探讨长隧道施工机械配套与快速施工技术

杨朝

摘 要：随着我国经济与科技的不断进步，隧道工程建设技术也取得了长足的发展，其中长隧道施工技术的应用尤为广泛。文章主要对长隧道施工机械配套以及快速施工技术进行阐述，并就长隧道无轨运输、快速安全施工机械配套总结出几点原则，希望对今后的隧道快速施工有所贡献。

关键词：铁路隧道；机械化配套；快速施工

中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）23-0157-02对于长隧道快速施工而言，在施工方法以及掘进距离确定的前提下，机械设备选型与配套是重要保障。本文结合花培岭隧道快速掘进施工实例对特长隧道快速施工机械选型与配套进行探讨和分析，总结出一套长隧道无轨运输、安全快速施工机械配套的总原则，希望有所指导和帮助。

1 工程概况

花培岭隧道位于广东与广西两省交界处，横穿两省省界，隧道起讫里程IDK252+657～IDK258+575，全长5 918 m，最大埋深307 m。隧道穿越丘陵区，地面高程78～397 m，相对高程20～200 m，地形起伏大，丘坡自然坡度较陡，坡角25～48？觷。IDK258+488.5～IDK258+575隧道洞身浅埋。隧道范围无大的区域性断层通过；IDK255+505处深94～112 m（洞身）受区域性构造影响，岩体破碎，节理裂隙面可见绿泥石化现象，推测为倾向北面断层；隧道洞身范围燕山期花岗岩两次和寒武系地层侵入接触，受侵入作用影响，接触带处岩体破碎，风化作用强烈。区内地表水主要为沟谷小溪流及人工填筑的堤坝和水库。

2 施工设备与机械选型配套

在长隧道快速施工过程中，无轨运输在近年来以其日益凸显的优势得到广泛应用，其灵活性强、组织管理方便、无需轨道铺设、具有较强地形适应性。

根据花培岭隧道洞口场地环境、工期要求以及施工前地质勘探资料为依据，经研究分析和比选后确定为无轨运输方式，其总体施工方案如下：①施工前先进行超前地质预报，根据超前地质预报工作获取的地质信息调整隧道的施工方案，以确保施工安全。②明洞及洞门安排在枯雨季节施工，明洞采用明挖法施工，短段落、分台阶、敞开式开挖，开挖完毕后及时进行砼浇筑。③隧道按照新奥法原理组织施工，V级浅埋地段采取双侧壁导坑法开挖，V级深埋地段和部分软弱段Ⅳ级围岩采用三台阶七步开挖法施工，Ⅳ级及附近部分Ⅲ级围岩采用台阶法施工，Ⅲ级和Ⅱ级围岩采用全断面开挖。简易台车配合风动凿岩机钻孔，非电毫秒雷管微差起爆，侧卸式装载机装碴，自卸车运送至弃碴场。④开挖完毕后及时进行初期支护及二衬施工，喷射砼采用湿喷，二衬采用4台12 m液压衬砌台车进行二衬施工，进出口各2台。各作业线综合机械化配套方案详见表1。

3 施工机械化选型的配套原则

①符合总体施工方案。

②动力选型应首选电-液。

③对于单机选型，应首先考虑其高效性、经济性及其维修便捷性，且机械设备的生产能力应与工程需要相匹配。

4 在机械选型配套时应综合考量各项技术要求

4.1 安全性

安全性能是整个施工过程的基本保障，在进行机械选型配套时应对机械设备自身的安全运转能力进行评估，所以机械设备都应配备自动控制装置和过载保护。且应在设备上装置各种防护设备，以便在机械运转时，给施工人员和操作人员以基本的安全保障。

4.2 可靠性

在单机运转的过程中，除了要保持足够的额定功率，还应具备良好的稳定性能，以便在规定作业条件和规定时间内完成预期工程量。每个施工工序的单个机械设备除了具备高速生产能力，还应具有整体的均衡性，在评价机械设备完好率时，应综合同期整套设备的生产力、稳定性来判定。

4.3 生产力

由于长隧道地形相对复杂，施工作业线较长，工程量大，因此对机械设备的生产能力提出了更高的要求，良好的生产性能不仅能确保工程进度，减少窝工等不良现象，还能更多地代替人工，不但节省了人工费，还能减少由于人工误操作或意外造成的工程事故。在选择机械设备时，不能片面追求单机的产量、性能、技术能力，而应从整套机械的综合性能着手，使各个单机的生成能力相互协调和匹配，充分发挥配套作用，满足生产力的同时也减少了投入。

4.4 经济性

首先应考虑节能设备，同时结合我国的基本国情和市场，选择与长隧道工程施工相匹配的机械设备，而不应片面选择进口、价格高昂的设备。

此外，还应综合考虑配套设备的耐久性和维修性，与长隧道工程条件和要求相适应，实现安全、可靠的快速施工。

5 影响机械设备选型配套的关键因素

①施工机械应与施工环境保持配套。本文所说施工环境主要包括隧道通风要求、断面尺寸以及洞内不同工序布置等。施工方在单机选型方面首先应考虑高效、质量可靠，且便于维修；而在组合配套方面则应注重设备外形、体积应适应隧道断面尺寸，同时不同种类机械的尺寸和外形、生产能力也要相互保持匹配。

②施工机械应与隧道土木作业保持配套。隧道内土木作业主要涵盖了通风、排水以及水电供应。要确保隧道土木作业设备与施工机械设备相互衔接和配套，使大型机械设备顺利进洞，施工方应铺设重型以及中型运输轨道。

③通风设备应与通风方式保持配套。对于长隧道无轨运输方式而言，通风问题是其最为关键的一环。现阶段长隧道无轨运输主要通风方式包括巷道式、压入式以及混合式等等，施工方同时应注意在风管、风机选型以及风机布置方面都应保持与通风方式相互匹配。

④易损件和零配件都应保持与主要机械配套。当施工方确定了施工机械设备中的主要部分后，与之相应的易损件和零配件应保证配套。应重视整机寿命与零配件寿命的相互匹配问题，特别是一部分部件的备品，在准备过程中应具备一定预见性，同时为施工现场准备足量配件，以免机械故障得不到及时维修而拖延整个施工进度。

6 体 会

①铁路长隧道施工机械配套以及快速施工技术取得较大突破，并实现了预期目标，因而是成功的。其中强化施工组织管理，降低运输干扰有利于设备综合效能的综合发挥，也是整个施工管理过程的关键环节。

②对于隧道施工作业而言，机械化是最终出路，我们应基于不同作业模式下研究与之相应的机械配套方案，以此来满足不同长度隧道的个性化需求，为隧道快速施工的实现奠定坚实基础，并为工程质量和施工安全提供重要保障。

7 结 语

当前随着建设标准与要求的逐步提高，越岭地段的铁路选线设计不再青睐于以往的展线方案，而更多情况下以长隧道方案取而代之。对于隧道快速施工而言，在确定具体施工方法以及掘进距离的前提下，机械设备配套是其重要保证。本次施工中的机械配套充分发挥了传统钻爆法的均衡性，同时无轨运输的灵活性也得以凸显，从而为快速掘进节约了足量时间。相信在不断实践和探索中，长隧道施工机械配套和快速施工技术会日臻成熟，为我国铁路建设事业的发展创造有利前提。

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