铁路隧道机械化施工探析

2021-01-24李响

设备管理与维修 2021年6期

李响

（中铁十九局集团第五工程有限公司，辽宁大连 116100）

0 引言

目前，我国铁路隧道工程建设规模越来越大，建设数量也越来越多，因此铁路隧道工程建设标准日渐增高，工程建设条件越来越复杂。虽然当前我国铁路隧道工程已经逐渐实现机械化施工，但还是存在一些问题，在一定程度上影响铁路隧道工程建设质量。因此，应注重针对铁路隧道机械化施工进行分析探究，解决铁路隧道机械化施工中存在问题，提高铁路隧道机械化施工水平，保证铁路隧道施工质量。

1 铁路隧道机械化施工中机械配套原则

简单来说，铁路隧道机械化施工中的配套原则是指满足生产线的综合生产能力。因此，对于铁路隧道机械化施工设备，应在整体综合方面的基础上充分考虑机械配套。也就是说单机的机械设备要与机械的整体性能相互吻合，这样才能使得生产与经济的协调效应得以实现。另外，铁路隧道机械化施工中要求每一个单机在运行时，一定要具备良好稳定的技术可靠性，并且一定要在规定时间以及进度条件下完成工期时间之内的额定功率。铁路隧道机械化施工中机械配套原则需要注重以下5 个方面。

（1）机械设备本身要具有良好的安全操作运行功能，这样相关工作人员在运用机械设备过程中才能确保安全性。

（2）应建立在机械设备规范要求的基础上，配上与机械设备相符合的防护措施，使得机械设备持久性得到保障。

（3）每一个单机都要具有良好的耐用性能，以此保证机械使用更加安全、更加耐用。

（4）在运用机械设备施工过程中，一定要定期检查机械设备，不定期抽查机械设备，同时加强养护以及维修工作，使得机械设备能够充分发挥作用价值。

（5）在铁路隧道机械化施工过程中选择配套设备时，应注意根据不同地质条件选择设备。

2 铁路隧道机械化施工中主要机械设备

2.1 TBM 硬岩掘进机

（1）开敞式硬岩掘进机。其主要工作原理是在地层相对稳定，以及岩石不容易发生坍塌的铁路隧道工程施工过程中运用。如果铁路隧道需要在地层较为破碎的施工条件下进行掘进施工，这种情况下需要在后盾之后及时开展喷锚支护施工。在此基础上最终隧道铁路隧道施工过程中运用到的支护施工方式是混凝土衬砌施工。

（2）单护盾式硬岩掘进机。不同于开敞式硬岩掘进机，单护盾式硬岩掘进机配置完整的圆形护盾。其推进方式是凭借推进缸支撑，然后在完成安装的管片上或者整体衬砌上获得支反力，但是因为单护盾式硬岩掘进机的管片安装工作以及掘进工作不能够共同进行。因此，运用单护盾式硬岩掘进机进行施工，其施工进度相对较为缓慢。故单护盾式硬岩掘进机在铁路隧道工程施工过程中的运用相对来说较少。

（3）双护盾式硬岩掘进机。双护盾式硬岩掘进机掘进原理和单护盾式硬岩掘进机完全相同，不同之处是双护盾式硬岩掘进机配置有前、后护盾，并且在前、后护盾之间设置伸缩护盾。如果铁路隧道工程施工地质条件相对恶劣，双护盾式硬岩掘进机可以运用单护盾方式进行。在铁路隧道工程施工地质条件允许情况下，可采用双护盾式硬岩掘进机[1]。

2.2 液压凿岩台车

以结构划分，液压凿岩台车可以分为门架式液压凿岩台车和实腹式液压凿岩台车。以行走方式划分，分别为轮胎式行走方式、履带式行走方式以及轨道式行走方式。正常通行的运渣车辆能够通过门架式液压凿岩台车的车腹部位，则说明可以利用铁路隧道施工中有限的横断空间。使得铁路隧道施工过程中，各种机械设备都能够在运行期间实现互不干扰。液压凿岩台车通常情况下出现在单线铁路隧道工程施工中，可以在铁路隧道挖钻孔过程中运用液压凿岩台车进行施工。液压凿岩台车具有工作效率较高以及劳动强度较低的特点，并且劳动环境条件也较为良好。但是液压凿岩台车也有不足，一次性投入比例过大、成本较高。值得注意的是，液压凿岩台车是运用在铁路隧道工程施工中的开挖施工环节。

2.3 多功能开挖台架

多功能开挖台架也是运用在铁路隧道工程施工中的开挖施工环节。简单说，多功能开挖台架就是开挖台架具有多种功能。首先，在铁路隧道机械化施工过程中采用风钻多功能开挖台架的配套法。采用风钻多功能开挖台架配套法具有以下优势：制作成本较低，制作过程方便容易，在施工操作方面也较为灵活，适用范围较广，获得普遍运用。多功能开挖台架使用成本较低，因此，在施工过程中，在需要运用到全断面大楔形斜眼掏槽爆破施工技术的环节，可以借助多功能开挖台架进行辅助施工。这样不仅爆破效果良好，还能加快铁路隧道工程施工进度。多功能开挖台架也存在一些缺点，例如，科技含量不高，劳动强度相较来说更大，劳动环境较为恶劣等。所以，多功能开挖台架，已经逐渐被科技水平更高的机械设备取代[2]。

3 铁路隧道机械化施工现状及对策

3.1 铁路隧道机械化施工现状

（1）快速施工技术体系存在不足。铁路隧道机械化快速施工体系是以钻爆破施工技术为基础，其主要表现在施工安全、机械化作业设备配套技术、风险控制以及环境控制、变形控制和岩溶高压水等方面。目前，快速施工技术体系许多关键性的技术难题以及设备配套难题还有待解决。施工进度这方面还存在一定程度的差异，在施工过程中常常会发生施工事故，并且在工程建设后也会对环境造成不良影响。

（2）机械化设备配套不够完善。建立在硬岩以及围堰稳定性较好的基础上，机械化设备配套才能够开展快速的机械化施工。但是在此过程中，作业线上的机械设备国产程度较低，导致机械设备的使用寿命以及维修、养护等方面受到严重影响，施工进度受到一定程度影响。较难实现先进的机械化作业，最终严重制约我国铁路隧道机械化施工的全面发展以及进步。

（3）机械化程度不高。在开展软弱围岩或者土质围岩的铁路隧道施工过程中，通常情况下只能够采用人工施工方式。人工施工方式存在施工时间长、施工进程慢、工序复杂和围岩搅动大等不利因素。这些问题不仅导致施工过程中的安全系数较低，同时施工质量不能够得到保障。这些问题的产生原因就是机械化程度不高[3]。

3.2 铁路隧道机械化施工对策

（1）针对钻爆破施工技术进行强化。强化钻爆破施工技术是铁路隧道机械化发展的重点问题，在此过程中可以运用液压凿岩台车进行施工，能够收获良好施工效果。另外，实现铁路隧道钻爆破施工机械化的关键在于推广创新。因此，在开展铁路隧道机械化施工过程中一定要注重爆破技术的创新，严格把握控制这一方面。

（2）加强铁路隧道机械化施工的自动化以及科技化。机械化施工的自动化以及科技化一定程度上能够呈现一个国家的多媒体科技技术以及综合科学技术水平。目前，开展铁路隧道机械化施工过程中，办公室计算机能够直接呈现出远距离施工现场的实际画面以及相关参数，并且还能够远程控制机械设备。这种情况能够很大程度上减轻劳动程度，提高工作效率，保证施工质量。实时监督施工情况，及时发现和解决问题，保证施工进度。因此，在进行铁路隧道机械化施工过程中，应重视加强铁路隧道机械化施工的自动化以及科技化[4]。

（3）完善机械设备管理以及保养体系。在开展铁路隧道机械化施工过程中，一定要重视完善机械管理以及保养。在此过程中首先要建立一支专业的维修保养团队，由机械设备操作人员负责低级的机械设备保养维修工作，再由专业维修保养人员负责高级维修保养工作。另外，一定要定期进行维修以及保养工作，使得机械故障概率有效降低，这样不仅能够保障施工质量，还能够减少维修成本。在处理机械设备故障过程中，一定要分析探究机械设备故障原因，避免同样故障再发。另外，在机械设备保养过程中，一定要重视优化装配工艺以及修复工艺，做到防范于未然，使得机械设备能够在质量符合保证的基础上施工。