隧洞施工主要设施设备的配置和分析

陈中军

摘要：在隧洞施工中，根据项目的特点和招标文件的要求，不同类型隧道的施工存在着较大差异，因此施工中的设施建设和设备配置分析也就显得尤为重要了。从而优选出能够在施工效率和成本上同步达到良好效果，为工程的成本和质量提供有力的保障。

关键词：引水隧洞;施工条件;初支和衬砌施工;设施设备配置分析

引水隧洞的施工，是现阶段我国水利水电工程施工中比较常见的一种施工，从施工技术的角度分析，这种类型的隧洞一般比铁路和公路隧道洞径尺寸小，为了取得更好的施工效果，本文结合具体工程案例，从多个方面对引水隧洞施工中的主要机械设备和设施建设配置选择进行了分析和讨论。

1 工程项目概况

本文探讨的工程项目是距天全县城约37km，位于四川雅安的天全县紫石乡境内的锅浪跷水电站工程。我公司承建标段主要工作为引水隧洞K2+700～K8+000的开挖、支护、混凝土浇筑、金属结构安装调试、钢筋制安、回填灌浆、固结灌浆、接缝灌浆、2#和3#施工支洞堵头混凝土浇筑、渣场水土保持防护与施工期环境保护等工程。

2 引水隧洞主要工程量和建设规划

我公司承建引水隧洞标段主要工程有石方开挖（含洞挖）25.86万方、喷护和二衬混凝土4.13万方、混凝土挡墙及其他附属工程约4.06万方，钢筋0.22万吨、锚杆（含插筋）1.24万根、回填灌浆0.87万方、固结灌浆0.91万米等。

工程计划合同工期48个月，地处素有“雨城”之称的雅安天全县境内，而天全又有“天漏”之称，多年年平均降雨两百天以上，水系发达，施工受雨季影响较大。而境内山峦重叠，冲沟密布，地形复杂，且同时又有雅康高速施工也存在一定的干扰，仅有国道318作为主要交通道路，外部条件较大影响施工。

3 机械设备配置原则

本隧洞钻爆法施工相对于掘进机施工法，设备资源投入较少，施工准备期较短，适用范围更广。施工设施设备配置应在满足招标文件的质量、进度、成本、安全等前提下，根据隧洞长度、断面大小、施工方法、地质条件、合同工期等综合因素进行配置，需满足以下原则：

3.1 施工设施设备配置必须适应于施工方法工期;

3.2 优选污染小的机械，隧洞内施工的机械，尽可能优先选用电力机械;

3.3 设备的生产能力应大于均衡施工能力，但不宜过大;

3.4 应有备用设备可以机动灵活调配使用，注重科学发挥机械的总体效率。

4 本工程主要的设施设备配置及分析

4.1 供电系统设施设备的配置

根据工程的施工里程（主洞全长5.30km、2#支洞长度0.370km、3#支洞长度0.481km）和主要用电设备的负荷。2#支洞洞口施工场地以及接入主洞预计用电总负荷为600KW，需用电总容量630KVA，故配置630KVA变压器一台。3#支洞洞口施工场地以及接入主洞预计用电总负荷为760KW，需用电总容量800KVA，故配置800KVA变压器一台。并在各自低压端加设无功补偿器装置，高压端由大溪线10KV临时接电点引入。同时在各洞口自配200KW发电机一台，以保证重要工序连续进行。施工现场用电设备，设置多级保护，并设置防雷保护、接地保护等安全措施，洞内照明采用36V低压电源设备，坚决做到“一机一闸一漏”。变压器等定期进行检查，测定绝缘强度，移动式电动机，潮湿环境下电气设备使用前应检查绝缘性，对不合格的线路设备要及时维修或更换，严禁带故障运行，以提高施工的安全性。

4.2 供压设施设备的配置

因本工程易提供电源，且隧洞施工，故不宜选择内燃机提供驱动的空压机，而选择电机提供驱动的空压机。且由2#、3#支洞洞口引入2#、3#支洞与主洞交叉口上下游工作面均不足2km，故可分别在2#、3#支洞洞口设置固定式空压机房。洞挖时四个作业面各配置8台YT28型风动凿岩机，该凿岩机工作气压约在0.4～0.63MPa，采用风管内径150mm的管内输入绝对压力8bar（即0.8MPa）和排气量为24m³/min的空压机，每公里压力降约0.042bar。根据施工经验测试，每台该型号空压机在距离1km范围内可带动三到四台YT28型风动凿岩机，由于本工程四个工作面离空压机房最远距离均接近2km，且可能同时钻孔施工，故在2#、3#支洞洞口两个固定式空压机房分别串联配置四台排气压力为0.8MPa、排气量为24m3/min的螺杆空气压缩机，且安装自动启停装置以节约能源。

由于压力容器为特种设备，故编制了空压机安装施工方案和现场事故应急处理专项预案。空压机的使用需要工程所在地特种设备管理部门进行验收备案登记，且按照规定要求对压力容器进行定期检验和年度检查，压力容器相关安全配件压力表进行半年检和安全阀进行年检，各项指标均合格后方可投入使用。空压机管理人员和操作人员必须经培训合格后持证上岗。

4.3 拌和场站的建设设施设备配置

根据工程量统计数据，本标段混凝土合计约8.19万方，计划混凝土施工期约为18个月，平均每天预计需求混凝土约150方，我部从工期要求和成本方面考虑，分别在2#、3#支洞洞口施工场地建设75型搅拌站各一座。根据隧洞洞径尺寸，考虑洞内洞外及山地运输条件，在初期支护和浇筑混凝土挡墙时，配置了两台8方和两台6方容量的混凝土运输罐车，在2#和3#搅拌站相互调配使用。在衬砌施工开始后根据现场施工进度及需求再考虑增加混凝土运输车辆的配置。

4.4 排水设施设备的配置

本工程采用分别从2#、3#两个施工支洞分别进入主洞上下游施工，故需要在四个工作面分别设置排水系统。四个点每处分别设置安装自动启停装置的4KW水泵两台，2.5KW水泵两台，且安排现场人员定期巡视检查排水设备工作状况。为了保护环境，减少污染，提倡绿色施工，在两个施工支洞洞口分别设置了两级沉淀池，施工废水在沉淀处理后再进行排放。

4.5 其他主要施工機械和运输及吊装设备的配置

除了上述主要设施设备外，施工中还需要配置：2台砼喷射机 、2台注浆机、2辆小型运输车、2台150型挖掘机和2台侧卸式50型装载机配合挖掘机洞内出渣装车、8台双桥自卸车、2台正铲50装载机配合自卸车卸料、6台BX300交流弧焊机 、2台 GTJ4-14钢筋调直机、2台 GJB-403钢筋弯曲机、2台 GJ40-1钢筋切断机等设备。下面着重说明一下对砼喷射机的配置要求。

本工程项目设计要求采用湿喷法进行初支喷射混凝土施工，虽然选用湿喷机设备较干喷机设备价格高，但是在喷射施工中，混凝土是预先在搅拌站配置生产，然后用混凝土运输车运送至施工现场，通过喷管加入液体速凝剂后喷出。湿喷法较干喷法施工混凝土质量稳定、施工效率高、回弹率低、粉尘较少对保护施工人员身体健康有益，是非常符合节材和职业健康的绿色施工。

5 结语：

总之，在引水隧洞的施工中，从安全性、适应性、和经济性等多个方面考虑为配套施工的设施建设和设备配置分析，在具体应用的过程中，施工人员需要结合考虑施工效果、技术实施的便利性和综合成本，以取得最佳的施工效果为目标，建设适用的施工设施，选择适当的设备进行使用，从而才能在降低到合理成本的前提下提高工程建设的质量。

参考文献：

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