探討長隧道施工機械配套與快速施工技術(shù)

楊朝

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)與科技的不斷進(jìn)步，隧道工程建設(shè)技術(shù)也取得了長足的發(fā)展，其中長隧道施工技術(shù)的應(yīng)用尤為廣泛。文章主要對長隧道施工機械配套以及快速施工技術(shù)進(jìn)行闡述，并就長隧道無軌運輸、快速安全施工機械配套總結(jié)出幾點原則，希望對今后的隧道快速施工有所貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道；機械化配套；快速施工

中圖分類號：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）23-0157-02對于長隧道快速施工而言，在施工方法以及掘進(jìn)距離確定的前提下，機械設(shè)備選型與配套是重要保障。本文結(jié)合花培嶺隧道快速掘進(jìn)施工實例對特長隧道快速施工機械選型與配套進(jìn)行探討和分析，總結(jié)出一套長隧道無軌運輸、安全快速施工機械配套的總原則，希望有所指導(dǎo)和幫助。

1 工程概況

花培嶺隧道位于廣東與廣西兩省交界處，橫穿兩省省界，隧道起訖里程IDK252+657～I(xiàn)DK258+575，全長5 918 m，最大埋深307 m。隧道穿越丘陵區(qū)，地面高程78～397 m，相對高程20～200 m，地形起伏大，丘坡自然坡度較陡，坡角25～48？觷。IDK258+488.5～I(xiàn)DK258+575隧道洞身淺埋。隧道范圍無大的區(qū)域性斷層通過；IDK255+505處深94～112 m（洞身）受區(qū)域性構(gòu)造影響，巖體破碎，節(jié)理裂隙面可見綠泥石化現(xiàn)象，推測為傾向北面斷層；隧道洞身范圍燕山期花崗巖兩次和寒武系地層侵入接觸，受侵入作用影響，接觸帶處巖體破碎，風(fēng)化作用強烈。區(qū)內(nèi)地表水主要為溝谷小溪流及人工填筑的堤壩和水庫。

2 施工設(shè)備與機械選型配套

在長隧道快速施工過程中，無軌運輸在近年來以其日益凸顯的優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用，其靈活性強、組織管理方便、無需軌道鋪設(shè)、具有較強地形適應(yīng)性。

根據(jù)花培嶺隧道洞口場地環(huán)境、工期要求以及施工前地質(zhì)勘探資料為依據(jù)，經(jīng)研究分析和比選后確定為無軌運輸方式，其總體施工方案如下：①施工前先進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報工作獲取的地質(zhì)信息調(diào)整隧道的施工方案，以確保施工安全。②明洞及洞門安排在枯雨季節(jié)施工，明洞采用明挖法施工，短段落、分臺階、敞開式開挖，開挖完畢后及時進(jìn)行砼澆筑。③隧道按照新奧法原理組織施工，V級淺埋地段采取雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖，V級深埋地段和部分軟弱段Ⅳ級圍巖采用三臺階七步開挖法施工，Ⅳ級及附近部分Ⅲ級圍巖采用臺階法施工，Ⅲ級和Ⅱ級圍巖采用全斷面開挖。簡易臺車配合風(fēng)動鑿巖機鉆孔，非電毫秒雷管微差起爆，側(cè)卸式裝載機裝碴，自卸車運送至棄碴場。④開挖完畢后及時進(jìn)行初期支護(hù)及二襯施工，噴射砼采用濕噴，二襯采用4臺12 m液壓襯砌臺車進(jìn)行二襯施工，進(jìn)出口各2臺。各作業(yè)線綜合機械化配套方案詳見表1。

3 施工機械化選型的配套原則

①符合總體施工方案。

②動力選型應(yīng)首選電-液。

③對于單機選型，應(yīng)首先考慮其高效性、經(jīng)濟(jì)性及其維修便捷性，且機械設(shè)備的生產(chǎn)能力應(yīng)與工程需要相匹配。

4 在機械選型配套時應(yīng)綜合考量各項技術(shù)要求

4.1 安全性

安全性能是整個施工過程的基本保障，在進(jìn)行機械選型配套時應(yīng)對機械設(shè)備自身的安全運轉(zhuǎn)能力進(jìn)行評估，所以機械設(shè)備都應(yīng)配備自動控制裝置和過載保護(hù)。且應(yīng)在設(shè)備上裝置各種防護(hù)設(shè)備，以便在機械運轉(zhuǎn)時，給施工人員和操作人員以基本的安全保障。

4.2 可靠性

在單機運轉(zhuǎn)的過程中，除了要保持足夠的額定功率，還應(yīng)具備良好的穩(wěn)定性能，以便在規(guī)定作業(yè)條件和規(guī)定時間內(nèi)完成預(yù)期工程量。每個施工工序的單個機械設(shè)備除了具備高速生產(chǎn)能力，還應(yīng)具有整體的均衡性，在評價機械設(shè)備完好率時，應(yīng)綜合同期整套設(shè)備的生產(chǎn)力、穩(wěn)定性來判定。

4.3 生產(chǎn)力

由于長隧道地形相對復(fù)雜，施工作業(yè)線較長，工程量大，因此對機械設(shè)備的生產(chǎn)能力提出了更高的要求，良好的生產(chǎn)性能不僅能確保工程進(jìn)度，減少窩工等不良現(xiàn)象，還能更多地代替人工，不但節(jié)省了人工費，還能減少由于人工誤操作或意外造成的工程事故。在選擇機械設(shè)備時，不能片面追求單機的產(chǎn)量、性能、技術(shù)能力，而應(yīng)從整套機械的綜合性能著手，使各個單機的生成能力相互協(xié)調(diào)和匹配，充分發(fā)揮配套作用，滿足生產(chǎn)力的同時也減少了投入。

4.4 經(jīng)濟(jì)性

首先應(yīng)考慮節(jié)能設(shè)備，同時結(jié)合我國的基本國情和市場，選擇與長隧道工程施工相匹配的機械設(shè)備，而不應(yīng)片面選擇進(jìn)口、價格高昂的設(shè)備。

此外，還應(yīng)綜合考慮配套設(shè)備的耐久性和維修性，與長隧道工程條件和要求相適應(yīng)，實現(xiàn)安全、可靠的快速施工。

5 影響機械設(shè)備選型配套的關(guān)鍵因素

①施工機械應(yīng)與施工環(huán)境保持配套。本文所說施工環(huán)境主要包括隧道通風(fēng)要求、斷面尺寸以及洞內(nèi)不同工序布置等。施工方在單機選型方面首先應(yīng)考慮高效、質(zhì)量可靠，且便于維修；而在組合配套方面則應(yīng)注重設(shè)備外形、體積應(yīng)適應(yīng)隧道斷面尺寸，同時不同種類機械的尺寸和外形、生產(chǎn)能力也要相互保持匹配。

②施工機械應(yīng)與隧道土木作業(yè)保持配套。隧道內(nèi)土木作業(yè)主要涵蓋了通風(fēng)、排水以及水電供應(yīng)。要確保隧道土木作業(yè)設(shè)備與施工機械設(shè)備相互銜接和配套，使大型機械設(shè)備順利進(jìn)洞，施工方應(yīng)鋪設(shè)重型以及中型運輸軌道。

③通風(fēng)設(shè)備應(yīng)與通風(fēng)方式保持配套。對于長隧道無軌運輸方式而言，通風(fēng)問題是其最為關(guān)鍵的一環(huán)。現(xiàn)階段長隧道無軌運輸主要通風(fēng)方式包括巷道式、壓入式以及混合式等等，施工方同時應(yīng)注意在風(fēng)管、風(fēng)機選型以及風(fēng)機布置方面都應(yīng)保持與通風(fēng)方式相互匹配。

④易損件和零配件都應(yīng)保持與主要機械配套。當(dāng)施工方確定了施工機械設(shè)備中的主要部分后，與之相應(yīng)的易損件和零配件應(yīng)保證配套。應(yīng)重視整機壽命與零配件壽命的相互匹配問題，特別是一部分部件的備品，在準(zhǔn)備過程中應(yīng)具備一定預(yù)見性，同時為施工現(xiàn)場準(zhǔn)備足量配件，以免機械故障得不到及時維修而拖延整個施工進(jìn)度。

6 體 會

①鐵路長隧道施工機械配套以及快速施工技術(shù)取得較大突破，并實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，因而是成功的。其中強化施工組織管理，降低運輸干擾有利于設(shè)備綜合效能的綜合發(fā)揮，也是整個施工管理過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

②對于隧道施工作業(yè)而言，機械化是最終出路，我們應(yīng)基于不同作業(yè)模式下研究與之相應(yīng)的機械配套方案，以此來滿足不同長度隧道的個性化需求，為隧道快速施工的實現(xiàn)奠定堅實基礎(chǔ)，并為工程質(zhì)量和施工安全提供重要保障。

7 結(jié) 語

當(dāng)前隨著建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與要求的逐步提高，越嶺地段的鐵路選線設(shè)計不再青睞于以往的展線方案，而更多情況下以長隧道方案取而代之。對于隧道快速施工而言，在確定具體施工方法以及掘進(jìn)距離的前提下，機械設(shè)備配套是其重要保證。本次施工中的機械配套充分發(fā)揮了傳統(tǒng)鉆爆法的均衡性，同時無軌運輸?shù)撵`活性也得以凸顯，從而為快速掘進(jìn)節(jié)約了足量時間。相信在不斷實踐和探索中，長隧道施工機械配套和快速施工技術(shù)會日臻成熟，為我國鐵路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造有利前提。

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