單線鐵路長隧道快速掘進(jìn)施工模式的探究

李征文

摘要：此次就隧道爆破技術(shù)發(fā)展情況以及基于鉆爆法施工技術(shù)上，對單線隧道爆破掘進(jìn)技術(shù)形式以及未來發(fā)展方向進(jìn)行分析，對當(dāng)前我國在隧道爆破環(huán)節(jié)常見問題點(diǎn)進(jìn)行闡述分析。

關(guān)鍵詞：隧道 快速掘進(jìn) 施工

作為常見的地下長細(xì)結(jié)構(gòu)，隧道工程施工難度以及施工周期往往較長。此外，由于無法通過不斷增加資源投入而縮短施工周期效果，因此對于長大隧道施工周期通常是整個線路乃至整個工程項(xiàng)目發(fā)展的咽喉。該部分的施工效率同時對整個工程的施工周期以及工程項(xiàng)目收益等帶來一定影響。探索更為有效的長隧道快速掘進(jìn)模式，已然成為時下行業(yè)發(fā)展的迫切需求。

一、鉆爆法技術(shù)分析

包括鉆爆法、機(jī)械開挖法以及機(jī)械結(jié)合鉆爆開挖法三種為當(dāng)前隧道施工主要有效形式。通常對于常規(guī)巖石隧道而言，往往采用隧道掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行開挖，而由于掘進(jìn)機(jī)在較硬的巖石環(huán)境下其開挖效率往往不高，且整個設(shè)備造價昂貴，每次運(yùn)行對于動力能源等的消耗巨大，整個設(shè)備在運(yùn)輸以及組裝等方面均存在一定的阻礙。因此，對于國內(nèi)一些工程項(xiàng)目而言，目前仍然采用鉆爆法進(jìn)行隧道的掘進(jìn)施工，特別對于長度在4公里左右的短隧道工程項(xiàng)目，鉆爆法的施工形式占比達(dá)到70%以上。

基于鉆爆法施工形式，主要分為鉆孔、裝藥、爆破、施工通風(fēng)、施工支護(hù)以及裝碴運(yùn)輸?shù)攘鶄€步驟。基于鉆孔流程應(yīng)當(dāng)預(yù)先對炮孔方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括炮孔位、方向以及深度等進(jìn)行計(jì)算分析。針對單線隧道全斷面開挖，選用鉆孔臺車裝備中型鑿巖機(jī)，實(shí)際鉆孔深度達(dá)2.5-4米;在隧道掘進(jìn)過程中往往需要進(jìn)行掏槽孔以及周邊空內(nèi)炸藥的填充。通常以硝胺炸藥為主要裝填料，一些情況下也會選用膠質(zhì)炸藥。實(shí)際炸藥的裝填效率通常為70%左右的炮眼長度，對于周邊孔的炸藥裝填量則會相對小些。此外，為了進(jìn)一步縮短整個裝藥過程，通常可以將硝胺炸藥研制成長的管狀藥卷，從而更為方便裝載，基于特定的裝藥設(shè)備將藥粉射入炮孔內(nèi)也是較為有效形式之一。對于爆破環(huán)節(jié)而言，在進(jìn)行全斷面的開挖過程中，為了進(jìn)一步避免爆破可能對周邊圍巖造成的影響，同時為了確保整個爆破的效果，因此多采用分時間區(qū)間爆破的電雷管以及毫秒雷管來起爆。在拱部位置往往采用光面爆破形式，對于邊墻則采用預(yù)裂爆破形式，非電引爆的導(dǎo)爆索形式最近也逐漸為業(yè)內(nèi)所接受，逐漸應(yīng)用開來。對于施工通風(fēng)而言，其主要目的視為了更好的有效的排出隧道內(nèi)存在的有害氣體以及設(shè)備所排放的一氧化碳等氣體，并給隧道不斷補(bǔ)給新鮮空氣，確保隧道內(nèi)作業(yè)人員安全以及工作環(huán)境的改善。除此之外，在隧道開挖過程中務(wù)必做好相關(guān)隧道支護(hù)工作，從而降低圍巖松動可能，避免工程塌方事故。構(gòu)件的支撐以及噴錨支護(hù)是當(dāng)前施工支護(hù)重要兩種形式。而木材、金屬件以及鋼木混合構(gòu)件等均是常用的構(gòu)件支撐形式。裝碴運(yùn)輸環(huán)節(jié)是整個隧道掘進(jìn)必不可少的過程。實(shí)際在隧道掘進(jìn)過程中，裝碴機(jī)有多種類型方案。對于運(yùn)輸使用機(jī)車主要由內(nèi)燃機(jī)牽引車、電瓶車等;而用于運(yùn)輸?shù)能囕v則主要有槽氏列車、大斗車以及較為大型的自卸汽車等。而運(yùn)輸線路又分為有軌以及無軌兩種形式。

二、單線隧道的爆破掘進(jìn)技術(shù)分析

2.1爆破器材選擇

實(shí)際爆破器材的技術(shù)發(fā)展是當(dāng)前影響隧道爆破技術(shù)向前發(fā)展的主要原因之一。常見的比如在作業(yè)現(xiàn)場往往會遇到采用光面爆破形式實(shí)際所需要的小藥卷炸藥存在供應(yīng)困難方面的問題，而為了克服該問題則通常將其改裝為直徑范圍在20毫米、22毫米以及25毫米等不同直徑的大小的炸藥藥卷，隨后基于一定的施工要求進(jìn)行作業(yè)。而基于該方案因?yàn)橹皇呛唵螌⑵渲睆綔p小，因此整個炸藥最終的穩(wěn)定性以及最終爆破所產(chǎn)生的威力等方面未必能夠滿足實(shí)際需要。當(dāng)前，大都需要隧道光面爆破的依然采用導(dǎo)索爆以及竹片等間隔裝藥形式。所以，對于當(dāng)前隧道以及地下工程施工的需要，探究更為適合的爆破器材是必須的。通常而言，具備50毫秒至200毫秒微差間隔，半秒、秒查等多個樣式雷管可以在20段之上的產(chǎn)品，從而確保大斷面隧道爆破需要。除此之外，炸藥還應(yīng)當(dāng)分為常規(guī)型、耐水型以及瓦斯隧道使用等不同方案，在爆破威力方面則可以依據(jù)爆破實(shí)際需要分為高威力、中等為例以及低爆速光面等形式炸藥。對于炸藥直徑則應(yīng)當(dāng)兼具10-40毫米，長度為20-60毫米不同規(guī)格的成品藥卷。

除此之外，依據(jù)不同的斷面尺寸，對于鉆爆機(jī)械的選擇以門架液式鉆孔臺車以及二臂全液壓鉆孔臺車。例如TH568-10門架式鑿巖臺車，該設(shè)備鉆眼速度極快，且工況質(zhì)量方面表現(xiàn)也較為穩(wěn)定。往往打眼、裝藥平行作業(yè)，并基于其它快速裝藥形式，工作面各道工序之間的銜接較為緊湊，大大節(jié)省了實(shí)際循環(huán)時間。此外，單線隧道沒有加寬，V類圍巖開挖斷面寬度達(dá)到5.4米，高度則有7 2米，二臂液壓鉆孔臺車其高度達(dá)到3.05米，寬度達(dá)2.5米，實(shí)際液壓臂覆蓋面積可以達(dá)到12-90平方，因此完全適用于單線鐵路的隧道施工鉆孔中。

2.2機(jī)械化炸藥裝填

現(xiàn)階段，依然存在相當(dāng)一部分隧道爆破作業(yè)采用人工炸藥裝填形式，即便對于當(dāng)前要求極為嚴(yán)格的高鐵線路隧道爆破作業(yè)也存在一部分人工炸藥裝填的形式，這也給整個隧道的施工以及爆破效率等方面造成極大影響。因此，依據(jù)不同隧道爆破需要研發(fā)出更為合適的機(jī)械化裝藥形式，是當(dāng)前迫切需求。

2.3爆破技術(shù)創(chuàng)新

掏槽爆破以及周圍輪廓線的控制是整個隧道爆破施工環(huán)節(jié)最為關(guān)鍵控制要點(diǎn)。實(shí)際由于現(xiàn)階段大多數(shù)的隧道施工爆破循環(huán)進(jìn)尺為3-5米。往往選用設(shè)計(jì)相對簡單的復(fù)式楔形掏槽后實(shí)際效果相對較好，因此基于復(fù)式楔形掏槽形式已然成為當(dāng)前最為常用的掏槽形式。

2.4施工模式與管理

目前，我國在隧道掘進(jìn)技術(shù)方面已經(jīng)取得一定進(jìn)步，大量先進(jìn)配套設(shè)備均得以應(yīng)用于實(shí)際施工中。而在先進(jìn)的施工設(shè)備以及技術(shù)的配套環(huán)境下，要想更為快速的實(shí)現(xiàn)隧道的掘進(jìn)，則應(yīng)當(dāng)注重管理。擁有先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備以及施工技術(shù)只是說明當(dāng)前工程項(xiàng)目具備快速掘進(jìn)的條件，而最終能否達(dá)到高效以及高產(chǎn)的效果則主要受制于現(xiàn)場管理手段的科學(xué)性以及合理性。唯有構(gòu)建一套相對完善、科學(xué)的管理方案以及管理體制，對現(xiàn)場各項(xiàng)工作進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，最終方能實(shí)現(xiàn)隧道的快速掘進(jìn)效果。此外，在工程開始前對整個隧道掘進(jìn)技術(shù)檔案綜合性評估十分必要，如若未經(jīng)過科學(xué)論證以及可行性分析的設(shè)計(jì)方案，在實(shí)際施工中需要有軌以及無軌交錯進(jìn)行，勢必對于配套設(shè)備需求更為復(fù)雜，嚴(yán)重影響整個工程的施工效率以及工程進(jìn)度。

三、結(jié)束語

單純就施工設(shè)備而言，我國目前已經(jīng)具備當(dāng)今世界全部的先進(jìn)設(shè)備，并同時掌握了一些核心技術(shù)。此外，在隧道的修建長度、掘進(jìn)開挖速度、隧道工程施工質(zhì)量以及科研技術(shù)水平等方面均以及達(dá)到世界先進(jìn)水平。無論基于有軌還是無軌施工方案，相關(guān)技術(shù)均已較為成熟。未來隨著隧道開挖環(huán)境等越來越復(fù)雜，一些潛在問題將逐漸暴露，因此對于一些潛在問題隱患等，應(yīng)當(dāng)及早發(fā)現(xiàn)，并采取有效措施進(jìn)行規(guī)避，盡可能縮減工程費(fèi)用支出，繼而達(dá)到工程效益最大化，為企業(yè)發(fā)展謀取更多基礎(chǔ)條件。

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