多功能隧道拱架安装车施工应用

朱太礼，袁有朝，李建辉，李 杰

（中铁隧道集团一处有限公司，重庆 401120）

随着我国经济的持续高质量发展，综合国力不断增强，高新技术不断发展，我国隧道施工发展前景非常广阔，提高隧道机械化施工水平，减轻劳动强度，隧道工程的现代化必须实现隧道开挖支护工序施工的现代化，多功能隧道拱架安装车的应用迈出了重要一步，减轻了拱架安装人员的高强度体力劳动。

1 工程概况

贵阳太金线牛角坡隧道出口项目主要施工内容为牛角坡隧道出口端（左线约992m，右线约885m）和隧道出口路基工程（挖方约25 万m3）。牛角坡隧道左线起终点里程为ZK9+773～ZK11+756，长1 983m，右线起终点里程为YK9+741～YK11+510，长1 769m。牛角坡隧道为双向八车道分离式隧道，左右洞开挖边线间距31～37m，出口端左右洞门距离245m，隧道进口位于安猫山金燕路旁，出口以立交连接已建宾阳大道及拟建观潭大道。

2 设备简介

多功能隧道拱架安装车适用于隧道全断面和台阶法施工的钢拱架（含型钢拱架和格栅拱架）安装与钢筋网铺设，可作为质量检测、风水管安装、缺陷修复、注浆、辅助安装锚杆、装药等多种高空作业平台。该产品深度结合隧道施工现状，解决拱架安装耗用时间长、工人数量多、安装不到位等问题，保证施工效率和质量，降低施工成本。多功能隧道拱架安装车构造图如图1 所示。

图1 多功能隧道拱架安装车构造图

设备作业范围如图2所示，主要性能参数如下。

图2 多功能隧道拱架安装车作业范围

多功能隧道拱架安装车安装步骤为：拱架安装前准备工作→多功能隧道拱架安装车就位→钢拱架倒运至施工场地→地面连接拱架→左臂举升第一榀拱架→右臂举升第一榀拱架→拱架对接→焊纵向拉筋→进行下一榀拱架安装。

3 拱架安装方案分析

隧道支护参数如表1 所示。

表1 隧道支护参数表

3.1 资源投入

1）人工法安装 作业台架1 台，自卸汽车1辆，挖掘机或装载机（吊装）1 台，电焊机3 台，CD 开挖法配置2 个班组，大断面约12 人／班，小断面约8 人／班。

2）设备法安装 自卸汽车1 辆，挖掘机或装载机（吊装）1 台，多功能隧道拱架安装车1 台，电焊机3 台，配置1 个班组，约7 人／班组。

3.2 拱架安装时间

1）人工法安装 以每循环安装3 榀拱架为参考，CD 开挖法大断面每循环（3 榀）耗时约4.5h，小断面每循环（3 榀）耗时约3.5h。

2）设备法安装 以每循环安装3 榀拱架为参考，CD 开挖法大断面每循环（3 榀）耗时约2.5h，小断面每循环（3 榀）耗时约1.5h，每天大小断面各1 个循环合计约4h。

3.3 设备法安装与人工法安装对比分析

3.3.1 经济成本

如表2 所示，多功能隧道拱架安装车1 台设备只需7 人即可完成钢架安装与钢筋网铺设，相比人工安装可节省人力投入5 人，且汽车底盘机动灵活，一台设备可以兼顾多个掌子面，减少更多的人员及设备投入。由表3 可得出采用设备安装相对于人工安装大断面每月可节约6.42 万元，小断面每月可节约2.59 万元。

表2 拱架安装方案的经济性对比（按月计算）

3.3.2 安全方面

人工立拱需要大量人员配合安装，拱架需要挖机以及小型起重机配合吊至台架上，且钢拱架采用200mm 的H 型钢，重量重，在台架上作业时只能靠人工安装，工人劳动强度大，体力消耗快，效率较低。简易台架施工，人员上下攀爬、作业环境恶劣，作业面人数多，易发生群伤安全事故。多功能隧道拱架安装车配备两支机械臂和两个工作平台，拱架在地面拼装好后，多功能隧道拱架安装车直接抓起，只需辅助工人配合调好间距尺寸，然后进行连接。全程无需人工抬拱架，大大减少了工人的劳动强度以及安全风险。

3.3.3 质量方面

在加工拱架时每节段拱架制作弧长较长，使用拱架安装车安装拱架可以减少拱架连接板的数量，整榀拱架可以在地面紧固螺栓，紧固力更能满足规范要求，拱架接头少，提高了隧道初期支护质量。

3.3.4 进度方面

1）CD 法开挖大断面设备安装每循环（3 榀）耗时约2.5h，人工安装每循环（3 榀）耗时约4.5h，每循环节约2h，每月按30 个循环计算，可节约60h，每月进度可提高2.5 个循环。

2）CD 法开挖小断面设备安装每循环（3 榀）耗时约1.5h，人工安装每循环（3 榀）耗时约3.5h，每循环节约2h，每月按30 个循环计算，可节约60h，每月进度可提高2.5 个循环。项目工期为18 个月，进度可提前1.5 月。

采用设备安装相对于人工安装本项目至工期结束大约可节约129 万元。

4 结语

多功能隧道拱架安装车较人工立拱安全系数高、效率高、施工质量高、安装速度快和机动性好，适合长大隧道的初期支护施工。