公路隧道施工機械的合理配置

宋顯立

（中鐵十九局集團(tuán)第五工程有限公司，遼寧大連 116100）

0 引言

在公路隧道施工過程中，合理配置施工機械設(shè)備一直是非常重要的問題，合理配置施工機械不僅能有效提升施工效率和施工質(zhì)量，還能有效減少施工工作人員的工作強度，在保證施工進(jìn)度的同時有效減少工程造價，高質(zhì)量、低消耗地完成公路隧道施工這項嚴(yán)峻困難的施工任務(wù)。針對公路隧道施工機械的合理配置原則進(jìn)行分析，提出施工機械的合理配置建議。

1 合理配置原則

公路隧道施工機械的合理配置原則應(yīng)建立在公路隧道的實際長度、斷面大小和施工地區(qū)地質(zhì)條件、運用相關(guān)施工技術(shù)和安全因素等配置原則：①施工機械的配置應(yīng)建立在施工過程中運用到的施工技術(shù)基礎(chǔ)上，并要滿足施工工期的前提下；②施工機械配置的生產(chǎn)力應(yīng)超過均衡施工能力，而均衡施工能力則要超過于施工進(jìn)度的標(biāo)準(zhǔn)；③在選購施工機械配置的過程中應(yīng)重視備用機械設(shè)備；④在進(jìn)入到公路隧道中進(jìn)行施工的設(shè)備應(yīng)盡可能選擇電力機械設(shè)備，并且優(yōu)先選擇噪聲小和排出污染物符合標(biāo)準(zhǔn)的機械設(shè)備；⑤在正式開展公路隧道施工前，一定要注重培訓(xùn)工作，讓相關(guān)工作人員都能夠清楚地了解所用機械，并且充分掌握機械的使用技巧、使用規(guī)則等；⑥要保證施工機械的使用安全，即購入施工機械的過程應(yīng)建立在安全性的基礎(chǔ)上，并且定時檢查、維修施工機械，確保施工機械安全運行；⑦配置機械設(shè)備的過程中，應(yīng)優(yōu)先選擇經(jīng)濟(jì)合理、具有節(jié)能特點的機械設(shè)備，選擇適應(yīng)性較強的設(shè)備，能夠使施工設(shè)備滿足不同情況下的公路隧道施工條件，還能夠滿足輔助施工技術(shù)的需求。

2 公路隧道施工機械的合理配置

2.1 合理配置通風(fēng)機械設(shè)備

在進(jìn)行通風(fēng)機械設(shè)備配置和安裝之前，相關(guān)工作人員應(yīng)根據(jù)公路隧道施工現(xiàn)場的實際施工情況進(jìn)行計算，并且在滿足以下條件下采取最大值來計算風(fēng)量：①根據(jù)公路隧道中同時間施工人員的最大數(shù)量計算風(fēng)量，一般情況下200 m3/min 就能夠滿足與以上要求[1]；②根據(jù)同時爆破過程中用到的最大炸藥數(shù)量來計算風(fēng)量，通常情況下公路隧道都會運用壓入式通風(fēng)，當(dāng)風(fēng)量達(dá)到1300 m3/min 時就能夠滿足要求；③按照公路隧道施工中內(nèi)燃機作業(yè)廢氣稀釋的需求來計算風(fēng)量，一般情況下風(fēng)量達(dá)到1500 m3/min 就能夠滿足要求；④根據(jù)公路隧道洞內(nèi)的最小風(fēng)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(fēng)量滿足1000 m3/min 時，相關(guān)工作人員就能夠順利開展施工工作。

根據(jù)以上的分析結(jié)果加上漏風(fēng)和摩阻系數(shù)，只要通風(fēng)機能夠在正常運行的情況下提供1600 m3/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。能夠滿足于一般情況下公路隧道通風(fēng)條件的機械為軸流風(fēng)機，型號為SDP（C）-NG12.5。

2.2 合理配置供電機械設(shè)備

在隧道施工過程中供電機械的合理配置十分重要，直接影響到隧道施工質(zhì)量和施工效率，并且在一定程度上影響著施工工作人員的生命安全，因此要慎重考慮供電機械設(shè)備的合理配置。在公路隧道施工過程中供電主要包括生產(chǎn)用電、生活用電等，而生產(chǎn)用電包含機械運行用電和施工過程中的照明用電。在合理配置供電設(shè)備過程中應(yīng)注重考慮總用電量，這樣才能選擇出合理的發(fā)電機、變壓器、各種類型的供電開關(guān)和導(dǎo)線等，進(jìn)而做到用電可靠、用電安全、用電節(jié)約。另外根據(jù)公路隧道工程實際施工用電情況分析得出，在確定施工總用電量的過程中，用電定額并不是固定的，在用電設(shè)備同時運行的過程中超過用電定額的現(xiàn)象非常普遍。中小公路隧道在施工過程中可以采用400/230 V 三相四線系統(tǒng)兩端送電，在導(dǎo)線斷面的選擇上應(yīng)保證末端電壓＜10%；而對于長隧道施工，如果在施工過程中的用電設(shè)備不多時，可以與中小隧道施工過程中的供電機械設(shè)備相一致，如果用電設(shè)備較多，則可以采用6～10 kV 高壓送電。

2.3 隧道開挖施工機械合理配置

隧道開挖施工環(huán)節(jié)是公路隧道施工中的第一個施工環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)通常會使用多臂鉆機機械設(shè)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(shè)備。

（1）液壓臂孔臺車。隧道開挖環(huán)節(jié)液壓臂孔臺車的鉆孔范圍最廣泛，調(diào)整范圍也最靈活，還具備準(zhǔn)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(huán)節(jié)最值得推廣的施工設(shè)備是高性能挖進(jìn)機械，其中的液壓鑿巖臺車分為門架式和實腹式兩種結(jié)構(gòu)形式，而根據(jù)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(nèi)部有限的橫斷面空間，達(dá)到在作業(yè)面施工過程中施工設(shè)備相互不打擾，有效提升設(shè)備使用效率，被普遍運用在公路隧道施工中。門架式鑿巖臺車挖孔的效率非常高，能夠運用到各種環(huán)境中，但是投入的成本較高[2]。

（3）多功能開挖臺車。為了有效降低公路隧道建設(shè)成本，我國公路隧道施工單位研發(fā)了風(fēng)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(shè)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(nèi)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(shù)含量較低，施工工作人員輔助力度較大，不具備良好的環(huán)境適應(yīng)性特點，已經(jīng)不能滿足公路隧道施工對機械設(shè)備的運用需求。

2.4 有軌出碴施工機械合理配置

在公路隧道施工過程中，一定情況下需要運用有軌出碴形式，要在隧道洞內(nèi)合理設(shè)置運行軌道，運用軌道裝碴機、斗車或梭式礦車互相配合進(jìn)行裝碴運輸。裝碴機按照原理分為3種類型：

（1）直接卸料式。直接卸料式具有體積小的特點，更多適用在導(dǎo)坑掘進(jìn)裝碴。

（2）間接卸料式。間歇式卸料式裝碴機相比直接卸料式裝碴機的機斗容量大，但是有容易卡料的缺點，并且在運用過程中軌道必須要處于平整狀態(tài)，否則非常容易脫軌，更多適用于導(dǎo)坑掘進(jìn)。

（3）連續(xù)卸料式。連續(xù)卸料式不利于運輸粒徑較大的碎石，但是連續(xù)卸料式的裝渣機生產(chǎn)效率較高，在運用過程中需要與不用調(diào)車的運碴列車配合運用，才能發(fā)揮較高的生產(chǎn)效率。

對于有軌出碴的運碴車輛，在以往的公路隧道施工中更多運用裝碴機裝入斗車然后實現(xiàn)出渣，運碴機的時間利用率決定著生產(chǎn)效率，涉及空車和載重車調(diào)車所費時間，相對來說更費時間。為了能夠提升出渣生產(chǎn)效率，更多運用到轉(zhuǎn)載車輛，以節(jié)省調(diào)車的時間，以此來提高生產(chǎn)效率。

2.5 無軌出碴施工機械合理配置

如果公路隧道施工場地較為寬廣，可以不設(shè)置運行軌道，更多運用正斗裝載機和反斗裝載機與自卸汽車互相配合實現(xiàn)出碴，能夠有效節(jié)省材料，使出碴施工更加簡單方便，減少施工成本，提高施工效率，增進(jìn)公路隧道的經(jīng)濟(jì)效益。無軌出碴通常會將碎石場地和自卸汽車的卸碴場地設(shè)置在同一區(qū)域，具有廢渣二次利用的優(yōu)點。無軌出碴施工使用的大型推土機的類型較為單一，可以運用同一類型的推土機，避免因某臺推土機發(fā)生故障不能使用時，導(dǎo)致公路隧道要全部停工[3]。

2.6 混凝土襯砌施工機械合理配置

混凝土襯砌施工環(huán)節(jié)在公路隧道施工過程中非常重要，包括制備混凝土、輸送混凝土和混凝土襯砌。混凝土的制備不僅為隧道提供襯砌的使用材料，也用于道路鋪設(shè)過程，混凝土的質(zhì)量不僅要足夠好，還要滿足襯砌和鋪筑路面對于混凝土的施工要求。注重考慮混凝土的綜合使用情況，合理選擇混凝土拌合站的區(qū)域位置，選擇性能較為優(yōu)秀的混凝土拌合機械設(shè)備，還要設(shè)置專門的混凝土拌合場地。

形成混凝土成品后，成品運送到施工現(xiàn)場，運用噴射機等設(shè)備將混凝土噴砌成為混凝土層，噴射機要根據(jù)公路隧道實際施工情況進(jìn)行選擇。在混凝土攪拌機攪拌過水泥和砂石料后，運用運輸料車進(jìn)行運輸，在其中加入速凝劑，通過皮帶輸送機將混合后的混凝土輸入噴射機中，噴射機通過噴頭將其噴射到混凝土襯砌層中，進(jìn)而形成混凝土襯砌層。

3 總結(jié)

公路隧道施工過程的施工綜合性強，工序和環(huán)節(jié)繁多，運用到的機械設(shè)備非常復(fù)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(nèi)完成施工，保證施工質(zhì)量。在施工機械設(shè)備的合理配置過程中，并不是運用到的設(shè)備越先進(jìn)效果就越好，應(yīng)從公路隧道整體施工相互配合上進(jìn)行考慮，才能獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。