特长公路隧道单头快速掘进施工技术研究

杨晓锋

（天津大港油田集团工程建设有限责任公司，天津 300272）

现阶段，在对特长公路隧道进行施工的过程中多采用新奥法，施工工作结束之后，通过无轨运输的方式将土渣运至垃圾处理区域。这种施工方式的机械化水平相对较弱，施工速度慢，存在较多的事故隐患，施工后会对环境造成严重破坏。而使用单头快速掘进施工技术，在施工过程中主要采用三臂凿岩车、自行式液压仰拱栈桥、防水板台车等设备，在减少作业人数的同时，能够有效控制施工对环境带来的不利影响，从整体的角度出发，保证施工效益。

1 特长公路隧道施工过程中单头快速掘进施工技术的应用意义

在对特长公路隧道进行开掘的过程中，使用单头快速掘进施工技术具有非常好的施工效果：（1）从施工队伍的角度来看，隧道掌子面施工人数大大减少，工人的劳动强度大幅度降低；（2）从施工环境的角度来看，洞内的作业环境得到了大幅度的改善，粉尘污染、噪声污染的问题得到了有效解决，有效提升了施工作业过程中的安全度，工人出现职业病问题的概率大幅度减少，施工过程更体现人性化的理念[1]；（3）从施工质量的角度来看，混凝土密实度大幅度提升，为最终的施工质量提供了充足的保障；（4）从施工全过程的角度来看，单头快速掘进设备配备了完善的监控系统，能够达到24h对隧道内情况进行监控的目标，发现问题可以第一时间寻找解决方案，最大限度地保障施工人员的安全。

2 单头快速掘进技术的内涵

2.1 单头快速掘进技术的适用范围

在使用单头快速掘进技术对特长公路隧道进行施工的过程中，若公路隧道的长度小于3km，则不适用于这项技术。单头快速掘进技术在大于3km的公路隧道施工中具有十分明显的优势，但是对于小于3km的公路隧道进行施工则无法体现其基本优势。除此之外，对施工进度和施工质量均有较高要求的隧道以及施工环境相对复杂的隧道，也可以尝试使用单头快速掘进技术[2]。

2.2 单头快速掘进技术的工作原理

在隧道施工环境复杂、长度较长的情况下，通过超前地质钻机能够提前获得地质情报，施工过程中实现钻注一体化，尤其是在对复杂岩层进行施工的过程中，具有十分明显的优势。通过有效分析钻孔数据能够高质量地预测未开挖区域的地质情况，进而最大限度地保障施工过程的安全度[3]。从基本原理的角度而言，单头快速掘进技术的主要工具是三壁凿岩车，其主要作用是钻眼、测量和装药，能够最大限度地避免隧道施工给周围岩层带来的扰动。在此基础上，可使用车载式湿喷机械手对施工环境进行优化，有效解决施工现场的粉尘问题。

自行式液压仰拱栈桥是施工过程中的另外一项重要设备，其主要起辅助作用，这项设备能够自动行走，在仰拱施工环节中应用十分普遍，通过机电一体化技术达到一次完成仰拱混凝土浇筑工作的目标，在此基础上，使仰拱能够具有较强的整体性，避免工程质量受到影响。

防水板台车的主要作用是对隧道钢筋网进行施工，使施工人员的劳动强度大幅度降低，在此过程中，有效提升整体的施工效益，提升防水板的挂设速度。在防水板台车工作的基础上，二衬台车会随时跟随，使施工质量能够得到最大限度的保证。与此同时，通过建立网上监控系统，有效避免隧道内有害气体超标的问题，全面监控隧道内存在的地质隐患，真正达到信息化施工的目的，在此基础上，全面保障施工人员的安全，避免工程事故问题的发生。

3 单头快速掘进技术的施工流程

3.1 三臂凿岩车运行过程中的技术要点

在正式开始对特长公路隧道进行施工之前，需要做好检查工作，具体包括空压机、泵的工作情况，接头和各个管路是否存在漏油、漏气或漏水的问题，保证控制仪表及控制装置能够正常工作。正式开始行走之前，需要先将升降平台的高度调低，与滑动工作台保持平齐，将臂架缩回，凿岩机只需要保持在始动位置即可，将支腿缩回，确保三臂凿岩车能够正常行走。三臂凿岩车正式开始行走之前，先观察场地周围的情况，保证三臂凿岩活动范围无人逗留，不存在障碍物，在此基础上，操作人员发出指示信号，指挥三臂凿岩车活动。

三臂凿岩车在开展钻眼工作的过程中，钻眼坡度和钻眼角度是两项重要的内容，掌子面附近的坡度控制线，在确定坡度控制线的前提下，在下方位置需要提前确定中心位置，坡度控制线的分布情况如表1所示。

除此之外，钻眼的位置也需要有工作人员提前确定，布孔的位置要在中心线确定的前提下，以中心线为参照设置，位置设置要保证精确性。在未设置布孔位置的前提下，严禁开孔施工，防止整体隧道结构的稳固性受到影响。

表1 掌子面附近坡度控制线的分布情况 单位：条

三臂凿岩车的活动要保证平稳，在出现紧急情况的时候要最大限度地避免意外事故的发生，尤其是在上下坡的过程中要特别注意[4]。由于三臂凿岩车长度较长，因此转向的过程中非常容易发生意外，技术人员需要慎重操作。液压油温需要控制在70℃以下，一旦液压油温超过70℃，需要第一时间使三臂凿岩车停止工作。连接水管之前，先采用技术手段排除管内的尘埃，将供电装置与绝缘电缆线连接到一起。在对升降平台进行操作的过程中以及凿岩工作的开展过程中，先张开三臂凿岩车的支腿，将机体固定，避免导杆和臂在工作的过程中遭到破坏。在臂需要移动的情况下，先将导杆退回，使工作面与顶点分开，避免两者发生碰撞，损坏油管。臂在实际移动的过程中，要做到远离软管，避免发生相互缠绕的问题。升降平台移动的过程中需要提前提醒相关工作人员注意，防止发生事故。运转过程中，一旦发现漏油问题，三臂凿岩车需要第一时间停止工作。

3.2 自行式液压仰拱栈桥安装过程中的技术要点

栈桥安装工作结束之后，要使钢轨与前后车轮之间保持一定距离，距离需要控制在5cm左右，前支腿和后支腿同时接触地面，在此基础上，对后坡桥、前坡桥、过渡桥的情况进行检查，保证桥板垫实。在此过程中，各类车辆均可通行，为桥下仰拱作业做好充足的准备，但是需要注意钢轨和前车轮后，车轮之间的距离要保持在10cm以上。对电器的运转情况进行检查，保证完好，将行走电机启动，使栈桥能够向下一工位移动。各部分检查工作结束之后，栈桥安装准备工作基本结束。结束栈桥组装工作之后，要对每一个连接螺栓进行检查，保证连接牢固。正式通车之前，确保各部位均能够牢固支撑，照明设备能够正常工作，在此期间，应限制车辆通行的速度，车速通常情况下需要控制在5km/h以下。同时，为了有效避免安全事故的发生，需提前在危险地带安装警示灯和安全标志。栈桥正式开始自行之前，需要保证周边地带没有障碍物。栈桥自行过程中，桥的两侧和桥下均不得有人逗留，一次只能有1辆重车通过栈桥。

3.3 防水板台车运行过程中的技术要点

防水板台车正式开始工作之前，固定防水板是一项最基本的工作，防水板需要留出一定的富余，具体富余量根据初期支护面的平整度来确定，在此基础上，最大限度地避免防水板在混凝土的挤压作用下发生破坏。为了保证防水板焊接位置的质量，在接头长度的基础上，防水板每环铺设长度需要增加2m，确保防水板能够相互搭接到一起。防水板铺设工作结束之后，要注意将各道工序有机地结合到一起，在保证钢筋绑扎结实的前提下，做好混凝土的关注工作。若开挖面与软弱围岩地段距离较近，在防水板接头的位置需要加装相应的防护措施，掌子面出现爆破问题的时候，防止在飞石的作用下遭到破坏。在档头模板安装、设置各种类型的预埋件、安装钢筋衬器的过程中，要最大限度地避免防水板遭到破坏。一旦防水板遭到破坏，不仅会拖慢工程进度，施工质量也会相应的受到影响。因此，防水板台车运行过程中，需要对防水板的问题密切关注，防水板的完整性是防水板台车正常运行的前提条件。

4 结束语

综上所述，在对特长公路隧道进行施工的过程中，相比于传统的施工手段，单头快速掘进施工技术不仅能有效控制施工区域的粉尘问题和噪声问题，有效优化洞内的施工环境，避免工人的健康受到威胁，同时对于提高工程施工过程中的安全性、控制事故的发生率具有十分积极的现实意义，因此具有较高的推广价值。特长公路隧道施工是未来在高速公路修建过程中必须解决的一个重要问题，由此可见，单头快速掘进施工技术的应用具有十分广阔的前景，其成功使用也为今后特长公路隧道施工提供了重要的参考，具有较强的趋向性，从而实现我国公路交通事业的快速发展和不断进步。