品后，成品运送到施工现场，运用喷射机等设备将混凝土喷砌成为混凝土层，喷射机要根据公路隧道实际施工情况进行选择。在混凝土搅拌机搅拌过水泥和砂石料后，运用运输料车进行运输，在其中加入速凝剂，通过皮带输送机将混合后的混凝土输入喷射机中，喷射机通过喷头将其喷射到混凝土衬砌层中，进而形成混凝土衬砌层。

3 总结

公路隧道施工过程的施工综合性强，工序和环节繁多，运用到的机械设备非常复杂，在公路隧道施工过程中一定要合理选择、搭配施工机械，才能够在工期内完成施工，保证施工质量。在施工机械设备的合理配置过程中，并不是运用到的设备越先进效果就越好，应从公路隧道整体施工相互配合上进行考虑，才能获得更好的经济效益。