長大隧道機械化施工技術

張城瑞,劉博文

（中交哈密交通建設有限公司，新疆 哈密839000）

1 長大隧道機械化施工技術概述

就長大隧道施工來說，主要采用掘進機法、鉆爆法兩種方法，其中，鉆爆法應用較多。就隧道鉆爆法施工而言，其首先是通過鑿巖機或者鑿巖臺車完成鉆眼工作。其次，通過人工方式來完成裝藥，待一切準備就緒后，進行爆破工作。其中，通過裝載車、自卸汽車配合運作，將爆破產生的礦碴運出施工現場，運至棄碴場，這種方式被稱為無軌運輸方式。現階段，無軌運輸是長大隧道常用的一種運輸方式，尤其是公路隧道工程，因該類工程存在較大的斷面，為了保障施工現場的有效空間，則需要通過無軌運輸將礦碴運輸到棄碴場。對于一些斷面較小的隧道工程，可能存在裝載機裝車困難的問題，此時可采用有軌運輸，即通過電動或者風動的裝碴機，將礦碴裝入梭式礦車、入斗車內，在電瓶車的牽引下，實現出碴的目的。

通常情況下，隧道會采用復合襯砌的方式，從而保障隧道工程的安全性。就復合襯砌來說，初期支護是由多種材料、構件（鋼架、鋼筋網、錨桿、噴射混凝土等）組合完成，二次襯砌是通過模板臺車來澆筑混凝土，最終形成襯砌結構。需要注意的是，初期支護與二次襯砌間要設置一道防水層，從而保障混凝土的最終質量。對于一些全斷面的隧道工程，襯砌施工應采用模板臺車，混凝土的拌合是在附近的攪拌站完成，由混凝土輸送車或者輸送泵運至襯砌工作面，之后進行混凝土的施工。

在長大隧道工程施工中，一些排水、供電、供應壓縮空氣等輔助工作，是由通用機械來完成的。比如，采用軸流式通風機來實現隧道的通風，通過發電站來實現隧道的照明。另外，不同的隧道段還要采取不同的措施，以確保隧道施工的順利進行，比如隧道工程中含有瓦斯地段，不僅要加強通風，而且要采用防爆型機械施工，從而保障施工的安全性；對于反坡排水的隧道工程，需要采用較大動力的抽水設備，以保障水資源的供應和使用。

2 鉆爆法長大隧道的機械設備配置與施工

對于長大隧道工程來說，其需要機械化施工，在保障施工質量的同時，能夠最大程度地提高施工效率。通常情況下，較高的機械化程度能夠促進生產效率提高，加快施工進度，所以在工程項目施工時，應根據工程實際情況選擇適宜的設備，從而提高施工的水平和效率。在對長大隧道工程進行施工機械配置時，需遵循以下原則：滿足要求、技術先進、性能可靠，從而符合隧道施工要求。采用性能好、質量高的施工設備，并做好機械設備的匹配工作，從而充分發揮設備的效能。就隧道施工來說，其主要包括開挖、裝運、初期支護、二次襯砌等工作，相應的設備配置圍繞這些工作進行。

2.1 開挖施工的機械設備配置與施工

現階段，鉆爆法隧道施工主要采用自制多功能臺架設備。依據隧道斷面的高度，臺架會進行不同的分層，從而為人工鉆孔、噴錨支護提供便利和保障。通常將多臺風動鑿巖機安置于臺架上，從而完成隧道的鉆眼作業，采用液壓鑿巖臺車進行鉆孔工作，之后再由人工進行裝藥，最終進行爆破、開挖。

2.2 裝運工作的機械設備配置與施工

在鉆爆法施工中，出碴運輸工作是隧道施工的重點工作，為了提高該工作的效率，則需要做好設備的配套選擇。有軌運輸、無軌運輸是現階段隧道工程施工運輸采用的主要方式，其中有軌運輸需要配備多類專業設備，具有洞內污染少的優點，但因設備種類多，設備的日常養護與維修工作比較復雜，管理存在一定難度；與有軌運輸相比，無軌運輸配備的設備較少，管理相對比較容易，但采用該種方式時，部分設備屬于內燃機械，會在洞內產生較為嚴重的尾氣污染，因此要做好隧道的通風工作。另外，采用有軌運輸方式時，一般會在洞內鋪設輕型鋼軌，在開挖面配備自動裝巖設備，并在電瓶車的牽引下，自卸礦車完成洞碴運出洞外棄碴場的任務；采用無軌運輸方式時，一般會配備側翻式裝載機，用于礦碴的裝載，并由自卸汽車直接將洞碴運至棄碴場。受施工工期限制，長大隧道施工多采用斜井、橫洞等輔助坑道。輔助坑道施工與正洞相似，多采用無軌運輸將礦碴運出，但由于斜井存在較大的坡度，常常會采用有軌運輸的方式，即采用側卸式礦車裝載洞碴，在絞車的牽引下，將礦車運至井口車場，之后再進行洞碴的卸載和倒運。

2.3 初期支護的機械設備配置與施工

錨噴支護是隧道初期支護的一種常用方式，一般一個工作面需配備3 臺或4 臺混凝土噴射機，從而滿足噴射混凝土施工要求。通常采用強制式攪拌機來進行噴射混凝土的拌合，其運輸可通過有軌運輸方式——軌行式罐車，或者無軌運輸方式——自卸汽車、混凝土罐車來完成。錨桿支護施工采用風動鑿巖機進行鉆孔，再由人工進行安設工作，從而發揮其支護的重要作用。

2.4 二次襯砌的機械設備配置與施工

就隧道二次襯砌施工來說，通常將自動計量拌和站設置于洞外，用于混凝土的拌合，再由混凝土罐車或者軌行式輸送車進行混凝土的運輸。在混凝土二次襯砌施工時，采用的是液壓式整體模板臺車（9m 或12 m），并給模板臺車配備混凝土輸送泵和輸送管，模板臺車按照鋪設軌道前行，并進行相關的混凝土的澆筑。需要注意的是，要給每臺模板臺車配備一個簡易臺架，用于安裝防水板，該工作應在混凝土灌注前完成，避免雨水或者地下水影響隧道工程的施工質量。

2.5 風、水、電保障系統配置和運作

2.5.1 通風系統的配置和運作

通風對于隧道工程來說是十分重要的，特別是長大隧道。該隧道施工通風一般選擇長管路機械混合通風或者壓入式通風，并構建相應的通風系統，其組成部分包括PVC 軟風管、軸流風機。具體來說，在凈空允許的條件下，應盡可能選擇直徑較大的風管，從而滿足施工通風的需求；軸流風機的選擇，需根據施工的需求進行風機的各種參數（風壓、風量等）計算，從而實現隧道的有效通風，給隧道的安全施工提供保障。

2.5.2 供水系統的配置和運作

供水系統是滿足隧道施工中水資源需求的一項重要系統，從而為隧道工程的施工提供保障。通常將蓄水池設置在洞外的水源處，并安設高壓水泵，使得水資源在高壓的作用下，進入高位水池，再由鋪設的水管將水池中的水引入洞中，從而滿足隧道施工用水需求。

2.5.3 供電系統的配置和運作

在進行長大隧道施工時，通常將變壓器（630kVA、800kVA）設置于洞外，并由高壓線將電壓引入各個生產生活區域以及隧道內，從而滿足隧道工程施工的用電需求。在進行隧道掘進的過程中，當掘進距離在1000m 以上時，電壓會出現較大的降幅，為了保障電力的正常應用，通常會采用鎧裝電纜高壓進洞，并分為照明和動力兩個分路，實現洞內的雙回路供電[1]。為了保障洞內施工設備的正常運作，通常會將移動式變壓器設置在離挖面較近的附屬洞室內，為掌子面周圍的施工提供電力。另外，還要配備一臺超過200kW 的發電機，作為隧道施工的應急電源備用，從而保障長大隧道工程的用電施工。

3 結語

綜上所述，在長大隧道工程機械化施工過程中，應根據隧道工程的實際情況，選擇適宜的機械設備，從而提高隧道工程施工的質量和效率。同時，還要保障通風、供水、供電等系統的運行，為長大隧道工程施工提供保障。