長(zhǎng)大隧道機(jī)械化施工技術(shù)

張城瑞 劉博文

【摘 要】隨著公路、鐵路工程項(xiàng)目的建設(shè)和發(fā)展，出現(xiàn)了越來(lái)越多的長(zhǎng)大隧道。為了保障長(zhǎng)大隧道的施工質(zhì)量，則需要采用恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備進(jìn)行機(jī)械化施工。論文主要概述了長(zhǎng)大隧道機(jī)械化施工技術(shù)，對(duì)鉆爆法長(zhǎng)大隧道的機(jī)械設(shè)備配置與施工進(jìn)行了研究。

【Abstract】With the construction and development of highway and railway engineering projects， more and more long tunnels have emerged. In order to guarantee the construction quality of the long tunnel， it is necessary to adopt appropriate equipment for mechanized construction. This paper mainly summarizes the mechanized construction technology of long tunnels， and studies the mechanical equipment configuration and construction of long tunnel by drilling and blasting method.

【關(guān)鍵詞】隧道;機(jī)械化;施工技術(shù)

【Keywords】 tunnel; mechanization; construction technology

【中圖分類(lèi)號(hào)】U45? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）06-0186-02

1 長(zhǎng)大隧道機(jī)械化施工技術(shù)概述

就長(zhǎng)大隧道施工來(lái)說(shuō)，主要采用掘進(jìn)機(jī)法、鉆爆法兩種方法，其中，鉆爆法應(yīng)用較多。就隧道鉆爆法施工而言，其首先是通過(guò)鑿巖機(jī)或者鑿巖臺(tái)車(chē)完成鉆眼工作。其次，通過(guò)人工方式來(lái)完成裝藥，待一切準(zhǔn)備就緒后，進(jìn)行爆破工作。其中，通過(guò)裝載車(chē)、自卸汽車(chē)配合運(yùn)作，將爆破產(chǎn)生的礦碴運(yùn)出施工現(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)至棄碴場(chǎng)，這種方式被稱(chēng)為無(wú)軌運(yùn)輸方式?，F(xiàn)階段，無(wú)軌運(yùn)輸是長(zhǎng)大隧道常用的一種運(yùn)輸方式，尤其是公路隧道工程，因該類(lèi)工程存在較大的斷面，為了保障施工現(xiàn)場(chǎng)的有效空間，則需要通過(guò)無(wú)軌運(yùn)輸將礦碴運(yùn)輸?shù)綏壊陥?chǎng)。對(duì)于一些斷面較小的隧道工程，可能存在裝載機(jī)裝車(chē)?yán)щy的問(wèn)題，此時(shí)可采用有軌運(yùn)輸，即通過(guò)電動(dòng)或者風(fēng)動(dòng)的裝碴機(jī)，將礦碴裝入梭式礦車(chē)、入斗車(chē)內(nèi)，在電瓶車(chē)的牽引下，實(shí)現(xiàn)出碴的目的。

通常情況下，隧道會(huì)采用復(fù)合襯砌的方式，從而保障隧道工程的安全性。就復(fù)合襯砌來(lái)說(shuō)，初期支護(hù)是由多種材料、構(gòu)件（鋼架、鋼筋網(wǎng)、錨桿、噴射混凝土等）組合完成，二次襯砌是通過(guò)模板臺(tái)車(chē)來(lái)澆筑混凝土，最終形成襯砌結(jié)構(gòu)。需要注意的是，初期支護(hù)與二次襯砌間要設(shè)置一道防水層，從而保障混凝土的最終質(zhì)量。對(duì)于一些全斷面的隧道工程，襯砌施工應(yīng)采用模板臺(tái)車(chē)，混凝土的拌合是在附近的攪拌站完成，由混凝土輸送車(chē)或者輸送泵運(yùn)至襯砌工作面，之后進(jìn)行混凝土的施工。

在長(zhǎng)大隧道工程施工中，一些排水、供電、供應(yīng)壓縮空氣等輔助工作，是由通用機(jī)械來(lái)完成的。比如，采用軸流式通風(fēng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)隧道的通風(fēng)，通過(guò)發(fā)電站來(lái)實(shí)現(xiàn)隧道的照明。另外，不同的隧道段還要采取不同的措施，以確保隧道施工的順利進(jìn)行，比如隧道工程中含有瓦斯地段，不僅要加強(qiáng)通風(fēng)，而且要采用防爆型機(jī)械施工，從而保障施工的安全性;對(duì)于反坡排水的隧道工程，需要采用較大動(dòng)力的抽水設(shè)備，以保障水資源的供應(yīng)和使用。

2 鉆爆法長(zhǎng)大隧道的機(jī)械設(shè)備配置與施工

對(duì)于長(zhǎng)大隧道工程來(lái)說(shuō)，其需要機(jī)械化施工，在保障施工質(zhì)量的同時(shí)，能夠最大程度地提高施工效率。通常情況下，較高的機(jī)械化程度能夠促進(jìn)生產(chǎn)效率提高，加快施工進(jìn)度，所以在工程項(xiàng)目施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況選擇適宜的設(shè)備，從而提高施工的水平和效率。在對(duì)長(zhǎng)大隧道工程進(jìn)行施工機(jī)械配置時(shí)，需遵循以下原則：滿足要求、技術(shù)先進(jìn)、性能可靠，從而符合隧道施工要求。采用性能好、質(zhì)量高的施工設(shè)備，并做好機(jī)械設(shè)備的匹配工作，從而充分發(fā)揮設(shè)備的效能。就隧道施工來(lái)說(shuō)，其主要包括開(kāi)挖、裝運(yùn)、初期支護(hù)、二次襯砌等工作，相應(yīng)的設(shè)備配置圍繞這些工作進(jìn)行。

2.1 開(kāi)挖施工的機(jī)械設(shè)備配置與施工

現(xiàn)階段，鉆爆法隧道施工主要采用自制多功能臺(tái)架設(shè)備。依據(jù)隧道斷面的高度，臺(tái)架會(huì)進(jìn)行不同的分層，從而為人工鉆孔、噴錨支護(hù)提供便利和保障。通常將多臺(tái)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)安置于臺(tái)架上，從而完成隧道的鉆眼作業(yè)，采用液壓鑿巖臺(tái)車(chē)進(jìn)行鉆孔工作，之后再由人工進(jìn)行裝藥，最終進(jìn)行爆破、開(kāi)挖。

2.2 裝運(yùn)工作的機(jī)械設(shè)備配置與施工

在鉆爆法施工中，出碴運(yùn)輸工作是隧道施工的重點(diǎn)工作，為了提高該工作的效率，則需要做好設(shè)備的配套選擇。有軌運(yùn)輸、無(wú)軌運(yùn)輸是現(xiàn)階段隧道工程施工運(yùn)輸采用的主要方式，其中有軌運(yùn)輸需要配備多類(lèi)專(zhuān)業(yè)設(shè)備，具有洞內(nèi)污染少的優(yōu)點(diǎn)，但因設(shè)備種類(lèi)多，設(shè)備的日常養(yǎng)護(hù)與維修工作比較復(fù)雜，管理存在一定難度;與有軌運(yùn)輸相比，無(wú)軌運(yùn)輸配備的設(shè)備較少，管理相對(duì)比較容易，但采用該種方式時(shí)，部分設(shè)備屬于內(nèi)燃機(jī)械，會(huì)在洞內(nèi)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的尾氣污染，因此要做好隧道的通風(fēng)工作。另外，采用有軌運(yùn)輸方式時(shí)，一般會(huì)在洞內(nèi)鋪設(shè)輕型鋼軌，在開(kāi)挖面配備自動(dòng)裝巖設(shè)備，并在電瓶車(chē)的牽引下，自卸礦車(chē)完成洞碴運(yùn)出洞外棄碴場(chǎng)的任務(wù);采用無(wú)軌運(yùn)輸方式時(shí)，一般會(huì)配備側(cè)翻式裝載機(jī)，用于礦碴的裝載，并由自卸汽車(chē)直接將洞碴運(yùn)至棄碴場(chǎng)。受施工工期限制，長(zhǎng)大隧道施工多采用斜井、橫洞等輔助坑道。輔助坑道施工與正洞相似，多采用無(wú)軌運(yùn)輸將礦碴運(yùn)出，但由于斜井存在較大的坡度，常常會(huì)采用有軌運(yùn)輸?shù)姆绞?，即采用?cè)卸式礦車(chē)裝載洞碴，在絞車(chē)的牽引下，將礦車(chē)運(yùn)至井口車(chē)場(chǎng)，之后再進(jìn)行洞碴的卸載和倒運(yùn)。

2.3 初期支護(hù)的機(jī)械設(shè)備配置與施工

錨噴支護(hù)是隧道初期支護(hù)的一種常用方式，一般一個(gè)工作面需配備3臺(tái)或4臺(tái)混凝土噴射機(jī)，從而滿足噴射混凝土施工要求。通常采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)來(lái)進(jìn)行噴射混凝土的拌合，其運(yùn)輸可通過(guò)有軌運(yùn)輸方式——軌行式罐車(chē)，或者無(wú)軌運(yùn)輸方式——自卸汽車(chē)、混凝土罐車(chē)來(lái)完成。錨桿支護(hù)施工采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆孔，再由人工進(jìn)行安設(shè)工作，從而發(fā)揮其支護(hù)的重要作用。

2.4 二次襯砌的機(jī)械設(shè)備配置與施工

就隧道二次襯砌施工來(lái)說(shuō)，通常將自動(dòng)計(jì)量拌和站設(shè)置于洞外，用于混凝土的拌合，再由混凝土罐車(chē)或者軌行式輸送車(chē)進(jìn)行混凝土的運(yùn)輸。在混凝土二次襯砌施工時(shí)，采用的是液壓式整體模板臺(tái)車(chē)（9m或12 m），并給模板臺(tái)車(chē)配備混凝土輸送泵和輸送管，模板臺(tái)車(chē)按照鋪設(shè)軌道前行，并進(jìn)行相關(guān)的混凝土的澆筑。需要注意的是，要給每臺(tái)模板臺(tái)車(chē)配備一個(gè)簡(jiǎn)易臺(tái)架，用于安裝防水板，該工作應(yīng)在混凝土灌注前完成，避免雨水或者地下水影響隧道工程的施工質(zhì)量。

2.5 風(fēng)、水、電保障系統(tǒng)配置和運(yùn)作

2.5.1 通風(fēng)系統(tǒng)的配置和運(yùn)作

通風(fēng)對(duì)于隧道工程來(lái)說(shuō)是十分重要的，特別是長(zhǎng)大隧道。該隧道施工通風(fēng)一般選擇長(zhǎng)管路機(jī)械混合通風(fēng)或者壓入式通風(fēng)，并構(gòu)建相應(yīng)的通風(fēng)系統(tǒng)，其組成部分包括PVC軟風(fēng)管、軸流風(fēng)機(jī)。具體來(lái)說(shuō)，在凈空允許的條件下，應(yīng)盡可能選擇直徑較大的風(fēng)管，從而滿足施工通風(fēng)的需求;軸流風(fēng)機(jī)的選擇，需根據(jù)施工的需求進(jìn)行風(fēng)機(jī)的各種參數(shù)（風(fēng)壓、風(fēng)量等）計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)隧道的有效通風(fēng)，給隧道的安全施工提供保障。

2.5.2 供水系統(tǒng)的配置和運(yùn)作

供水系統(tǒng)是滿足隧道施工中水資源需求的一項(xiàng)重要系統(tǒng)，從而為隧道工程的施工提供保障。通常將蓄水池設(shè)置在洞外的水源處，并安設(shè)高壓水泵，使得水資源在高壓的作用下，進(jìn)入高位水池，再由鋪設(shè)的水管將水池中的水引入洞中，從而滿足隧道施工用水需求。

2.5.3 供電系統(tǒng)的配置和運(yùn)作

在進(jìn)行長(zhǎng)大隧道施工時(shí)，通常將變壓器（630kVA、800kVA）設(shè)置于洞外，并由高壓線將電壓引入各個(gè)生產(chǎn)生活區(qū)域以及隧道內(nèi)，從而滿足隧道工程施工的用電需求。在進(jìn)行隧道掘進(jìn)的過(guò)程中，當(dāng)掘進(jìn)距離在1000m以上時(shí)，電壓會(huì)出現(xiàn)較大的降幅，為了保障電力的正常應(yīng)用，通常會(huì)采用鎧裝電纜高壓進(jìn)洞，并分為照明和動(dòng)力兩個(gè)分路，實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)的雙回路供電[1]。為了保障洞內(nèi)施工設(shè)備的正常運(yùn)作，通常會(huì)將移動(dòng)式變壓器設(shè)置在離挖面較近的附屬洞室內(nèi)，為掌子面周?chē)氖┕ぬ峁╇娏?。另外，還要配備一臺(tái)超過(guò)200kW的發(fā)電機(jī)，作為隧道施工的應(yīng)急電源備用，從而保障長(zhǎng)大隧道工程的用電施工。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在長(zhǎng)大隧道工程機(jī)械化施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)隧道工程的實(shí)際情況，選擇適宜的機(jī)械設(shè)備，從而提高隧道工程施工的質(zhì)量和效率。同時(shí)，還要保障通風(fēng)、供水、供電等系統(tǒng)的運(yùn)行，為長(zhǎng)大隧道工程施工提供保障。

【參考文獻(xiàn)】

【1】馬飛.長(zhǎng)大隧道施工技術(shù)分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2016（7）：164-166.