隧道施工中的機械設備配套技術研究

摘要：在隧道施工過程中，施工機械設備的配套技術是確保施工人員安全、經濟效益的重要保障。本篇文章簡要分析施工機械配套技術的應用在隧道施工中的重要作用，探討隧道施工項目中機械配套的設置原則，而后研究隧道施工中主要應用的施工機械設備的類型選擇。

關鍵詞：隧道施工；機械設備；配套

1 隧道施工中設備配套的重要性

在隧道工程施工工作中，較為經常使用的施工機械設備有鉆巖石的設備、泥石裝運設備、噴錨襯砌設備、隧道通風作用的設備，以及其他設備如照明電器設備、氧氣供給設備等。可選擇使用的設備類型繁多，但設備類型不能隨意選擇，需要選擇施工所需要的款式型號。怎樣才能選擇最合適的設備和相應的設備組合，在確保施工人員人身安全的重要前提下，也能確保隧道工程施工應有的進度和適當的經濟性，而且在保障施工質量的基礎上，應當適當減少隧道工程施工所需要發時間，減少施工成本的耗費。多種類型的施工設備同時間進入隧道工程施工區域，若沒有制定詳細的施工機械設備配套技術方案，工程施工現場的工人安全管理工作將是一個不小的挑戰。總而言之，為隧道工程的施工工作配備合理的設備配套技術，能確保機械設備在施工過程中不停滯，有效確保隧道工程施工方案的進展不受影響，而且能為施工單位降低成本投入。

2 隧道施工機械配套的設置原則

隧道工程施工應用的機械設備需要符合一定的規定，施工合同中對施工機械設備有相應的規定，需要滿足工程施工期限、安全問題、施工質量問題、對環境的影響不能超過規定，在這些基礎規定上再考慮工程經濟性，例如施工設備的能源耗費情況、投入的人力成本、工程施工效率、設備易操作使用、設備容易維修護理、設備能靈活應用等。機械設備配套的選擇要考慮下面幾個原則：

（1）機械設備便于管理。在隧道施工時會有許多的施工機械設備，這些設備同時運行和施工使用，不僅要求機械設備的生產能力，也要求施工現場的科學管理，不但要管理工人做什么工作，也要管理機械設備的情況。因此不僅需要施工機械的操作人員、機械設備的維修人員，也需要管理人員，這些人員需要有優質的職業素養和專業技術能力，才能使隧道施工現場的管理更加科學合理，才能確保施工作業規范進行，施工機械設備的維修更加標準化，并且能有效減少機械設備的維修率，確保隧道工程的施工進度不受影響。

（2）機械設備的使用壽命及其相應的配套零部件。機械設備款式型號的選擇和相互組合，不僅要考慮購買成本和質量，也要重視機械設備后期的維修及其零部件的更換和購買。對于特殊類型的機械設備，其購買渠道較少，以及運輸較為困難的機械設備應當慎重考慮。機械設備的使用壽命及其零部件的使用要有預見性，適當做一些零部件的儲備。

（3）氧氣制作機械設備、通風機械設備、塵土防御設備、排水機械設備等應當歸入到施工機械設備配套方案中，如此才能合理確保隧道施工現場人員的安全性，確保隧道施工進度不受影響。

3 主要機械設備選擇

3.1 鑿巖機械選擇

鑿巖機械設備選擇需要考慮多方面的因素，巖石的性質硬度、斷面尺寸大小、施工進度安排、工程施工量的大小、工程施工造價等。

（1）確定同時開動鑿巖機械的數量。決定其數量的因素包括鑿巖機械的生產率和施工機械的開挖斷面尺寸，可根據下述公式進行計算：N=∑ /T ，公式中的 定義是機械每一循環鉆孔總長度，公式中∑ 的定義是開挖斷面的面積大小， 鑿巖機在施工過程中的實際生產率，單位是每分鐘掘進多少米，T在公式中定義為開挖循環作業計劃的鑿巖時間，T 定義為每個鑿巖設備的施工面積。

（2）鑿巖機械隧道施工生產率，主要是依據鑿巖機生產方給予的數據信息來判斷，計算公式為 = ，公式中的 定義為鑿巖機械設備在隧道施工過程中的實際生產率，單位是每分鐘多少米，φ在公式中定義為鑿巖機械設備同時施工的干擾系數，β在公式中定義為鑿巖機械設備工作時間利用系數，φ和β的取值大小一般不大于1的，具體取值要依據實際施工環境情況，取值范圍一般是0.7至0.9之間， 定義為鑿巖機械純鉆速，單位是每分鐘多少米。

鑿巖機械設備按照結構形式的不同主要有三種不同的類型，一是開敞式結構設計的硬巖掘進機，此種類型的鑿巖機主要應用于地質情況較為穩定的隧道，不然在施工過程中需要相關機械設備的輔助和保護；二是單護盾式結構設計的硬巖掘進機，此種類型的鑿巖機有著較為完整的圓形狀的護盾；三是雙護盾式結構設計的硬巖掘進機，此種類型的鑿巖機有著前后護盾設計、伸縮護盾結構設計和支撐靴的支撐作用，能在不同地質情況鑿巖施工。

3.2 裝巖與運輸機械選擇

隧道工程在施工過程中，主要有三種類型的運輸方式，即為無軌道運輸方式、有軌道運輸方式以及皮帶運輸方式。其中的皮帶運輸方式工作效率較低，應用較少。無軌道運輸方式主要是應用自卸車輛進行運輸，適合應用在長度較短的隧道和斷面較大的隧道。優勢特點是自卸車的使用較為機動靈活，傾倒運輸的廢渣較為方便，缺點是隧道里會產生尾氣和噪聲，需要配備較好的制氧設備和通風設備。有軌道運輸方式比較適合應用在長度較大的隧道和斷面較小的隧道，這種運輸方式更能減輕對隧道底部的損壞，而缺點是軌道的鋪設成本較大。有軌道運輸方式的施工管理工作也更加困難，且在運輸軌道的終端需要配備車輛轉運廢渣。

3.3 輔助作業線施工機械

輔助作用的作業線包括隧道通風系統、隧道施工供水系統和排水系統、隧道施工供電系統等，這些輔助系統是確保隧道內正常施工、工人安全的重要保障。（1）通風系統。隧道里的空氣自然通風不好。通風系統的設計需要考慮多個因素，如隧道施工的長度大小、隧道里的工作人員數量、爆破后產生一氧化碳的大概濃度、風速等。（2）用電設備。在隧道施工過程中使用的用電設備眾多，如照明設備、施工電器等。應當依據相關用電負荷計算法得出最大用電負荷。如在野外進行隧道施工工作，應在隧道洞外的合理位置架設高壓變配電中心，再從變電站引出電路，分別用于隧道內的施工使用，另一路用于同外的用電設備和生活設施用電等。（3）施工供水、排水設施。隧道內施工要認真考慮供水和排水設計，鑿巖車的正常運行需要供水。隧道里可能會有積水，滲出來的水或者是下雨后的積水，為了能正常施工需要進行排水工作。若是隧道順著坡施工，則應當在隧道兩側設置排水溝使積水順坡排出。

4 結束語

在隧道工程的建設與施工，施工機械設備選擇合適的類型款式、選用合適的配套技術和設備有著重要的作用，不但影響隧道施工的質量和效率，而且會影響隧道施工人員的人身安全和隧道施工的經濟效益，因此要根據施工隧道的情況選擇合適的施工設備，選擇合適的機械設備配套技術。

參考文獻

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作者簡介：余佳，1991年12月5日，男，漢族，湖南省張家界市慈利縣，設備管理員，助理工程師，本科雙學位，研究方向：隧道施工過程中的機械化配套施工。

（作者單位：重慶隧誠勞務建筑有限公司）