淺析成套機械化施工技術在公路隧道中的應用

白子民 王小康

（中國建筑第七工程局有限公司 河南鄭州 450000）

結合我國的國情，傳統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“人海戰術”隧道內各工序施工需要大量人工。而根據全國情況來看，人口老齡化日趨嚴重，從事隧道施工的工人數量正在逐漸減少，且存在嚴重斷層現象。

（2）勞動強度高。現階段隧道施工，開挖鉆孔、鋼拱架架設、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具來實現，導致工人勞動強度極高，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險。

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

（4）施工質量難以保證。由于惡劣的工作環境和作業強度等因素，使得施工質量難以控制。

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

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

在公路隧道施工中，成套機械設備按使用階段可分為隧道開挖、初期支護和二襯支護三大部分。開挖機械的選擇應該綜合隧道長度、圍巖級別和支護形式等多方面因素。目前我國采用較為先進的開挖設備有風動鑿巖機、液壓鑿巖機和鑿巖臺車等，TBM盾構機在鐵路隧道施工中應用較多，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，相較于傳統開挖方式，其具有鉆孔速率快、作業效益高、安全性高、連續作業性強等優勢，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、提高工程質量；耗能相對較小，施工噪音小，符合綠色施工要求，有利于環境保護。鑿巖臺車的型號選擇應綜合隧道斷面面積、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，在工作中有以下優越性：

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

（2）作業效益高。鉆桿定位快速且精準，并且不必進行作業輔助臺面的構建，節省非鉆孔的時間，提升了作業效益。

（3）安全性高。借助鑿巖臺車，作業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量，作業全都借助機械裝置完成，大大降低事故發生的概率。

（4）可輔助人工裝藥。借助人工裝藥作業之時，在鑿巖臺車的升降作業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）連續作業性強。在挖掘面上可以展開全天的連續作業，在可能出現不良地質的區段，要求使用水平鉆孔探明地基以及地下水的狀況，并針對地層狀況進行判定，給出對應的支護次序并保障其安全，防止由于作業故障影響作業的速率。

（6）可有效控制超欠挖，提高工程質量。

（7）施工噪音小，耗能相對較小，有利于環境保護。

2 出渣設備

出渣是隧道施工中的必要環節，對隧道本身的質量制約性較小，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度的一個重要因素，出渣包括裝渣、運渣和卸渣三個環節。

3 濕噴機械手

現階段，國內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完成隧道初級支護的混凝土噴護。在公路隧道施工中，采用濕噴機械手代替普通濕噴機，將大大提高功效。

4 防水布臺車

現階段公路隧道施工中，防水板鋪設方法普遍采用的是人工配合自制簡易臺架的施工方式，工人數量多、勞動強度大、臺架不能重復利用、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6m寬防水布，且一次成型、減少焊接接頭數量，提高施工質量。每臺機械僅需配備2～3名工人，大大減少了勞動量，臺車具有自動行走系統，解決了移動不便的難題，且臺車還可以在多個隧道重復利用，降低成本明顯，具有很好的發展潛力。

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備，主要用于隧道內襯砌的混凝土施工。選擇先進可靠的二次襯砌施工設備影響著工程進度、質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備是一個較好的選擇。無軌式自動澆筑液壓臺車在設計上和使用上都有著顯著優點：移動方便，施工效率高，減輕施工作業人員勞動強度；克服了傳統臺車模板接縫外觀難題；提高了澆筑混凝土的質量和效率；臺車上加裝自動澆筑系統，能保證混凝土對稱逐層澆筑，振搗系統能保證振搗質量，大大提高二襯結構的施工質量和效率。無軌臺車避免了傳統臺車軌道鋪設的環節，降低成本，提高施工效率。

6 結語

成套機械化施工具有質量優、勞動力少、速度快、安全等優點，結合我國目前公路隧道仍停留在“人海戰術”階段，推廣機械化施工是大勢所趨。但我國現階段在隧道施工方面的機械化水平還處于初級階段，與國外發達國家的機械化施工水平還存在較大的差距，在以后的發展進程中還有很長的路要走，與此同時也應該積極引進國外先進設備。