隧洞施工主要設施設備的配置和分析

陳中軍

摘要：在隧洞施工中，根據項目的特點和招標文件的要求，不同類型隧道的施工存在著較大差異，因此施工中的設施建設和設備配置分析也就顯得尤為重要了。從而優選出能夠在施工效率和成本上同步達到良好效果，為工程的成本和質量提供有力的保障。

關鍵詞：引水隧洞;施工條件;初支和襯砌施工;設施設備配置分析

引水隧洞的施工，是現階段我國水利水電工程施工中比較常見的一種施工，從施工技術的角度分析，這種類型的隧洞一般比鐵路和公路隧道洞徑尺寸小，為了取得更好的施工效果，本文結合具體工程案例，從多個方面對引水隧洞施工中的主要機械設備和設施建設配置選擇進行了分析和討論。

1 工程項目概況

本文探討的工程項目是距天全縣城約37km，位于四川雅安的天全縣紫石鄉境內的鍋浪蹺水電站工程。我公司承建標段主要工作為引水隧洞K2+700～K8+000的開挖、支護、混凝土澆筑、金屬結構安裝調試、鋼筋制安、回填灌漿、固結灌漿、接縫灌漿、2#和3#施工支洞堵頭混凝土澆筑、渣場水土保持防護與施工期環境保護等工程。

2 引水隧洞主要工程量和建設規劃

我公司承建引水隧洞標段主要工程有石方開挖（含洞挖）25.86萬方、噴護和二襯混凝土4.13萬方、混凝土擋墻及其他附屬工程約4.06萬方，鋼筋0.22萬噸、錨桿（含插筋）1.24萬根、回填灌漿0.87萬方、固結灌漿0.91萬米等。

工程計劃合同工期48個月，地處素有“雨城”之稱的雅安天全縣境內，而天全又有“天漏”之稱，多年年平均降雨兩百天以上，水系發達，施工受雨季影響較大。而境內山巒重疊，沖溝密布，地形復雜，且同時又有雅康高速施工也存在一定的干擾，僅有國道318作為主要交通道路，外部條件較大影響施工。

3 機械設備配置原則

本隧洞鉆爆法施工相對于掘進機施工法，設備資源投入較少，施工準備期較短，適用范圍更廣。施工設施設備配置應在滿足招標文件的質量、進度、成本、安全等前提下，根據隧洞長度、斷面大小、施工方法、地質條件、合同工期等綜合因素進行配置，需滿足以下原則：

3.1 施工設施設備配置必須適應于施工方法工期;

3.2 優選污染小的機械，隧洞內施工的機械，盡可能優先選用電力機械;

3.3 設備的生產能力應大于均衡施工能力，但不宜過大;

3.4 應有備用設備可以機動靈活調配使用，注重科學發揮機械的總體效率。

4 本工程主要的設施設備配置及分析

4.1 供電系統設施設備的配置

根據工程的施工里程（主洞全長5.30km、2#支洞長度0.370km、3#支洞長度0.481km）和主要用電設備的負荷。2#支洞洞口施工場地以及接入主洞預計用電總負荷為600KW，需用電總容量630KVA，故配置630KVA變壓器一臺。3#支洞洞口施工場地以及接入主洞預計用電總負荷為760KW，需用電總容量800KVA，故配置800KVA變壓器一臺。并在各自低壓端加設無功補償器裝置，高壓端由大溪線10KV臨時接電點引入。同時在各洞口自配200KW發電機一臺，以保證重要工序連續進行。施工現場用電設備，設置多級保護，并設置防雷保護、接地保護等安全措施，洞內照明采用36V低壓電源設備，堅決做到“一機一閘一漏”。變壓器等定期進行檢查，測定絕緣強度，移動式電動機，潮濕環境下電氣設備使用前應檢查絕緣性，對不合格的線路設備要及時維修或更換，嚴禁帶故障運行，以提高施工的安全性。

4.2 供壓設施設備的配置

因本工程易提供電源，且隧洞施工，故不宜選擇內燃機提供驅動的空壓機，而選擇電機提供驅動的空壓機。且由2#、3#支洞洞口引入2#、3#支洞與主洞交叉口上下游工作面均不足2km，故可分別在2#、3#支洞洞口設置固定式空壓機房。洞挖時四個作業面各配置8臺YT28型風動鑿巖機，該鑿巖機工作氣壓約在0.4～0.63MPa，采用風管內徑150mm的管內輸入絕對壓力8bar（即0.8MPa）和排氣量為24m³/min的空壓機，每公里壓力降約0.042bar。根據施工經驗測試，每臺該型號空壓機在距離1km范圍內可帶動三到四臺YT28型風動鑿巖機，由于本工程四個工作面離空壓機房最遠距離均接近2km，且可能同時鉆孔施工，故在2#、3#支洞洞口兩個固定式空壓機房分別串聯配置四臺排氣壓力為0.8MPa、排氣量為24m3/min的螺桿空氣壓縮機，且安裝自動啟停裝置以節約能源。

由于壓力容器為特種設備，故編制了空壓機安裝施工方案和現場事故應急處理專項預案。空壓機的使用需要工程所在地特種設備管理部門進行驗收備案登記，且按照規定要求對壓力容器進行定期檢驗和年度檢查，壓力容器相關安全配件壓力表進行半年檢和安全閥進行年檢，各項指標均合格后方可投入使用。空壓機管理人員和操作人員必須經培訓合格后持證上崗。

4.3 拌和場站的建設設施設備配置

根據工程量統計數據，本標段混凝土合計約8.19萬方，計劃混凝土施工期約為18個月，平均每天預計需求混凝土約150方，我部從工期要求和成本方面考慮，分別在2#、3#支洞洞口施工場地建設75型攪拌站各一座。根據隧洞洞徑尺寸，考慮洞內洞外及山地運輸條件，在初期支護和澆筑混凝土擋墻時，配置了兩臺8方和兩臺6方容量的混凝土運輸罐車，在2#和3#攪拌站相互調配使用。在襯砌施工開始后根據現場施工進度及需求再考慮增加混凝土運輸車輛的配置。

4.4 排水設施設備的配置

本工程采用分別從2#、3#兩個施工支洞分別進入主洞上下游施工，故需要在四個工作面分別設置排水系統。四個點每處分別設置安裝自動啟停裝置的4KW水泵兩臺，2.5KW水泵兩臺，且安排現場人員定期巡視檢查排水設備工作狀況。為了保護環境，減少污染，提倡綠色施工，在兩個施工支洞洞口分別設置了兩級沉淀池，施工廢水在沉淀處理后再進行排放。

4.5 其他主要施工機械和運輸及吊裝設備的配置

除了上述主要設施設備外，施工中還需要配置：2臺砼噴射機 、2臺注漿機、2輛小型運輸車、2臺150型挖掘機和2臺側卸式50型裝載機配合挖掘機洞內出渣裝車、8臺雙橋自卸車、2臺正鏟50裝載機配合自卸車卸料、6臺BX300交流弧焊機 、2臺 GTJ4-14鋼筋調直機、2臺 GJB-403鋼筋彎曲機、2臺 GJ40-1鋼筋切斷機等設備。下面著重說明一下對砼噴射機的配置要求。

本工程項目設計要求采用濕噴法進行初支噴射混凝土施工，雖然選用濕噴機設備較干噴機設備價格高，但是在噴射施工中，混凝土是預先在攪拌站配置生產，然后用混凝土運輸車運送至施工現場，通過噴管加入液體速凝劑后噴出。濕噴法較干噴法施工混凝土質量穩定、施工效率高、回彈率低、粉塵較少對保護施工人員身體健康有益，是非常符合節材和職業健康的綠色施工。

5 結語：

總之，在引水隧洞的施工中，從安全性、適應性、和經濟性等多個方面考慮為配套施工的設施建設和設備配置分析，在具體應用的過程中，施工人員需要結合考慮施工效果、技術實施的便利性和綜合成本，以取得最佳的施工效果為目標，建設適用的施工設施，選擇適當的設備進行使用，從而才能在降低到合理成本的前提下提高工程建設的質量。

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