公路隧道施工機械的合理配置

中鐵上海工程局集團有限公司城市軌道交通工程分公司 上海 201900

隨著我國人工成本逐年增加，傳統(tǒng)勞動密集型的人工鉆爆法施工組織日益困難。因此，隧道人工鉆爆法施工正在被鉆爆法機械化配套施工所取代。

1 總體施工措施

依據(jù)瓦斯隧道施工相關(guān)技術(shù)規(guī)定，對通風(fēng)進行專項設(shè)計、專項監(jiān)測，嚴格實行閉鎖管理風(fēng)電、瓦電；施工用電設(shè)有雙回路電源，當(dāng)一路發(fā)生故障停止供電時，另一回路能擔(dān)負前全部負荷；采用防爆電纜進洞，進入隧道的施工機械及電氣設(shè)備應(yīng)具有防爆或隔爆性能，對裝碴運輸設(shè)備進行防爆改裝；采用“三人聯(lián)鎖”制嚴格管控開挖爆破，瓦斯?jié)舛炔坏贸^允許范圍，否則嚴禁爆破；采用瓦斯自動監(jiān)控系統(tǒng)、便攜式瓦檢儀、人工光干涉瓦檢儀等多種方法及時檢測瓦斯?jié)舛龋患訌姸磧?nèi)動火和用電管理。

2 設(shè)備配套原則

（1）設(shè)備配套要按照企業(yè)自身的發(fā)展規(guī)劃，依據(jù)隧道地質(zhì)特點、建造規(guī)模、斷面尺寸，從施工方案、工期、安全、質(zhì)量、效益、環(huán)保和職業(yè)健康要求等方面綜合考慮，兼顧設(shè)備選型和配套。

（2）對制約隧道施工循環(huán)的鉆爆、立架、濕噴、仰拱、二襯等工序環(huán)節(jié)，配套施工機械設(shè)備。

（3）突出“以人為本”的原則，在施工風(fēng)險高的關(guān)鍵工序盡量減少作業(yè)人數(shù)和作業(yè)強度。

（4）為減少不同設(shè)備配套轉(zhuǎn)換時的施工干擾，工區(qū)內(nèi)同一個施工作業(yè)面只采用一種配套方式[1]。

3 公路隧道施工機械的合理配置

3.1 合理配置通風(fēng)機械設(shè)備

在進行通風(fēng)機械設(shè)備配置和安裝之前，相關(guān)工作人員應(yīng)根據(jù)公路隧道施工現(xiàn)場的實際施工情況進行計算，并且在滿足以下條件下采取最大值來計算風(fēng)量：①根據(jù)公路隧道中同時間施工人員的最大數(shù)量計算風(fēng)量，一般情況下200m3/min 就能夠滿足與以上要求；②根據(jù)同時爆破過程中用到的最大炸藥數(shù)量來計算風(fēng)量，通常情況下公路隧道都會運用壓入式通風(fēng)，當(dāng)風(fēng)量達到1300m3/min 時就能夠滿足要求；③按照公路隧道施工中內(nèi)燃機作業(yè)廢氣稀釋的需求來計算風(fēng)量，一般情況下風(fēng)量達到1500m3/min 就能夠滿足要求；④根據(jù)公路隧道洞內(nèi)的最小風(fēng)速來計算，針對這種情況所得出的值普遍偏小，一般情況下風(fēng)量滿足1000m3/min 時，相關(guān)工作人員就能夠順利開展施工工作。根據(jù)以上的分析結(jié)果加上漏風(fēng)和摩阻系數(shù)，只要通風(fēng)機能夠在正常運行的情況下提供1600m3/min的新鮮空氣，就能夠保障公路隧道施工的所有工作人員順利開展工作[2]。

3.2 裝碴機械

目前，大斷面隧道常用的大容量裝碴設(shè)備防爆型較少，且防爆型裝碴設(shè)備效率低，機動性差，在隧道施工中受限制。高瓦斯和瓦斯突出隧道中也有用改裝防爆裝載機和挖掘機的先例，保證了高瓦斯隧道的施工安全。

3.3 混凝土濕噴機械手

將濕噴機械手由濕噴機、蠕動計量泵和噴射機械臂裝在輪式汽車底盤上，噴射混凝土效率可達15-30m3/h，對施工人員造成的身體危害小，在圍巖條件較好的全斷面法地段采用效果最為明顯。

3.4 隧道開挖施工機械合理配置

隧道開挖施工環(huán)節(jié)是公路隧道施工中的第一個施工環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)通常會使用多臂鉆機機械設(shè)備、液壓鑿巖臺車、多功能開挖臺車、高能量多位鉆機等大型鉆機機械設(shè)備。

（1）液壓臂孔臺車。隧道開挖環(huán)節(jié)液壓臂孔臺車的鉆孔范圍最廣泛，調(diào)整范圍也最靈活，還具備準確、方便的操作特點，鉆孔能力非常強大。

（2）液壓鑿巖臺車。隧道開挖環(huán)節(jié)最值得推廣的施工設(shè)備是高性能挖進機械，其中的液壓鑿巖臺車分為門架式和實腹式兩種結(jié)構(gòu)形式，而根據(jù)行走方式可分為輪胎形式、軌行形式和履帶形式三種。門架式鑿巖臺車腹部能夠通過運渣車輛，充分利用隧道內(nèi)部有限的橫斷面空間，達到在作業(yè)面施工過程中施工設(shè)備相互不打擾，有效提升設(shè)備使用效率，被普遍運用在公路隧道施工中[3]。門架式鑿巖臺車挖孔的效率非常高，能夠運用到各種環(huán)境中，但是投入的成本較高。

（3）多功能開挖臺車。為了有效降低公路隧道建設(shè)成本，我國公路隧道施工單位研發(fā)了風(fēng)鉆多功能開挖臺車配套施工方法，其中具有制作較為容易、建設(shè)成本低、較強靈活性和適用較為廣泛的特點。運用多功能開挖臺車開挖在一定時期內(nèi)被普遍運用到公路隧道施工中，但是其中存在許多不足，如多功能開挖臺車的技術(shù)含量較低，施工工作人員輔助力度較大，不具備良好的環(huán)境適應(yīng)性特點，已經(jīng)不能滿足公路隧道施工對機械設(shè)備的運用需求。

4 施工問題和改進措施

施工中遇到了裝藥效率和藥卷與鉆孔匹配問題，可通過采用流態(tài)乳化炸藥加以解決。安全步距問題可以通過試驗確定合理的安全步距，同時加強安全管理，加強安全監(jiān)測，確保隧道施工安全。對Ⅴ級圍巖軟弱隧道，可采用臺階法、微臺階施工，但需要對前方圍巖和掌子面進行預(yù)支護。可以通過理論性研究和驗證開挖截面對藥卷直徑的影響，進而推導(dǎo)出藥卷與開挖截面之間的關(guān)系。一般情況下，藥卷的直徑增加，最小的抵抗線也會增加。裝藥的直徑在小于極限直徑的狀態(tài)下，爆炸速度將會伴隨裝藥直徑的增加而增加，所以，在生產(chǎn)中要控制炸藥的極限直徑，應(yīng)大于常用的藥卷直徑[4]。

5 結(jié)語

綜上所述，公路隧道施工過程的施工綜合性強，工序和環(huán)節(jié)繁多，運用到的機械設(shè)備非常復(fù)雜，在公路隧道施工過程中一定要合理選擇、搭配施工機械，才能夠在工期內(nèi)完成施工，保證施工質(zhì)量。在施工機械設(shè)備的合理配置過程中，并不是運用到的設(shè)備越先進效果就越好，應(yīng)從公路隧道整體施工相互配合上進行考慮，才能獲得更好的經(jīng)濟效益。