達麥隧道機械化集群施工工藝探索

龐 棟

(中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016)

1 工程概況

達麥隧道位于甘肅省甘南藏族自治州夏河縣，進口臨近達麥鄉(xiāng)，出口臨近省道S312，交通條件較為便利。隧道為雙洞巖質長隧道，右線總長1 672 m，左線總長1 634 m，隧道最大埋深為230 m。其中IV級圍巖1 280 m，V級圍巖330 m。為了保證施工進度決定運用機械化配套施工，本文對此展開了詳細的探討。

2 機械化配套的原則

2.1 機械化配套需考慮的因素

根據(jù)甘肅省交通廳和甘肅省公交建集團標準化施工要求，王夏項目隧道施工統(tǒng)一要求采用機械化施工，初支噴射混凝土要求為濕噴工藝施工。因此，在王夏4標麥隧道施工中秉承實用性和科學性的原則選擇機械化配套設備，防止設備資源閑置浪費，配備施工設備參數(shù)需要綜合考慮施工方法、隧道斷面尺寸、圍巖級別以及工期等因素。另外要重視設備之間的協(xié)同效應。

2.2 機械化配套施工適應條件

應用機械化施工，對于開挖掘進過程要求較為嚴格。全斷面開挖施工法比較適用于II、III級圍巖，對IV、V級軟弱圍巖開挖施工需要應用臺階法、環(huán)向開挖預留核心土法及單、雙側壁導坑法等施工方法。如果隧道施工長度超過2 500 m，應用機械法施工具有一定的經(jīng)濟優(yōu)勢，而對于長度不足2 500 m的隧道施工成本相對較高。

3 隧道機械化施工工藝

達麥隧道應用機械化施工時，主要工序有開挖掘進、初期支護、仰拱施工、防排水施工及二次襯砌施工等。綜合考慮項目實際情況選擇最為適宜的機械型號和配置數(shù)量。同時確定了6個機械化配套作業(yè)工序。

1)開挖掘進施工。每個洞口配備開挖掘進施工機械設備：三臂鑿巖機1臺(如圖1所示)、挖掘機2臺、輪胎式裝載機2臺、四驅自卸汽車6～8臺。

圖1 三臂鑿巖機

2)初期支護施工。初期支護施工設備：自動拱架安裝機1臺(如圖2所示)、濕噴機1臺(如圖3所示)。

圖2 自動拱架安裝機

圖3 濕噴機

3)仰拱及填充施工。仰拱及填充施工需要設備：一體化棧橋2臺(如圖4所示)，整體弧形仰拱模板2套。

圖4 一體化棧橋

4)防排水施工。防排水施工需要設備：掛布及鋼筋一體化臺車(如圖5所示)，數(shù)量為2臺。

圖5 掛布及鋼筋一體化臺車

5)二次襯砌施工。二次襯砌施工需要設備：液壓自行自動布料二襯臺車2套(如圖6所示)，自行養(yǎng)護臺車2臺(如圖7所示)，側溝電纜槽模板臺車2臺。

圖6 液壓自行自動布料二襯臺車

圖7 自行養(yǎng)護臺車

6)側溝電纜溝槽施工。側溝電纜溝槽施工需要設備：電纜溝槽自行模板臺車2臺。

3.1 施工工序

首先進行錨桿施工，開挖掌子面并檢查掌子面的超欠挖情況，一旦出現(xiàn)超欠挖問題立即進行處理；然后安裝鋼拱架及網(wǎng)片，初支噴射混凝土施工并進行仰拱及填充施工、安裝防水層和綁扎二襯鋼筋、澆筑二襯混凝土以及二襯混凝土養(yǎng)護及側溝電纜溝槽施工等。

3.2 開挖作業(yè)機械化

3.2.1 鉆爆機械化

1)斷面測量：達麥隧道應用三臂鑿巖臺車進行施工，該設備的頂推梁和鉆桿之間具有0.1 m的固定距離，開挖控制難度較大。開挖施工前應用全站儀對隧道斷面精準放樣，然后用紅油漆將開挖輪廓線標識出來，涉及到爆破施工的位置應嚴格按爆破參數(shù)進行布眼爆破施工。

2)鉆爆開挖：應用上下臺階掘進法對Ⅲ級及IV-b圍巖進行施工，為保證施工進度需要安排2臺三臂液壓鑿巖機同時施鉆，需要控制臺階長度8～10 m。應用超前小導管注漿支護施工方法對IV及V級圍巖進行施工，如果遇到軟弱圍巖不能進行爆破施工，應用微臺階法進行開挖。綜合考慮圍巖的完整性以及堅硬程度，決定是否應用光面爆破進行施工，避免超欠挖的現(xiàn)象發(fā)生。為了提高炮孔利用效率需采用快速、便捷的鉆孔順序，提高炮孔定位的精準性，盡可能降低對圍巖的破壞。

3)超欠挖控制：由于鑿巖機的推進梁和鉆管之間存在0.1 m的固定距離，施工時巖面和鉆桿之間的距離需要預留出5 cm，鉆桿和支護面之間至少存在15 cm的固定距離，因此，實際施工中對鉆桿定位精度有較高的要求。為防止超挖現(xiàn)象的發(fā)生，在對III級以上的圍巖進行開挖施工時，注意控制超挖平均值不能超過10 cm；針對IV級圍巖進行開挖施工時，注意控制超挖平均值不能超過12 cm。

3.2.2 出渣機械

在達麥隧道進口段配置1臺挖掘機進行爬渣，2臺裝載機進行裝渣，8臺自卸汽車承擔運輸，為提高出渣效率可以安排兩個作業(yè)面錯峰施工作業(yè)。

3.3 支護作業(yè)機械化

3.3.1 錨噴機械

應用三臂鑿巖機鉆錨桿孔，濕噴機械手進行初支混凝土噴射施工，該設備具有發(fā)動機和電動機雙動力驅動系統(tǒng)，具有噴射質量好、噴射面積大、噴射效率高、粉塵小和操作方便等優(yōu)點。

3.3.2 拱架安裝機械

將拱架按階段編號擺放在隧道洞內(nèi)掌子面的兩側，利用臺車拼裝拱架，為了提高拱架的就位精準度，需要利用拱架安裝機配合人工定位的方式完成，一般用定位鋼筋、混凝土墊塊固定拱架，保證鋼架安裝的穩(wěn)固，合理控制鋼筋間距。

3.4 仰拱作業(yè)機械化

應用自行式全液壓仰拱棧橋進行仰拱施工，初期支護完成后，仰拱混凝土澆筑長度為二襯模板長度或二襯模板長度的1/2，如果圍巖較好時，盡量一次完成仰拱澆筑施工，保證仰拱與二襯混凝土施工縫對齊。

達麥隧道仰拱及填充采用兩次澆筑的方法進行施工，利用整體弧形仰拱模板進行仰拱混凝土施工，仰拱填充混凝土及時澆筑，達到早封閉、早成環(huán)的目的。

采用液壓控制，棧橋整體就位，不需要鋪設鋼軌，安全及自動化程度高，可以迅速完成移動和就位，提高了隧道施工的進度。

3.5 防排水機械化作業(yè)

將防水板通過拱圈和提升系統(tǒng)固定在鋼輥子上，沿著運動的小車固定鋼輥，外側設置環(huán)形槽道，小車在環(huán)形槽道內(nèi)運動，完成防水板和鋼筋的鋪設。

3.6 二次襯砌機械化作業(yè)

達麥隧道應用全自動液壓自行自動布料臺車進行二襯模筑混凝土施工，首先將二襯臺車準確就位，布料機設置在臺車上，混凝土泵送入模振搗密實。

應用自行式二襯混凝土養(yǎng)護臺架進行混凝土養(yǎng)護施工，將環(huán)向灑水養(yǎng)護噴嘴設置在臺架的外側，通過控制箱操作養(yǎng)護噴水并均勻移動，直到完成灑水養(yǎng)護。

二襯臺車一般配備止水帶安裝夾具，既能提高止水帶安裝質量，又能確保安裝止水帶和封端兩道工序不會產(chǎn)生交叉施工影響。當遇到圍巖變形速率較大時能有效實現(xiàn)強支護、早封閉的目標，提高了隧道施工的安全性。

應用整體式液壓電纜溝槽臺車進行電纜溝槽澆筑施工，設備內(nèi)置附著式振搗器振搗，可以提高混凝土澆筑施工的外觀質量和整體效果，兩側同時對稱澆筑，可以保證施工縫對齊和路面凈寬。并且在完成自動臺車模板拼裝后不需要再次拼裝和拆除模板，施工便捷且無拼縫外觀缺陷。

3.7 風、水、電保障系統(tǒng)配置和運作

3.7.1 通風系統(tǒng)的配置和運作

在隧道施工中洞內(nèi)通風除塵是非常重要的工作，本項目選擇長管路機械通風系統(tǒng)實現(xiàn)隧道洞內(nèi)通風換氣。如果隧道洞內(nèi)凈空條件允許，應盡可能選擇直徑較大的風管和大功率風機，滿足隧道施工中通風換氣的需求。一般根據(jù)隧道具體情況計算選擇符合實際的軸流風機，綜合考慮本項目隧道施工需求，合理設置風機參數(shù)，實現(xiàn)隧道洞內(nèi)通風效果，保障隧道施工滿足環(huán)保與安全要求。

3.7.2 供水系統(tǒng)的配置和運作

對于隧道工程來說供水系統(tǒng)要滿足施工中水資源需求，為隧道洞內(nèi)施工提供用水保障，需在水源位置設置儲水池，設置高壓水泵，通過分級泵送將水源抽入蓄水池中，然后利用鋪設的水管將水泵送引入到隧道洞內(nèi)，供應隧道施工使用。

3.7.3 供電系統(tǒng)配置和運作

長大隧道施工時，根據(jù)動力及照明負荷需要在洞外設置變壓器，為隧道工程提供生產(chǎn)生活用電，滿足隧道施工的用電需求。為保障正常用電采用鎧裝電纜高壓進洞，將其分為動力和照明兩個分類，為洞內(nèi)進行供電。對于隧道單頭掘進施工距離超過500 m后，電壓隨著開挖掘進就會快速下降，為保證洞內(nèi)的施工設備正常運行，需要在離開挖面較近的洞室內(nèi)設置移動式變壓器，為掌子面施工提供符合要求的電力資源，并且配備一臺移動式發(fā)電機作為應急電源，保證隧道施工的連續(xù)性，避免停電造成的不利影響。

4 結束語

綜上所述，達麥隧道推行機械化施工，通過合理選擇施工機械設備組合，科學配置機械設備參數(shù)，優(yōu)化隧道機械化集群施工工藝，加快了施工進度，確保隧道工程質量，取得了良好的施工效果，且形成了一套比較成熟的機械化施工管理經(jīng)驗，為今后公司長大隧道機械化施工打下了堅實的基礎。

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