機械化施工配套在高速鐵路隧道施工中的應用

趙克寧

（中鐵十二局集團有限公司，山西 太原 030024）

在傳統(tǒng)的高速鐵路隧道施工過程中，鉆爆法，尤其是人工鉆爆法是其主要的作業(yè)方式。但是，鉆爆法在長期的施工過程中卻暴露出了很多的不足，例如施工速度較慢、危險系數較大和超欠挖現(xiàn)象嚴重等。

機械化施工配套技術對于高速鐵路的建設來說，尤其是在隧道方面，有著舉足輕重的作用。無論是在隧道的開挖、還是混凝土的澆筑方面，利用機械化配套技術在施工過程中提高施工的效率和質量，都具有較好的應用意義。因此，為了有效提高高速鐵路隧道施工的速度，在高速鐵路隧道施工中應用緊跟時代發(fā)展趨勢和具備時代科技力量的機械化施工配套技術就顯得尤為重要。

1 機械化施工配套的簡述

在隧道的施工過程中，運用機械化施工配套來提高施工機械化的程度和作業(yè)水平已經成為隧道施工中的發(fā)展趨勢[1]。而機械化施工配套技術指的就是在隧道的開挖、支護和仰拱的三條作業(yè)上使用機械化配套作業(yè)線來達到迅速施工的目標，主要的目的是提高施工的速度和作業(yè)的水平，在一定程度上降低施工人員工作的強度和難度。在這過程中，隧道出口的開挖設備主要采用的是液壓式的三璧鑿巖臺車，而支護選擇的設備是濕噴機械手，仰拱實施的是移動棧橋配合移動仰拱模架進行施工。

1.1 機械化施工配套的要點

機械化配套對于隧道施工的進度和作業(yè)的質量具有重要的影響。在此情況下，必須注重機械化配套的科學性、合理性與實用性。第一，在機械化配套中，無論是開挖、支護，還是仰拱施工，其選擇使用設備的型號和數量都要符合機械化施工的標準和要求，根據工程的實際情況對機械化設備進行一定的選擇。第二，在進行機械化配套之前，要對機械化施工配套技術即將作用的施工現(xiàn)場進行仔細的考察，要確保機械化的施工能夠滿足施工的現(xiàn)實要求和預期質量。第三，機械化施工配套的作用高低，在一定程度上取決于所選擇機械化設備的質量高低，也就是說，機械化設備質量是影響機械化施工速度的重要因素。在這種情況下，選擇價格合理、質量過硬、維修便捷的機械化設備就顯得非常重要。

1.2 機械化施工配套在高速鐵路隧道施工中的注意事項

從我國高速鐵路隧道施工的現(xiàn)狀來看，施工過程面臨著巨大的問題，比如施工環(huán)境較為惡劣、施工難度較大、危險性較大和易發(fā)生突發(fā)事故等。在這種情況下，運用功能多樣化、自動化程度較高和高效率的機械化施工配套技術進行施工，能夠在一定程度上降低隧道內作業(yè)人員的施工難度和勞動強度。但是，機械化施工配套的使用對施工人員的技術要求較高，因此，提高施工人員的機械化設備操作水平就顯得尤為重要，在一定程度上影響甚至決定了機械化配套技術在高速鐵路隧道內的施工作用。與此同時，由于機械化施工配套技術中設備類型的復雜性和較大的難度系數，就要求機械化施工配套在實際的隧道施工中，要有嚴格的管理制度和把控要求，對施工現(xiàn)場和設備都要進行全方位的管理，提高設備的作用率，在一定程度上加快隧道施工的進程。

2 機械化配套施工在高速鐵路隧道施工中的必要性

在高速鐵路隧道施工中進行機械化配套施工的必要性主要體現(xiàn)在傳統(tǒng)鉆爆法的不足。在我國高速鐵路的隧道開挖過程中，主要采用的方法有新奧法、盾構法和鉆爆法。而鉆爆法由于其成本低廉、操作簡單和實用性強的優(yōu)勢，成為了我國在隧道開挖中主要采用的方式。但是，在長期的隧道開挖中，運用鉆爆法進行作業(yè)也出現(xiàn)了不少的問題：第一，雖然鉆爆法已在隧道開挖中持續(xù)使用，但是長期以來并未形成以鉆爆法為基礎的機械化施工體系，導致施工作業(yè)在實際的施工過程中，無法對環(huán)境進行控制和預估施工的風險，導致施工的進度緩慢，并在一定程度上增加了施工現(xiàn)場的安全隱患。第二，進行鉆爆法的設備要想實現(xiàn)快速化施工，其必須在巖石穩(wěn)定性較好的前提下進行。而且，以鉆爆法為基礎的機械化設備的質量過硬程度不高、故障發(fā)生機率大等不足，也會影響高速鐵路隧道在開挖、支護和噴錨等施工過程當中的質量和效率。

3 機械化施工配套在高速鐵路隧道施工中的具體應用

3.1 隧道開挖作業(yè)線

在高速鐵路的隧道開挖中，傳統(tǒng)施工主要采取的是以風動式鑿巖機為基礎設備的人工鉆爆法，不僅鉆孔的精確度不高、耗費時間長，而且還嚴重影響光面的爆破效果。而三璧鑿巖車作為機械化施工配套中針對開挖作業(yè)線選擇的設備，其優(yōu)點眾多，不僅能夠自動作業(yè)，實現(xiàn)自動控制多臂同鉆，而且還能夠通過電液自動調節(jié)微動控制，實現(xiàn)鉆孔的精確定位。與此同時，其還能夠封閉的進行作業(yè)，實現(xiàn)降噪防塵，在一定程度上保護了施工現(xiàn)場的生態(tài)環(huán)境。更重要的是，三璧鑿巖車還能夠實現(xiàn)三十米超前鉆探和注漿加固，并且根據施工現(xiàn)場的地質情況，在線判斷并設計不同的爆破支護方案。由此可見，運用機械化施工配套技術，采用三璧鑿巖車對隧道進行鉆爆，不僅能夠節(jié)約人力的資源，還能夠有效保證施工人員的生命安全，具有較大的推廣性和實用性。不過，在三璧鑿巖車施工過程中，也一定要根據圍巖的情況，適當的調節(jié)鑿巖車的沖擊和推進。當鑿巖車到達鉆進方向容易偏移的位置時要注意控制鑿巖車的速度，實施低沖壓、低推進的方式，慢慢的進行隧道開挖。當鑿巖車到達圍巖情況較好的位置時，就可采取高沖壓和高推進的方式進行鉆孔。與此同時，在三璧鑿巖車進行施工時，要注意控制好推進的高度和鉆孔的位置，保證開孔的位置在設計的標高上，從而解決傳統(tǒng)施工的超欠挖問題。

3.2 支護作業(yè)線

在支護作業(yè)線上，選用噴射質量較好的濕噴機械手或者濕噴臺車，采用預攪拌混凝土，自帶穩(wěn)定風壓空壓機噴射，提高混凝土的密實度和勻質性，在一定程度上彌補傳統(tǒng)人工噴射空洞、強度不達標的不足。但是在使用濕噴機械手或者是濕噴臺車時，要在噴射過程中隨時注意和控制噴射的速度、距離和角度等，在一定程度上降低混凝土的回彈率。一般來說，噴射距離在1米是采用噴射速度小于12m/s或者是大于22m/s，混凝土的回彈率可能會超過35%。而約17m/s的噴射速度可以將混凝土的回彈率控制在7%～15%的范圍內。而且，當噴射的速度達到一定程度時，還要保持恰當的噴射距離，只有這樣，才能讓噴射質量達到最好的效果。

3.3 仰拱作業(yè)線

傳統(tǒng)仰拱作業(yè)線中使用的拱弧形模板，需要挖掘機配合施工的特質，導致施工過程中安全隱患較大，在一定程度上降低了施工的進度。而移動棧橋配合移動仰拱模架，因為其自行移動的特質，減少了人工鉆孔和焊接定位鋼筋施工的工序，只需要兩個人就可以拆模的工作，減少了設備的投入，降低了施工的強度難度。與此同時，這種自行移動的模架投入使用之后，不會影響到棧橋上各種車輛的正常通行和設備的正常運行，橋下還可以同時進行隧道的仰拱初期支護、鋼筋的綁扎和混凝土澆筑等作業(yè)，極大的提高了施工的工效，保證了施工的質量。

4 結語

在高速鐵路隧道的施工過程中，機械化施工配套的應用不僅能夠很好的加快施工的進程和提高作業(yè)的質量，還能夠降低施工人員的勞動強度和難度，保證施工人員的生命安全。但是，要想充分實現(xiàn)機械化施工配套在高速鐵路隧道施工中的作用，就必須從施工管理、設備管理和人才培養(yǎng)等多個方面入手，建立完善的施工流程。只有這樣，才能真正實現(xiàn)機械化施工配套技術在隧道施工中的作用。