公路隧道施工机械的合理配置

中铁上海工程局集团有限公司城市轨道交通工程分公司 上海 201900

随着我国人工成本逐年增加，传统劳动密集型的人工钻爆法施工组织日益困难。因此，隧道人工钻爆法施工正在被钻爆法机械化配套施工所取代。

1 总体施工措施

依据瓦斯隧道施工相关技术规定，对通风进行专项设计、专项监测，严格实行闭锁管理风电、瓦电；施工用电设有双回路电源，当一路发生故障停止供电时，另一回路能担负前全部负荷；采用防爆电缆进洞，进入隧道的施工机械及电气设备应具有防爆或隔爆性能，对装碴运输设备进行防爆改装；采用“三人联锁”制严格管控开挖爆破，瓦斯浓度不得超过允许范围，否则严禁爆破；采用瓦斯自动监控系统、便携式瓦检仪、人工光干涉瓦检仪等多种方法及时检测瓦斯浓度；加强洞内动火和用电管理。

2 设备配套原则

（1）设备配套要按照企业自身的发展规划，依据隧道地质特点、建造规模、断面尺寸，从施工方案、工期、安全、质量、效益、环保和职业健康要求等方面综合考虑，兼顾设备选型和配套。

（2）对制约隧道施工循环的钻爆、立架、湿喷、仰拱、二衬等工序环节，配套施工机械设备。

（3）突出“以人为本”的原则，在施工风险高的关键工序尽量减少作业人数和作业强度。

（4）为减少不同设备配套转换时的施工干扰，工区内同一个施工作业面只采用一种配套方式[1]。

3 公路隧道施工机械的合理配置

3.1 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200m3/min 就能够满足与以上要求；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1300m3/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1500m3/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1000m3/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1600m3/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[2]。

3.2 装碴机械

目前，大断面隧道常用的大容量装碴设备防爆型较少，且防爆型装碴设备效率低，机动性差，在隧道施工中受限制。高瓦斯和瓦斯突出隧道中也有用改装防爆装载机和挖掘机的先例，保证了高瓦斯隧道的施工安全。

3.3 混凝土湿喷机械手

将湿喷机械手由湿喷机、蠕动计量泵和喷射机械臂装在轮式汽车底盘上，喷射混凝土效率可达15-30m3/h，对施工人员造成的身体危害小，在围岩条件较好的全断面法地段采用效果最为明显。

3.4 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[3]。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。

（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。

4 施工问题和改进措施

施工中遇到了装药效率和药卷与钻孔匹配问题，可通过采用流态乳化炸药加以解决。安全步距问题可以通过试验确定合理的安全步距，同时加强安全管理，加强安全监测，确保隧道施工安全。对Ⅴ级围岩软弱隧道，可采用台阶法、微台阶施工，但需要对前方围岩和掌子面进行预支护。可以通过理论性研究和验证开挖截面对药卷直径的影响，进而推导出药卷与开挖截面之间的关系。一般情况下，药卷的直径增加，最小的抵抗线也会增加。装药的直径在小于极限直径的状态下，爆炸速度将会伴随装药直径的增加而增加，所以，在生产中要控制炸药的极限直径，应大于常用的药卷直径[4]。

5 结语

综上所述，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。