全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)施工策略分析

譚光華

[摘要]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工程建設(shè)也在不斷發(fā)展。通過(guò)隧道建設(shè)可以促進(jìn)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展，在隧道施工過(guò)程中，全斷面隧道施工是比較重要的，要想促進(jìn)全斷面隧道施工的正常有序進(jìn)行，必須選擇科學(xué)合理的施工方法。其中全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)施工方法應(yīng)用范圍是比較廣泛的。隧道施工環(huán)境往往都比較惡劣，只有掌握隧道具體施工情況，建立全斷面隧道施工模型，才能最終確定出科學(xué)合理的隧道施工方案。本文主要進(jìn)行全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)施工策略分析。

[關(guān)鍵詞]全斷面隧道；掘進(jìn)機(jī)；施工策略；分析

近年來(lái)，隨著我國(guó)施工技術(shù)的不斷發(fā)展，隧道開(kāi)挖技術(shù)也得到了完善和創(chuàng)新，在全斷面隧道施工當(dāng)中，具體的施工技術(shù)方法越來(lái)越多，施工技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)，有效提升了隧道施工質(zhì)量。在全斷面隧道施工過(guò)程中，施工方法選擇是關(guān)鍵，要想選擇科學(xué)合理的全斷面隧道施工方法，必須在了解隧道形狀以及大小的基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)學(xué)模型有效建立，再通過(guò)對(duì)模型求解的方式對(duì)比多種施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇最佳施工方法。但在當(dāng)前的全斷面隧道施工策略研究當(dāng)中，還存在一系列尚待解決的隧道開(kāi)挖問(wèn)題以及施工技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題。

一、全斷面隧道施工方法研究

在當(dāng)前的全斷面隧道施工當(dāng)中，經(jīng)常用到的施工方法主要有三種，第一種隧道施工方法是掘進(jìn)機(jī)施工方法，第二種施工方法是鉆爆法，第三種施工方法是兩者結(jié)合施工方法，在隧道施工方法選擇當(dāng)中，要根據(jù)隧道地質(zhì)地層實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇。

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)主要有三種，第一種是巖石掘進(jìn)機(jī)，在巖石掘進(jìn)機(jī)當(dāng)中，敞開(kāi)式掘進(jìn)機(jī)適合應(yīng)用在圍巖相對(duì)穩(wěn)定的地質(zhì)條件下，護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)適合應(yīng)用在破碎性圍巖當(dāng)中；第二種是盾構(gòu)，其中有加壓盾構(gòu)，適合應(yīng)用在承壓水強(qiáng)度比較好的地當(dāng)中和軟土底層當(dāng)中，平衡式盾構(gòu)又分為改良型盾構(gòu)和一般型盾構(gòu)，前者主要應(yīng)用在壓力較強(qiáng)、粘土含量少的地層中，后者主要應(yīng)用在粘土含量高的巖層以及砂層當(dāng)中，另外還有氣壓式盾構(gòu)，其應(yīng)用次數(shù)是比較少的，第三種是混合式盾構(gòu)，是由多種盾構(gòu)組成的，其主要應(yīng)用在砂卵石以及土層等各種混合底層當(dāng)中。

二、全斷面隧道施工方法的具體應(yīng)用情況研究

在隧道施工策略選取當(dāng)中，還要結(jié)合隧道施工具體進(jìn)展情況，在考慮隧道施工所用成本的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理選擇。影響隧道施工成本以及施工進(jìn)展的因素主要有隧道附近環(huán)境條件、隧道底層情況以及隧道大小等。

（一）隧道附近環(huán)境條件影響研究

在具體的隧道施工方案設(shè)計(jì)和施工方法選擇當(dāng)中，必須結(jié)合隧道環(huán)境條件進(jìn)行選擇，比如在河海地下以及陸地地下隧道具體施工當(dāng)中，最好不要選擇鉆爆法進(jìn)行隧道施工。在以往的隧道施工過(guò)程，因?yàn)槭┕ぜ夹g(shù)和設(shè)施不完善，導(dǎo)致隧道施工無(wú)法正常有序進(jìn)行。如今，盾構(gòu)技術(shù)得到了良好發(fā)展和應(yīng)用，大大提升了隧道建設(shè)質(zhì)量和水平。在很多地區(qū)隧道建設(shè)當(dāng)中都已經(jīng)應(yīng)用了先進(jìn)的盾構(gòu)技術(shù)，取得了比較顯著的應(yīng)用效果。

（二）隧道經(jīng)過(guò)地層地質(zhì)情況影響研究

在具體的隧道施工過(guò)程中，隧道經(jīng)過(guò)地層地質(zhì)情況對(duì)隧道施工質(zhì)量的影響力是比較大的，會(huì)直接影響到全斷面隧道施工的正常有序進(jìn)行。

在全斷面隧道施工方法的具體選擇當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)選擇鉆爆法還是應(yīng)當(dāng)選擇掘進(jìn)機(jī)施工方法，必須在掌握相關(guān)施工條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行確定。

要想確定選擇全斷面隧道巖石掘進(jìn)機(jī)施工方法，一方面，要掌握具體的選用標(biāo)準(zhǔn)要求，選擇全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)施工法的通常都是圓形隧道。其隧道開(kāi)挖直徑控制在6米左右，其具體長(zhǎng)度是直徑的700倍之上，在這種條件下，選用全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)施工方法進(jìn)行施工的成本最低，另外還要保證圍巖抗壓能力60-105MPa之間，通常來(lái)說(shuō)，如果選擇鉆爆施工方法的，需要用到前期準(zhǔn)備時(shí)間在98天，如果選擇掘進(jìn)機(jī)施工方法的話，需要用到的前期準(zhǔn)備時(shí)間在280天。

另一方面，要想準(zhǔn)確選擇全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)施工方法，還要了解哪些地質(zhì)條件不適合掘進(jìn)機(jī)方法應(yīng)用。對(duì)于斷層破碎帶地質(zhì)條件下的地層來(lái)說(shuō)，是不適合應(yīng)用掘進(jìn)機(jī)隧道施工方法的，在那些穿過(guò)涌水以及暗河等的地層來(lái)說(shuō)，也不適合應(yīng)用掘進(jìn)機(jī)隧道施工方法。因?yàn)槿绻麘?yīng)用掘進(jìn)機(jī)方法進(jìn)行隧道施工的話，會(huì)導(dǎo)致經(jīng)常性停機(jī)事故發(fā)生，阻礙隧道施工正常有序進(jìn)行。

（三）隧道大小差異性影響研究

對(duì)于引輸水隧道斷面來(lái)說(shuō)，其往往都是圓形的，在隧道尺寸大小符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上，可以選擇掘進(jìn)機(jī)隧道施工方法進(jìn)行施工。當(dāng)隧道斷面過(guò)大之后，可以進(jìn)行二次成洞操作，首先選擇一臺(tái)小掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行導(dǎo)洞操作，然后在使用相關(guān)擴(kuò)張?jiān)O(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行尺寸擴(kuò)大化操作，其中通常用到的擴(kuò)大設(shè)備是擴(kuò)孔機(jī)。

相關(guān)研究結(jié)果表明，在公路以及鐵路隧道施工過(guò)程中，掘進(jìn)機(jī)首次成洞需要的開(kāi)挖量是比較大的，往往都會(huì)選擇混合施工方法進(jìn)行隧道施工，要使用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行導(dǎo)洞有效開(kāi)挖，再使用鉆爆設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)挖操作，最終完成成洞操作。在這個(gè)成洞過(guò)程中，主要應(yīng)用到單導(dǎo)洞方法和雙導(dǎo)洞方法。

在全斷面隧道施工方法選擇當(dāng)中，兩種施工方法各有利弊，各有應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，所以，如果能夠滿(mǎn)足相關(guān)施工環(huán)境和其他標(biāo)準(zhǔn)條件的話，最好使得兩者并存應(yīng)用。

三、隧道施工技術(shù)綜合應(yīng)用研究

至今為止，隧道施工技術(shù)方法變得越來(lái)越多，越來(lái)越先進(jìn)，因此綜合應(yīng)用效率也在不斷提升。在綜合技術(shù)力量當(dāng)中，不僅有相關(guān)施工設(shè)備，還有施工技術(shù)人員，只有保證施工設(shè)備完善、施工技術(shù)人員綜合素質(zhì)足夠高，才能保證隧道施工正常進(jìn)行。以往我國(guó)的全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)施工技術(shù)還尚待發(fā)展，掘進(jìn)機(jī)屬于一種高端產(chǎn)品，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員比較少，因此，由于各方面因素的限制，掘進(jìn)機(jī)隧道施工方法的應(yīng)用范圍還尚待擴(kuò)大。

如今，隨著我國(guó)綜合實(shí)力的不斷增高，我國(guó)隧道建設(shè)技術(shù)得到了快速發(fā)展，施工范圍也在不斷擴(kuò)大，因此全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的數(shù)量也在不斷增多，應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，給我國(guó)隧道施工正常有序進(jìn)行增添了一份技術(shù)保障。相信在不久以后，我國(guó)的全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)施工水平會(huì)有突飛猛進(jìn)的增長(zhǎng)。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，隧道建設(shè)也變得越來(lái)越重要，隧道問(wèn)題會(huì)給人們的生活帶來(lái)嚴(yán)重的危害，因此必須根據(jù)隧道施工實(shí)際情況選擇科學(xué)合理的施工方法。在全斷面隧道施工方法選擇當(dāng)中，必須結(jié)合隧道環(huán)境、地質(zhì)以及大小等情況，在增強(qiáng)隧道施工技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行隧道施工方法合理選擇。還要保證施工方案設(shè)計(jì)部門(mén)和施工部門(mén)密切配合，促進(jìn)全斷面隧道施工的正常有序進(jìn)行。