邬海波
中铁十局集团第三建设有限公司 安徽省合肥市 230000
摘要：进入21世纪以来，我国交通运输业发展的十分迅速，隧道施工项目越来越多。随着我国铁路建设的快速发展，机械化配套在隧道施工中的应用越来越广泛，如何能根据地质情况和施工工况做到设备配置合理高效，并与工艺工法相适应，充分发挥机械化施工的效能，显得十分重要。本文通过对铁路隧道施工设备配套要点进行分析，提出机械化施工的建议意见。
关键词：隧道；快速；机械化；配套施工；关键技术?
引言
铁路施工中，考虑到施工造价和线路规划等综合要素，采取隧道施工方案组织项目建设。隧道施工中，应使用专业化施工设备和技术工具，对项目整体施工方案进行调整，提升项目施工整体水平，满足业主方合同需求。施工设备配套与管理也是降低施工成本，提升企业经济效益的关键，应对此提高重视力度。
1铁路隧道开挖概述
在隧道开挖工程中，钻爆法由于其适用性强、高效的特点成为最主要的隧道施工方法。传统钻爆法通常为人工手持风动钻工设备和简易开挖台架配合实施钻爆，虽然操作难度小，但由于人工操作的原因，对施工环境与人员安全的保障无法得到满足，并且人工操作效率低，施工质量难以保证，超挖、欠挖现象时常发生。近年来，随着隧道建设数量的增加，人们对工程质量的要求不断提高，铁路建设单位面临着诸多困境，如不断提升的建设难度、逐渐上涨的劳动力成本、不断提高的技术要求以及隧道建设的机械化快速施工等。传统人工钻爆无法满足当前施工需求，机械化设备与技术的配套迫在眉睫。
隧道凿岩套车是为了解决隧道施工开挖作业机械化而诞生的产物，我国在20世纪60年代开始研发和应用。在之后的30年中，随着铁路隧道建设的不断推进，对凿岩台车技术的研发，逐渐实现了全电脑导向以及全自动控制。但与国际先进公司的研发成果相比，还有一定的差距。
2机械化配套原则
1)大型施工设备选型应与施工方法配套，结合工期以及隧道自身规模为主要考虑因素，选择以稳定的电力能源为主，减少能源短缺造成停机待工;减少过程污染与后期配套设备的投入，达到降低使用成本的目的。
2)充分考察厂家的生产能力、市场售后、使用反馈与性价比情况。
3)选用从国外引进的设备，需结合企业的发展战略要求，要考虑到售后维保与故障报修服务是否便捷，易损件、零配件与国内市场其他同类机型通用的可行性。
3铁路隧道施工设备配套要点
3.1隧道断面规格
铁路施工中，应重点考虑隧道断面宽度与尺寸，根据实际情况选择施工方案，使得隧道项目建设更加科学有效。由于隧道项目属于地下工程，因此对施工中的设备选型和配套变得尤为重要，根据隧道断面规格，对施工设备进行配置，重点加强设备性能进行检查，并且控制设备本身外形尺寸与工作半径等。设备配套标准，也应考虑实际作业面，给衬砌台车足够的安全距离，确保隧道施工建设合理有序，互不干扰。根据隧道规格和具体施工要求，对设备进行配套与选型至关重要，管理人员应对此提高重视力度。
3.2成本要求
铁路隧道施工机械设备配套，不必盲目追求性能、技术和产量，从整机性能出发，单机性能与生产力匹配即可；保证在规定作业条件和作业时间下保持稳定功率和机械性能，从施工质量、机械稳定性、时间损失中取得平衡；机械运行对操作人员及周边施工人员有安全保障机制，如防护装置、过载保护、自动手动切换控制等；机械寿命与设计相符，耐用性达标；维修、检查和保养方便，易损件、配件采购渠道通畅；充分考虑经济成本，优先选择节能型设备；兼容性强，能满足多地形、地质作业；优先选择低噪音、低污染、弱震动、防潮性能好的设备。
3.3环保与安全
隧道施工设备配套中，应考虑环保与安全要素，对施工隧道进行管理。实际施工中，在隧道内会产生空气污染，相关污染物主要来源于爆破过程中产生的粉尘、有害气体。考虑到人员安全与健康，在施工设备配套中，应重点考虑防护与安全用具。针对规模较大、较狭长的隧道结构中，由于通风距离较长，对污染物的稀释、扩散与清除难度较大，在施工过程中，应尽量使用电动设备，控制内燃设备的使用，减少烟雾、灰尘大量产生，确保施工安全。此外在施工中，也需要考虑噪声污染与环保问题，严格规范隧道施工技术应用。
4隧道快速及机械化配套施工关键技术
4.1三臂凿岩台车
凿岩台车作为先进的开挖设备，能够高效地进行开挖作业。凿岩台车主要由底盘、凿岩机、给进器、钻臂、工作平台臂、控制及动力装置、自动电缆卷盘及水管卷盘、安全顶盖、照明系统和自动防卡钻装置等构成。
现场选用全电脑ZYS113三臂凿岩台车可实现全电脑自动钻孔，钻孔速度快，1.5～2min可完成5m深孔的钻孔作业，电脑精确控制超挖率为8%以下，大幅提高了施工质量和施工效率。同时，可进行地质超前钻探与分析、钻锚杆孔、管棚支护、注浆加固等作业。具有自动化程度高、安全可靠，封闭驾驶室操作对人员健康损害小，开挖质量好，钻孔效率高的特点。
4.2锚喷支护施工配套机械
为保证工程初期支护的质量，锚喷支护应使用较为先进的喷射机械以及优质的锚杆，对混凝土的性能也有一定的要求，并辅以自动化的配射装置，选用国产的拌和机以及混凝土运输车。在岩爆区和富水区，应使用新型纳米施工材料，将硅粉、钢纤维等原料按一定配比添加到混凝土中，配备出喷射混凝土。辅助洞施工可使用ＭＥＹＣＯ型混凝土喷射机，该机械设备能够喷射的骨料最大粒径可达23ｍｍ，喷射高度可达14ｍ，宽度可达20ｍ，喷射的面积约为250ｍ２，施工效率达到３０ｍ３／ｈ，配合国产的８ｍ３混凝土搅拌车便可实现连续喷射施工，为辅助洞快速支护施工提供了保证。
4.3混凝土仰拱及仰拱填充
开挖后及时组织仰拱施工作业，以围岩等级为基本依据，合理调整开挖长度，通常单次开挖量最大为3m，超过该值将加大施工控制难度。仰拱开挖后即可初喷封闭，考虑围岩实际情况，调整好仰拱与掌子面间距。采购24m全液压自行式仰拱栈桥，利用该设备快速施工，使仰拱施工和掘进作业有序开展。
Ⅳ级、Ⅴ级围岩的稳定性较差，于仰拱及拱墙处设置钢筋，对于Ⅲ级围岩的施工作业，可利用素混凝土浇筑调平层。按照分段开挖的方式施工仰拱，控制好仰拱浇筑时间，其必须优先于拱墙浇筑，各段长度以6-8m为宜。
仰拱开挖难度大，选择钻爆开挖的方式，配套挖机用于破碎处理，对于施工设备难以触及到的边角区域，由施工人员利用风镐等工具处理；挖机与装载机协同作业，装渣后利用自卸车转运至指定堆放场所。浇筑施工材料为C25素混凝土，在此之前全面清理待浇筑区域的积水和杂物，分段端头处配套模板，设置施工缝和变形缝，并对各缝采取防水处理措施。浇筑期间严格控制混凝土面高度，不可出现高出或低于测量划线的情况，采取振捣措施以提高混凝土的密实度，期间应注重对仰拱钢筋等构件的防护。以仰拱混凝土强度为准，待实测值达到设计强度要求后即可组织仰拱填充作业，可选择C15素混凝土，根据施工要求预留侧式暗沟位置。
结语
鉴于隧道工程施工量大、复杂度高的特点，通过科学的机械化配套方案能够给工程的顺利推进提供帮助，营造安全的施工环境，大幅提升施工效率，从而创造高品质的隧道工程项目。作为施工单位，则要准确掌握现场地质等方面的情况，配套相适应的机械设备，为隧道施工作业提供可靠的支持。
参考文献
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