机械化施工配套在高速铁路隧道施工中的应用

赵克宁

（中铁十二局集团有限公司，山西 太原 030024）

在传统的高速铁路隧道施工过程中，钻爆法，尤其是人工钻爆法是其主要的作业方式。但是，钻爆法在长期的施工过程中却暴露出了很多的不足，例如施工速度较慢、危险系数较大和超欠挖现象严重等。

机械化施工配套技术对于高速铁路的建设来说，尤其是在隧道方面，有着举足轻重的作用。无论是在隧道的开挖、还是混凝土的浇筑方面，利用机械化配套技术在施工过程中提高施工的效率和质量，都具有较好的应用意义。因此，为了有效提高高速铁路隧道施工的速度，在高速铁路隧道施工中应用紧跟时代发展趋势和具备时代科技力量的机械化施工配套技术就显得尤为重要。

1 机械化施工配套的简述

在隧道的施工过程中，运用机械化施工配套来提高施工机械化的程度和作业水平已经成为隧道施工中的发展趋势[1]。而机械化施工配套技术指的就是在隧道的开挖、支护和仰拱的三条作业上使用机械化配套作业线来达到迅速施工的目标，主要的目的是提高施工的速度和作业的水平，在一定程度上降低施工人员工作的强度和难度。在这过程中，隧道出口的开挖设备主要采用的是液压式的三璧凿岩台车，而支护选择的设备是湿喷机械手，仰拱实施的是移动栈桥配合移动仰拱模架进行施工。

1.1 机械化施工配套的要点

机械化配套对于隧道施工的进度和作业的质量具有重要的影响。在此情况下，必须注重机械化配套的科学性、合理性与实用性。第一，在机械化配套中，无论是开挖、支护，还是仰拱施工，其选择使用设备的型号和数量都要符合机械化施工的标准和要求，根据工程的实际情况对机械化设备进行一定的选择。第二，在进行机械化配套之前，要对机械化施工配套技术即将作用的施工现场进行仔细的考察，要确保机械化的施工能够满足施工的现实要求和预期质量。第三，机械化施工配套的作用高低，在一定程度上取决于所选择机械化设备的质量高低，也就是说，机械化设备质量是影响机械化施工速度的重要因素。在这种情况下，选择价格合理、质量过硬、维修便捷的机械化设备就显得非常重要。

1.2 机械化施工配套在高速铁路隧道施工中的注意事项

从我国高速铁路隧道施工的现状来看，施工过程面临着巨大的问题，比如施工环境较为恶劣、施工难度较大、危险性较大和易发生突发事故等。在这种情况下，运用功能多样化、自动化程度较高和高效率的机械化施工配套技术进行施工，能够在一定程度上降低隧道内作业人员的施工难度和劳动强度。但是，机械化施工配套的使用对施工人员的技术要求较高，因此，提高施工人员的机械化设备操作水平就显得尤为重要，在一定程度上影响甚至决定了机械化配套技术在高速铁路隧道内的施工作用。与此同时，由于机械化施工配套技术中设备类型的复杂性和较大的难度系数，就要求机械化施工配套在实际的隧道施工中，要有严格的管理制度和把控要求，对施工现场和设备都要进行全方位的管理，提高设备的作用率，在一定程度上加快隧道施工的进程。

2 机械化配套施工在高速铁路隧道施工中的必要性

在高速铁路隧道施工中进行机械化配套施工的必要性主要体现在传统钻爆法的不足。在我国高速铁路的隧道开挖过程中，主要采用的方法有新奥法、盾构法和钻爆法。而钻爆法由于其成本低廉、操作简单和实用性强的优势，成为了我国在隧道开挖中主要采用的方式。但是，在长期的隧道开挖中，运用钻爆法进行作业也出现了不少的问题：第一，虽然钻爆法已在隧道开挖中持续使用，但是长期以来并未形成以钻爆法为基础的机械化施工体系，导致施工作业在实际的施工过程中，无法对环境进行控制和预估施工的风险，导致施工的进度缓慢，并在一定程度上增加了施工现场的安全隐患。第二，进行钻爆法的设备要想实现快速化施工，其必须在岩石稳定性较好的前提下进行。而且，以钻爆法为基础的机械化设备的质量过硬程度不高、故障发生机率大等不足，也会影响高速铁路隧道在开挖、支护和喷锚等施工过程当中的质量和效率。

3 机械化施工配套在高速铁路隧道施工中的具体应用

3.1 隧道开挖作业线

在高速铁路的隧道开挖中，传统施工主要采取的是以风动式凿岩机为基础设备的人工钻爆法，不仅钻孔的精确度不高、耗费时间长，而且还严重影响光面的爆破效果。而三璧凿岩车作为机械化施工配套中针对开挖作业线选择的设备，其优点众多，不仅能够自动作业，实现自动控制多臂同钻，而且还能够通过电液自动调节微动控制，实现钻孔的精确定位。与此同时，其还能够封闭的进行作业，实现降噪防尘，在一定程度上保护了施工现场的生态环境。更重要的是，三璧凿岩车还能够实现三十米超前钻探和注浆加固，并且根据施工现场的地质情况，在线判断并设计不同的爆破支护方案。由此可见，运用机械化施工配套技术，采用三璧凿岩车对隧道进行钻爆，不仅能够节约人力的资源，还能够有效保证施工人员的生命安全，具有较大的推广性和实用性。不过，在三璧凿岩车施工过程中，也一定要根据围岩的情况，适当的调节凿岩车的冲击和推进。当凿岩车到达钻进方向容易偏移的位置时要注意控制凿岩车的速度，实施低冲压、低推进的方式，慢慢的进行隧道开挖。当凿岩车到达围岩情况较好的位置时，就可采取高冲压和高推进的方式进行钻孔。与此同时，在三璧凿岩车进行施工时，要注意控制好推进的高度和钻孔的位置，保证开孔的位置在设计的标高上，从而解决传统施工的超欠挖问题。

3.2 支护作业线

在支护作业线上，选用喷射质量较好的湿喷机械手或者湿喷台车，采用预搅拌混凝土，自带稳定风压空压机喷射，提高混凝土的密实度和匀质性，在一定程度上弥补传统人工喷射空洞、强度不达标的不足。但是在使用湿喷机械手或者是湿喷台车时，要在喷射过程中随时注意和控制喷射的速度、距离和角度等，在一定程度上降低混凝土的回弹率。一般来说，喷射距离在1米是采用喷射速度小于12m/s或者是大于22m/s，混凝土的回弹率可能会超过35%。而约17m/s的喷射速度可以将混凝土的回弹率控制在7%～15%的范围内。而且，当喷射的速度达到一定程度时，还要保持恰当的喷射距离，只有这样，才能让喷射质量达到最好的效果。

3.3 仰拱作业线

传统仰拱作业线中使用的拱弧形模板，需要挖掘机配合施工的特质，导致施工过程中安全隐患较大，在一定程度上降低了施工的进度。而移动栈桥配合移动仰拱模架，因为其自行移动的特质，减少了人工钻孔和焊接定位钢筋施工的工序，只需要两个人就可以拆模的工作，减少了设备的投入，降低了施工的强度难度。与此同时，这种自行移动的模架投入使用之后，不会影响到栈桥上各种车辆的正常通行和设备的正常运行，桥下还可以同时进行隧道的仰拱初期支护、钢筋的绑扎和混凝土浇筑等作业，极大的提高了施工的工效，保证了施工的质量。

4 结语

在高速铁路隧道的施工过程中，机械化施工配套的应用不仅能够很好的加快施工的进程和提高作业的质量，还能够降低施工人员的劳动强度和难度，保证施工人员的生命安全。但是，要想充分实现机械化施工配套在高速铁路隧道施工中的作用，就必须从施工管理、设备管理和人才培养等多个方面入手，建立完善的施工流程。只有这样，才能真正实现机械化施工配套技术在隧道施工中的作用。