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摘要：随着公路建设的快速发展，山区公路与公路隧道的建设日益增多。随着劳动力成本的增加和工程机械设备的快速发展，以及对施工质量和安全控制要求的提高，国内隧道机械化施工得到了较快的推广与发展。
关键词：山区公路；隧道；机械化施工；现状；
1初期支护施工机械化
1.1湿喷机械手
喷射混凝土设备从喷射施工工艺上可分为干喷机和湿喷机。随着人们对隧道内施工环境、职业健康、施工质量等要求的日益提高，以及湿喷设备及工艺的日趋完善，湿喷技术已在公路隧道中得到较为普遍的应用。与干喷技术相比，湿喷技术具有洞内环境好、施工效率高、回弹率低、施工质量高等优势。
我国对混凝土喷射技术的研发始于20世纪60年代末，随后，该技术在地下工程中得到广泛应用，但由于技术与设备原因，应用初期一直以干喷为主。而我国喷射机械设备的研发开展得较晚，前期，设备基本以引进为主；到20世纪80年代中期，相关单位相继研制了活塞式湿喷机、罐式湿喷机和挤压泵式湿喷机等；到20世纪90年代后期，铁科院西南分院研制出了转子活塞式湿喷机，该湿喷机在隧道行业得到了较快速的推广应用。
近年来，根据市场销量统计，国产湿喷机械手在国内市场占有率已超过80%，并且成功应用于嵩昆高速、渭武高速、贵遵高速、黔张常高速、河百高速、六威高速、九永高速等国家重点公路隧道项目。综合应用效果来看，湿喷机械手较干喷在作业质量、施工效率、人员安全、环境保护等方面有明显进步。目前，新开工公路隧道工程，特别是长大隧道，已基本要求采用湿喷工艺和湿喷机械手
1.2拱架安装台车
在Ⅳ、Ⅴ级围岩中，为强化初期支护，一般均设置钢拱架，而钢拱架一般采用人工安装，装载机配合。随着经济技术的发展和劳动力成本的逐步提高，拱架的机械安装逐渐被采用。根据行走方式，拱架安装小车可分为轮胎式和履带式，按工作方式可分为单臂和多臂。多臂拱架安装小车有三种类型：双臂拱架电车，三杆拱架电车和工程机械改装型拱架台车等3种形式，其中应用较多的为三臂拱架台车，它具备隧道钢拱架安装、锚杆锚网安装、拱架间拉筋焊接、辅助装药及其他高空作业等功能，三臂可同时或独立抓举拱架并连接，可用于公路隧道全断面或上下台阶法施工的拱架安装。
1.3钻锚注一体台车
锚注加固是利用中空锚杆兼作注浆管，对围岩体实施外锚内注的一种加固方式，与传统锚杆支护相比，注浆可以改善围岩的物理力学性能，提高围岩的自稳定性，并为锚杆在破碎岩体内形成坚实的着力基础。锚注加固的优点较为突出，但在破碎、疏松、软弱的围岩中，钻孔容易引起塌方，无法实现先钻孔后锚杆安装的施工过程。通过改进锚杆台车系统的功能和配置，实现了钻孔、锚杆安装、注浆一体化。目前，钻锚注浆车在铁路隧道中得到了广泛的应用，但在公路隧道中应用较少。
2机械化施工存在的问题
2.1机械化程度普遍较低
调研发现，公路隧道的机械化施工主要集中在开挖和支护工序，设备主要包括凿岩台车、自行式仰拱栈桥、混凝土湿喷机械手、拱架安装台车等，大多数隧道只使用一到两种方法。而智能衬砌台车、防水板铺挂台车、水沟电缆槽台车、温控喷淋养护台车、智能化注浆机、隧道降温除尘设备等采用相对较少。总的来说，我国的机械化建设程度不高，智能化设备的应用不多。
2.2项目的成本偏高
机械设备购置前期费用较大，动辄上亿元，公路隧道行业没有针对机械化施工制定单独定额，预算中未考虑机械化配套费用，造成机械化配置及施工实际成本与预算金额有差距。业内，没有从整体上对机械化施工进行系统规划，导致在完成一个项目后，设备不能得到继续利用，无法实现设备的全寿命周期使用。同时，机械化施工过程中设备维修、配件消耗等费用也较高，维修保养费用也较大。
2.3适应性较差
机械化施工的地层变化适应能力相比人工施工差，一般适用于岩性比较单一的隧道，而难以适应围岩地质条件复杂的隧道。另外，在开挖方法上，由于机械设备操作占用较大空间，施工灵活性较差，只适用于全断面法的开挖，而不适用于CD、CRD及双侧壁导坑等开挖步骤较多的开挖。
2.4技术工人缺乏
2.4.1缺乏熟练的机械设备工人。
以全电脑凿岩台车、混凝土湿喷机组、门架式拱架安装台车等为例，没有针对操作人员的专业培训机构，无法实现全员教育学习。
2.4.2机械设备现场维修人员缺乏
仅靠厂家进行维护无法满足现场需求，市场上没有大规模的相关产业链维修技术工人，容易出现停工待修的情况。
2.4.3现场管理人员和技术人员的水平有待提高
现场管理人员和技术人员基本上仍按照传统的施工方法进行现场布置、管理和控制，机械化施工的特点还没有得到充分的考虑。这将导致工程现场施工工序衔接不到位，机械化效果不能充分发挥的问题。
2.5标准规范与设计未配套
现行的公路隧道相关标准、规范等基本上都是基于传统施工方法制定的。而机械化施工因设备配置种类多、工艺要求不同、占用空间大等原因，现行的验收标准、设计与施工规范等规定在施工过程中须检验检查的一些项目及其参数可能无法满足要求，或该项检验无实际意义。同时，设计阶段大多也未充分根据机械化施工的技术特点提出针对性的设计、施工方案，导致在施工过程中一些工序难以实施。
3机械化施工展望
3.1信息化
由于地质、地形、技术、成本等方面的制约，前期勘察和设计资料未必能准确反应施工现场围岩真实状况。虽然目前公路隧道施工的基本思路是“信息化设计施工”，但事实上，由于数据的缺乏和精度的低下，公路隧道施工信息化并未真正得到实现。今后，应充分抓住近年来传感技术、信息技术及通讯技术飞速发展的机遇，建立数据采集、分析、决策于一体的“信息化设计施工”平台，并将信息化技术引入到安全质量控制、现场人员管理、应急救援等各个方面，实现全过程、全环节的信息化施工。
3.2智能化
随着物联网、人工智能、大数据等新技术的不断发展，隧道设备行业也在朝着数字化、智能化的方向发展。今后，应以隧道施工全过程为基础，研发钻爆法隧道关键工序智能装备体系，实现隧道设备的数字化、智能化。
3.3成套化
大力推行公路隧道新奥法施工的机械化配套技术，不仅在隧道开挖、初期支护等关键工序采用先进的机械化设备，而且在隧道二次衬砌施工和养护、防排水施工以及附属工程上也实现机械化施工。当然，必须结合具体的工程地质条件来制定机械化水平，同时，在设计和施工方法的选择上也要与机械化相匹配，以实现机械化率的最大化。
3.4装配化
预制装配技术具有质量控制好、建造速度快、对周边环境影响小等优点。在国外，该技术在明挖隧道和明挖地铁站台方面的应用已有一定的成果。在国内，预制装配技术在盾构法和沉管法隧道工程中应用较为成熟，而在钻爆法公路隧道工程中的应用较少。为了在钻爆法公路隧道建设推广应用预制装配技术，应在计算理论和体系研究、预制构件标准化设计、施工机械等方面开展系列研究，总结出成套的预制装配建造技术。
4结语
近年来，我国山区公路隧道机械化施工发展迅速，机械化施工设备主要有凿岩台车、仰拱桥、湿喷机械手、拱架安装台车等。在实际工程施工中，开挖及初期支护施工阶段机械化应用较为普遍，而二期衬砌、防水排水施工阶段机械化应用相对较少。随着物联网、大数据、人工智能和机械技术的发展，信息化、智能化、集成化、装配化将成为公路隧道机械化建设的主要发展方向。
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