公路隧道施工機械的合理配置

中鐵上海工程局集團有限公司城市軌道交通工程分公司 上海 201900

隨著我國人工成本逐年增加，傳統勞動密集型的人工鉆爆法施工組織日益困難。因此，隧道人工鉆爆法施工正在被鉆爆法機械化配套施工所取代。

1 總體施工措施

依據瓦斯隧道施工相關技術規定，對通風進行專項設計、專項監測，嚴格實行閉鎖管理風電、瓦電；施工用電設有雙回路電源，當一路發生故障停止供電時，另一回路能擔負前全部負荷；采用防爆電纜進洞，進入隧道的施工機械及電氣設備應具有防爆或隔爆性能，對裝碴運輸設備進行防爆改裝；采用“三人聯鎖”制嚴格管控開挖爆破，瓦斯濃度不得超過允許范圍，否則嚴禁爆破；采用瓦斯自動監控系統、便攜式瓦檢儀、人工光干涉瓦檢儀等多種方法及時檢測瓦斯濃度；加強洞內動火和用電管理。

2 設備配套原則

（1）設備配套要按照企業自身的發展規劃，依據隧道地質特點、建造規模、斷面尺寸，從施工方案、工期、安全、質量、效益、環保和職業健康要求等方面綜合考慮，兼顧設備選型和配套。

（2）對制約隧道施工循環的鉆爆、立架、濕噴、仰拱、二襯等工序環節，配套施工機械設備。

（3）突出“以人為本”的原則，在施工風險高的關鍵工序盡量減少作業人數和作業強度。

（4）為減少不同設備配套轉換時的施工干擾，工區內同一個施工作業面只采用一種配套方式[1]。

3 公路隧道施工機械的合理配置

3.1 合理配置通風機械設備

在進行通風機械設備配置和安裝之前，相關工作人員應根據公路隧道施工現場的實際施工情況進行計算，并且在滿足以下條件下采取最大值來計算風量：①根據公路隧道中同時間施工人員的最大數量計算風量，一般情況下200m3/min 就能夠滿足與以上要求；②根據同時爆破過程中用到的最大炸藥數量來計算風量，通常情況下公路隧道都會運用壓入式通風，當風量達到1300m3/min 時就能夠滿足要求；③按照公路隧道施工中內燃機作業廢氣稀釋的需求來計算風量，一般情況下風量達到1500m3/min 就能夠滿足要求；④根據公路隧道洞內的最小風速來計算，針對這種情況所得出的值普遍偏小，一般情況下風量滿足1000m3/min 時，相關工作人員就能夠順利開展施工工作。根據以上的分析結果加上漏風和摩阻系數，只要通風機能夠在正常運行的情況下提供1600m3/min的新鮮空氣，就能夠保障公路隧道施工的所有工作人員順利開展工作[2]。

3.2 裝碴機械

目前，大斷面隧道常用的大容量裝碴設備防爆型較少，且防爆型裝碴設備效率低，機動性差，在隧道施工中受限制。高瓦斯和瓦斯突出隧道中也有用改裝防爆裝載機和挖掘機的先例，保證了高瓦斯隧道的施工安全。

3.3 混凝土濕噴機械手

將濕噴機械手由濕噴機、蠕動計量泵和噴射機械臂裝在輪式汽車底盤上，噴射混凝土效率可達15-30m3/h，對施工人員造成的身體危害小，在圍巖條件較好的全斷面法地段采用效果最為明顯。

3.4 隧道開挖施工機械合理配置

隧道開挖施工環節是公路隧道施工中的第一個施工環節，此環節通常會使用多臂鉆機機械設備、液壓鑿巖臺車、多功能開挖臺車、高能量多位鉆機等大型鉆機機械設備。

（1）液壓臂孔臺車。隧道開挖環節液壓臂孔臺車的鉆孔范圍最廣泛，調整范圍也最靈活，還具備準確、方便的操作特點，鉆孔能力非常強大。

（2）液壓鑿巖臺車。隧道開挖環節最值得推廣的施工設備是高性能挖進機械，其中的液壓鑿巖臺車分為門架式和實腹式兩種結構形式，而根據行走方式可分為輪胎形式、軌行形式和履帶形式三種。門架式鑿巖臺車腹部能夠通過運渣車輛，充分利用隧道內部有限的橫斷面空間，達到在作業面施工過程中施工設備相互不打擾，有效提升設備使用效率，被普遍運用在公路隧道施工中[3]。門架式鑿巖臺車挖孔的效率非常高，能夠運用到各種環境中，但是投入的成本較高。

（3）多功能開挖臺車。為了有效降低公路隧道建設成本，我國公路隧道施工單位研發了風鉆多功能開挖臺車配套施工方法，其中具有制作較為容易、建設成本低、較強靈活性和適用較為廣泛的特點。運用多功能開挖臺車開挖在一定時期內被普遍運用到公路隧道施工中，但是其中存在許多不足，如多功能開挖臺車的技術含量較低，施工工作人員輔助力度較大，不具備良好的環境適應性特點，已經不能滿足公路隧道施工對機械設備的運用需求。

4 施工問題和改進措施

施工中遇到了裝藥效率和藥卷與鉆孔匹配問題，可通過采用流態乳化炸藥加以解決。安全步距問題可以通過試驗確定合理的安全步距，同時加強安全管理，加強安全監測，確保隧道施工安全。對Ⅴ級圍巖軟弱隧道，可采用臺階法、微臺階施工，但需要對前方圍巖和掌子面進行預支護。可以通過理論性研究和驗證開挖截面對藥卷直徑的影響，進而推導出藥卷與開挖截面之間的關系。一般情況下，藥卷的直徑增加，最小的抵抗線也會增加。裝藥的直徑在小于極限直徑的狀態下，爆炸速度將會伴隨裝藥直徑的增加而增加，所以，在生產中要控制炸藥的極限直徑，應大于常用的藥卷直徑[4]。

5 結語

綜上所述，公路隧道施工過程的施工綜合性強，工序和環節繁多，運用到的機械設備非常復雜，在公路隧道施工過程中一定要合理選擇、搭配施工機械，才能夠在工期內完成施工，保證施工質量。在施工機械設備的合理配置過程中，并不是運用到的設備越先進效果就越好，應從公路隧道整體施工相互配合上進行考慮，才能獲得更好的經濟效益。