機械化配套施工作為當前長大山嶺隧道施工的新方向和組織模式,正得到日益廣泛的運用。
中國中鐵隧道集團曾承擔機械化配套施工課題,在貴廣高鐵三都隧道施工中進行探索,在滬昆高鐵雪峰山隧道群施工中應用,在懷邵衡鐵路南雪峰山隧道、昌贛客專興國隧道等項目施工中推廣,取得了顯著效果,尤其是在懷邵衡鐵路南雪峰山隧道建設中的機械化配套技術,贏得中國鐵路總公司和其他兄弟單位的一致稱贊。
中鐵隧道集團承建的懷邵衡鐵路3標位于湖南省懷化市與邵陽市境內,全長19.5 km,工程主要包括南雪峰山隧道、尖峰山隧道和楓木沖隧道等,橋隧比達97%。其中,南雪峰山隧道是懷邵衡鐵路全線第二長隧道,全長9.59 km,共穿越12個斷層帶,為Ⅱ級風險隧道。
在南雪峰山隧道施工中,中鐵隧道集團配置了三臂液壓鑿巖臺車、噴漿機械手、全液壓自行式仰拱棧橋、襯砌混凝土自動養護臺架和整體式襯砌模板臺車等先進機械設備,形成了超前地質預報、鉆爆開挖、噴錨支護、仰拱、二次襯砌、空洞檢測和水溝施工作業等機械化配套作業生產線,實現了隧道全工序機械化作業。同時,項目部在施工過程中對作業工裝進行改進創新,在二次襯砌防空洞、施工縫處止水帶施工等方面形成了穩定的工裝作業標準,真正讓“以機械工裝設備實現工藝標準,以工藝標準確保工序質量”的理念落地。
相比于傳統的隧道開挖,項目部采用三臂液壓鑿巖臺車后,只需配備6名操作人員,分2個作業班組進行施工。鑿巖臺車施鉆速度快,單孔5 m深的炮孔成孔時間為3~5 min,全斷面開挖單循環時間被控制在3~4 h,開挖掘進速度大大加快。同時,鑿巖臺車利用自身的高壓水跟進鉆孔,減少了掌子面的巖塵,改善了洞內作業環境。掌子面不再需要大量作業人員,加之防護措施到位,有效地降低了施工安全風險。
項目部采用機械手噴漿后,完成單循環4.2 m的初噴只需用時40 min。該系統設計為濕噴工藝,對提高噴射混凝土內在和外觀質量、改善洞內施工環境、確保施工安全起到了很好的作用。
防水板施工是隧道作業的關鍵工序,傳統上一般采用手焊方式將防水板與背后鋼片固定。這種方式極易導致脫焊或焊穿,影響工程質量。項目部引進了超聲波焊接機進行焊接,在保證工程質量的同時,使工序作業時間由以前的30 s縮短到2 s以內。
大量的機械設備進場給項目部管理提出了新的挑戰,為確保各類設備正常運轉,防止使用中出現拋錨、趴窩等現象,項目部制定了一套完善的設備管理使用和維修保養制度。
針對機械設備種類多、數量多、型號雜和管理難度大等特點,項目部建立了完整的設備檔案,檔案中詳細記錄了每臺(套)設備的名稱、編號、生產廠家、進場日期和所在工點等21項內容。項目部還為每臺(套)設備建立了“個人履歷書”,記錄設備的變動、事故、運轉、修理、保養和狀態檢測等情況,并及時更新。使用中,項目部堅持“養修并重,預防為主”原則,建立了20余項使用養護制度,成立了專門的設備維修保養班組,并對操作人員加強培訓,力求發揮機械設備的最大效能。