淺析成套機(jī)械化施工技術(shù)在公路隧道中的應(yīng)用

白子民 王小康

（中國建筑第七工程局有限公司 河南鄭州 450000）

結(jié)合我國的國情，傳統(tǒng)隧道施工方法有以下特點：

（1）勞動力需求量大。目前絕大部分隧道實行“人海戰(zhàn)術(shù)”隧道內(nèi)各工序施工需要大量人工。而根據(jù)全國情況來看，人口老齡化日趨嚴(yán)重，從事隧道施工的工人數(shù)量正在逐漸減少，且存在嚴(yán)重斷層現(xiàn)象。

（2）勞動強(qiáng)度高?，F(xiàn)階段隧道施工，開挖鉆孔、鋼拱架架設(shè)、噴射混凝土、掛防水板等工作全部依靠人工或人工配合簡易機(jī)具來實現(xiàn)，導(dǎo)致工人勞動強(qiáng)度極高，體力的過度消耗也會讓工人精神疲憊，降低對危險情況的辨識而增加安全風(fēng)險。

（3）施工效率低。高負(fù)荷的工作導(dǎo)致工人效率低下，加上隧道作業(yè)面空間狹小，工人數(shù)量的投入有局限性，在加快工期方面沒有太好的辦法。

（4）施工質(zhì)量難以保證。由于惡劣的工作環(huán)境和作業(yè)強(qiáng)度等因素，使得施工質(zhì)量難以控制。

（5）安全風(fēng)險大。隧道施工范圍內(nèi)（尤其是掌子面附近）聚集大量的施工人員，安全風(fēng)險很大；工人交叉作業(yè)多容易滋生不安全因素；遇到險情后人員疏散避險困難。

（6）工人職業(yè)健康影響大。由于隧道在開挖和噴護(hù)期間不可避免的產(chǎn)生粉塵，工人長時間在此種惡劣的環(huán)境中工作，在現(xiàn)有勞動保護(hù)工具下依然難以保證工人的職業(yè)健康。

在公路隧道施工中，成套機(jī)械設(shè)備按使用階段可分為隧道開挖、初期支護(hù)和二襯支護(hù)三大部分。開挖機(jī)械的選擇應(yīng)該綜合隧道長度、圍巖級別和支護(hù)形式等多方面因素。目前我國采用較為先進(jìn)的開挖設(shè)備有風(fēng)動鑿巖機(jī)、液壓鑿巖機(jī)和鑿巖臺車等，TBM盾構(gòu)機(jī)在鐵路隧道施工中應(yīng)用較多，但在公路山嶺隧道開挖中鮮有涉及。

1 液壓鑿巖臺車

鑿巖臺車適用于Ⅲ級及以下圍巖等級的隧道開挖施工，相較于傳統(tǒng)開挖方式，其具有鉆孔速率快、作業(yè)效益高、安全性高、連續(xù)作業(yè)性強(qiáng)等優(yōu)勢，除此之外，鑿巖臺車還可以輔助人工裝藥；可以有效控制超欠挖、提高工程質(zhì)量；耗能相對較小，施工噪音小，符合綠色施工要求，有利于環(huán)境保護(hù)。鑿巖臺車的型號選擇應(yīng)綜合隧道斷面面積、圍巖級別、施工空間等多方面因素，目前有單臂鑿巖臺車和多臂鑿巖臺車，最大覆蓋面積可達(dá)200m2。輪胎行走式臺車在出渣時需避讓車輛，適用于較大斷面隧道；門架式臺車下方可通過出渣車輛，適用于中等或小斷面隧道的開挖。

單臂鑿巖臺車和多臂鑿巖臺車適用于Ⅲ級及以下圍巖等級的隧道開挖施工，在工作中有以下優(yōu)越性：

（1）鉆孔速率快。因為鑿巖臺車多借助液壓式鑿巖機(jī)展開，首次成多孔，極大限度地縮短了鉆孔作業(yè)的時間。

（2）作業(yè)效益高。鉆桿定位快速且精準(zhǔn)，并且不必進(jìn)行作業(yè)輔助臺面的構(gòu)建，節(jié)省非鉆孔的時間，提升了作業(yè)效益。

（3）安全性高。借助鑿巖臺車，作業(yè)人員可以增大與掌子面的距離，并減少在工作面層上的工人數(shù)量，作業(yè)全都借助機(jī)械裝置完成，大大降低事故發(fā)生的概率。

（4）可輔助人工裝藥。借助人工裝藥作業(yè)之時，在鑿巖臺車的升降作業(yè)的臺面之上能夠展開人工裝填，與此同時能夠在鉆臂上配置自制的吊籃，以允許更多的人共同裝填。例如，二臂鑿巖臺車上有3個鉆臂和1個升降臺面，能夠同時容下8個人在不同區(qū)域一同裝填，掌子面下的底眼也能夠和上層眼共同展開裝填，以此加快裝藥速率。借助機(jī)械裝填之時，使用裝填臺面配置的兩個氣壓裝藥裝置展開裝填。

（5）連續(xù)作業(yè)性強(qiáng)。在挖掘面上可以展開全天的連續(xù)作業(yè)，在可能出現(xiàn)不良地質(zhì)的區(qū)段，要求使用水平鉆孔探明地基以及地下水的狀況，并針對地層狀況進(jìn)行判定，給出對應(yīng)的支護(hù)次序并保障其安全，防止由于作業(yè)故障影響作業(yè)的速率。

（6）可有效控制超欠挖，提高工程質(zhì)量。

（7）施工噪音小，耗能相對較小，有利于環(huán)境保護(hù)。

2 出渣設(shè)備

出渣是隧道施工中的必要環(huán)節(jié)，對隧道本身的質(zhì)量制約性較小，但如何將開挖的土石方快速有效的從掌子面運出洞外是影響施工進(jìn)度的一個重要因素，出渣包括裝渣、運渣和卸渣三個環(huán)節(jié)。

3 濕噴機(jī)械手

現(xiàn)階段，國內(nèi)公路隧道初支混凝土施工存在干噴和濕噴兩種混凝土噴射工藝，其中濕噴法較干噴法應(yīng)用更為廣泛。但常用的工作方式依然是人工配合小型濕噴機(jī)完成隧道初級支護(hù)的混凝土噴護(hù)。在公路隧道施工中，采用濕噴機(jī)械手代替普通濕噴機(jī)，將大大提高功效。

4 防水布臺車

現(xiàn)階段公路隧道施工中，防水板鋪設(shè)方法普遍采用的是人工配合自制簡易臺架的施工方式，工人數(shù)量多、勞動強(qiáng)度大、臺架不能重復(fù)利用、臺架移動不便等缺點十分顯著。利用液壓電動行走防水布臺車，可有效解決上述施工缺陷。防水布臺車可一次鋪設(shè)6m寬防水布，且一次成型、減少焊接接頭數(shù)量，提高施工質(zhì)量。每臺機(jī)械僅需配備2～3名工人，大大減少了勞動量，臺車具有自動行走系統(tǒng)，解決了移動不便的難題，且臺車還可以在多個隧道重復(fù)利用，降低成本明顯，具有很好的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

5 自動澆筑二襯臺車

隧道襯砌臺車是隧道襯砌施工中必須使用的專用設(shè)備，主要用于隧道內(nèi)襯砌的混凝土施工。選擇先進(jìn)可靠的二次襯砌施工設(shè)備影響著工程進(jìn)度、質(zhì)量和成本等方面的問題，無軌式液壓臺車對于公路隧道二次襯砌施工設(shè)備是一個較好的選擇。無軌式自動澆筑液壓臺車在設(shè)計上和使用上都有著顯著優(yōu)點：移動方便，施工效率高，減輕施工作業(yè)人員勞動強(qiáng)度；克服了傳統(tǒng)臺車模板接縫外觀難題；提高了澆筑混凝土的質(zhì)量和效率；臺車上加裝自動澆筑系統(tǒng)，能保證混凝土對稱逐層澆筑，振搗系統(tǒng)能保證振搗質(zhì)量，大大提高二襯結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和效率。無軌臺車避免了傳統(tǒng)臺車軌道鋪設(shè)的環(huán)節(jié)，降低成本，提高施工效率。

6 結(jié)語

成套機(jī)械化施工具有質(zhì)量優(yōu)、勞動力少、速度快、安全等優(yōu)點，結(jié)合我國目前公路隧道仍停留在“人海戰(zhàn)術(shù)”階段，推廣機(jī)械化施工是大勢所趨。但我國現(xiàn)階段在隧道施工方面的機(jī)械化水平還處于初級階段，與國外發(fā)達(dá)國家的機(jī)械化施工水平還存在較大的差距，在以后的發(fā)展進(jìn)程中還有很長的路要走，與此同時也應(yīng)該積極引進(jìn)國外先進(jìn)設(shè)備。