中国水利水电第十二工程局有限公司 浙江省杭州市 310004
摘要：随着现代化建设水平不断提升，大型施工机械在工程实践中应用规模也在不断扩大。施工机械的配置不但决定施工程序，同时也会作用于不同类型的开挖方法。本文首先介绍了某施工机械在地下洞室开挖过程中的应用案例，其次结合具体案例分析了施工机械对地下洞室开挖方案与程序的影响，最后则着重探讨了施工机械对地下洞室开挖方法产生影响对我们的启示，希望可以进一步改善使用环境，提升机械设备的使用水平，促进行业的稳定高速发展。
关键词：施工机械；地下洞室；开挖技术；影响
引言
受到近些年来城建工程、交通工程建设发展的需求影响，地下空间的大规模开发时代已经到来。大型地下洞室的施工技术中，应用最为普遍的是钻孔爆破技术，该技术能够很好的适应于大型地下洞室的环境需要，在该技术应用过程中选择不同的施工流程与工艺模式，对于经济效益会产生较大的影响。根据施工规模以及施工难度选择相应的施工机械，同时搭配对应的施工方案与工艺流程，能够更好的提升地下洞室的开挖效果，兼顾经济效益与安全生产需求。为了进一步探讨施工机械在地下洞室开挖过程中的影响，现就具体的项目案例介绍如下。
一、工程概况
分别选择两个项目进行对比分析，第一个项目为传统施工建设项目，第二个为现代化建设项目，现就其工程概况分别介绍如下。
项目一为水电站项目，最早兴建于上个世纪80年代，该项目包括地下厂房系统，系统包括有主厂房、球形阀室以及中控室等多个部分组成，开挖主要以主厂房、球形阀室为主，整体开挖面为81mx15mx24m，由于施工条件限制，只能够选择导洞开挖技术，配合凿岩台车使用端面钻爆掘进模式进行施工。
项目二建设于本世纪初期，该项目地下厂房主要的洞室包括有主副厂房、母线洞以及高压电缆洞等项目类型，整体开挖断面为143mx22mx44.5m。该项目所处的岩层类型为中粗粒黑云母花岗岩石，整体地质条件稳定良好。
二、施工机械对地下洞室开挖方案与程序的影响
施工机械对于地下洞室开挖活动会产生较大的影响，主要集中于施工方案与开挖程序两个方面，分别介绍如下。
1.整体施工方案的影响
地下洞室开挖施工过程中，施工机械会产生较大的影响，其主要体现在施工流程的工艺速度与生产需求上。比如说在某建设项目当中，工程隧道施工使用手风钻钻孔爆破模式，该模式的工作效率低下，开挖过程中需要同时考虑到通风以及除渣等问题，导致成本很高，花费了大量的资源与精力。随着现代施工技术的进步与发展，一些现代化的施工机械被应用于地下洞室的开挖生产活动，进一步改善了开挖的速度，由于工期被缩短，所以交通、通风的成本也会相应的下降。以本分析项目为例，该项目开挖过程中主要使用了手风钻钻孔爆破模式，对比现代地下厂房的转载机械设备而言，两者的开挖效率存在不小的差异。对比两者的施工方案后我们发现，新式生产模式中采用三臂凿岩台车完成施工，中部则添加潜孔钻孔模式，只需要进行局部预留保护的方式采取手风钻钻孔即可达到施工要求。对比两组不同类型的生产方案，其差别可以归纳三个方面：
一是开挖过程中的生产原则差异。本项目生产过程中需要遵从导洞优先的基本施工原则，在厂房的中部位置需要特别注意手风钻钻凿辐射的孔标准要求，需要预先完成中部导洞的设置，并且还需要在厂房的下部添加尾水横洞来作为辐射孔，确保多段群孔爆破的效果，使得整个开挖的过程倾向于采矿爆破模式。而现代化的生产模式当中主要以自上而下开挖的方案为主，该方案实施过程中不需要过多的对细节进行调整和干涉，主要使用了履带式液压钻配合梯段爆破开挖模式来达到其效果。整体的开挖速度得到了进一步的保障，炸药的单耗也被合理的控制，无论是开挖的效果还是程序的可靠性都具有明显的优势。
二是两者的通道利用差异。实际上，对比两种施工类型，其同样选择通风洞作为施工通道，下部依托尾水管进行施工，所以这个方面对比差异很小。但是现代施工项目当中引水下平洞添加了新的施工通道，同时两者的通风需求差异也不小，其中本项目对于除渣通风的要求更高，所以在上部与下部同时开挖时，很容易出现竖井与导洞相连的问题，不但导致施工的难度增加，还会伴随一定程度的安全施工风险。
2.开挖程序的影响
施工机械对于开挖的程序也会产生不小的影响。通过现代化的施工设备来进行开挖操作，其整体的施工效率较高，各种施工机械性能差异也会影响到开挖的程序。比如说一些大型地下室开挖过程中多采用分层开挖的模式，这个过程中就要考虑到施工机械的尺寸与作业范围问题，以此来规定更为科学的开挖断面，进一步发挥出机械设备的功能与价值。施工机械如果选择凿岩台车，那么控制的面积需要在100平方米以上，还需要考虑到性能曲线的相关问题，确保设备能够具有一定更为稳定的工作环境。选择该设备进行全断面挖掘，洞的直径应该控制在10m以内。在一些大型分层开挖活动中，选择潜孔钻搭配履带式液压钻进行开掘的案例较多，这个类型的案例不但需要考虑到施工机械的尺寸与性能，对于工作上部环境也具有要求。比如说选择ROC712履带式液压钻进行开挖，那么其地面高度需要进行控制，上部净空的限制约束会导致无法参与垂直钻孔，那么选择梯段爆破生产模式时则只能够选择倾斜孔进行操作。现阶段大多数的水利建设工程都选择下层台阶开挖的模式，最常用的技巧就是竖直孔模式。除此之外，施工机械本身的因素外还要考虑到后续的施工环节问题，包括喷混凝土施工以及锚杆定位等等，选择厂房运输洞开挖等方式来提升施工机械性能，这对于分层开挖程序的控制也会产生一定程度的影响。
对比现代开挖项目来看，其洞室的高度实际上已经超过了常规凿岩台车的控制要求，此时就不能够选择全断面的掘进模式，而是改为分层挖掘的模式，将其划分为两个层进行项目施工。在运输洞的上部借助于凿岩台车进行钻孔作业，而下层则添加手风钻钻孔模式配合爆破来完成施工，具体使用的爆破模式有梯段爆破以及光面爆破。如果考虑到爆破开挖的成本，应该降低洞挖的部分，通过增加下层梯段爆破的高度来降低成本，不过这种模式会导致下部的垂直梯段孔无法满足潜孔钻的使用要求，令整个施工过程变得十分被动。
除去钻孔机械设备之外，开挖过程中还需要考虑到一些其他类施工机械的性能、尺寸影响问题。比如说在本项目开挖过程中，拱顶开挖选择气腿式手缝钻搭配作业车进行挖掘，考虑到上部净空的要求，需要做好高程控制，实际操作过程中通过控制依然达不到要求，最后选择的方案是两侧扩挖，否则净空依然不足，由此可见，选择不同类型的施工机械对于实际生产过程方案都会产生较大的影响。
三、施工机械对地下洞室开挖方案与程序影响给我们带来的启示
通过上述分析，我们可以发现不同类型的施工机械应用过程中会对地下洞室的开挖方案产生不小的影响，同时受到尺寸、性能等特征的因素，也会导致施工程序上的变动，如果不予以提前规划，势必会导致大量工程变更，不但影响施工进程，也会带来较高的成本变化，影响行业的稳定发展。为了更好的适应工程实践需求，现就施工机械对开挖方案以及程序影响给我们带来的启示总结如下几个方面。
1.做好工程规划
进一步做好工程规划对于降低施工机械带来的各种影响具有积极的意义。对比两个不同时期的施工项目我们不难发现，无论是现代化的施工机械设备还是传统的手动施工机械设备，其都具有独特的应用空间与特征，这些空间与特征决定了施工的流程与规模。在整体工程规划时，作为设计者需要了解施工队伍的施工配置，施工能力，结合具体的施工机械设备持有情况来进行整体规划，这样就可以显著降低工程变更带来的不利影响，取得良好的经济效益与建设效果。
2.开发针对性更强的施工机械设备
通过应用不同类型的施工机械后我们发现，只有选择针对性较强的设备才能够取得更为高效、精准的施工效果。所以，在未来的技术开发与行业发展过程中，还需要集中精力开发各种不同类型的施工设备与机械，通过不同类型的机械设备专事专干来形成流程化的工艺模式，降低设计的负担，同时也有助于减轻施工人员的施工负担，促进行业的稳定高速发展。针对性更强的机械设备在应用过程中也可以配合完成技术人员的专门训练，从而进一步提升施工队伍的建设水平。
3.加强人员技术培训，优化团队构建
高水平的开挖团队不但需要具有一定的技术实现能力，同时也要就要变通能力。针对地下洞室这种地下环境复杂、开挖难度较高的项目，对于技术人员的培训标准也需要相应的提升，不但需要具有一定的技术经验，还需要有相应的理论基础，这样才能够随时应对不同类型的环境变化与开挖技术政策要求。除此之外，在进行技术培训时，也需要配合进行创新机械设备的培训，引导人员适应各种不同类型的操作设备，提升生产整体能力，这样才能够确保在应对不同情况的工程变更项目时都可以灵活应变，促进行业的进步与高速发展。
4.实施方案创新，构建能够适应多种不同机械的施工方案策略
根据本次研究的结果来看，现代化的生产手段多采用一些高新技术设备，这些设备能够解决大部分的生产难题，但是还不能够适应所有的生产需求。随着工业生产规模不断扩大，地下洞室的开挖工程项目需求也会不断的增加，所以我们需要在行业内建立更为灵活且具有可拓展性的施工方案，通过构建适应不同环境、不同机械施工方案的策略来提升方案的可执行性，降低每次进行方案调整的经济成本和时间成本，同时也有助于改善生产环境，促进行业的高速健康发展。
总结
综上所述，地下洞室开挖过程中施工机械的选择至关重要，其对于施工方案会产生相当明显的影响。如果使用大规模钻孔机械设备，那么针对一些大断面的开发方案可以显著提升建设效率，有助于缩减开发成本。在实际应用过程中，不同类型的施工机械产生的性能差异也会导致施工程序方面的变化，大型钻孔与转载机械对于工作净空具有相对明确的要求，这部分也是日常工作中需要特别关注的部分。在本次研究中重点探讨了施工机械对于开挖施工方案与程序的影响，包括性能、外形特征等方面的参数，同时结合实际生产过程，提出了该影响对未来行业发展的启示，希望可以为地下洞室开挖方案的选取提供思路与借鉴，以此来达到快速、经济建设的目标，取得良好经济效益与社会效益。
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