鐵路隧道機械化施工探析

李 響

（中鐵十九局集團第五工程有限公司，遼寧大連 116100）

0 引言

目前，我國鐵路隧道工程建設規模越來越大，建設數量也越來越多，因此鐵路隧道工程建設標準日漸增高，工程建設條件越來越復雜。雖然當前我國鐵路隧道工程已經逐漸實現機械化施工，但還是存在一些問題，在一定程度上影響鐵路隧道工程建設質量。因此，應注重針對鐵路隧道機械化施工進行分析探究，解決鐵路隧道機械化施工中存在問題，提高鐵路隧道機械化施工水平，保證鐵路隧道施工質量。

1 鐵路隧道機械化施工中機械配套原則

簡單來說，鐵路隧道機械化施工中的配套原則是指滿足生產線的綜合生產能力。因此，對于鐵路隧道機械化施工設備，應在整體綜合方面的基礎上充分考慮機械配套。也就是說單機的機械設備要與機械的整體性能相互吻合，這樣才能使得生產與經濟的協調效應得以實現。另外，鐵路隧道機械化施工中要求每一個單機在運行時，一定要具備良好穩定的技術可靠性，并且一定要在規定時間以及進度條件下完成工期時間之內的額定功率。鐵路隧道機械化施工中機械配套原則需要注重以下5 個方面。

（1）機械設備本身要具有良好的安全操作運行功能，這樣相關工作人員在運用機械設備過程中才能確保安全性。

（2）應建立在機械設備規范要求的基礎上，配上與機械設備相符合的防護措施，使得機械設備持久性得到保障。

（3）每一個單機都要具有良好的耐用性能，以此保證機械使用更加安全、更加耐用。

（4）在運用機械設備施工過程中，一定要定期檢查機械設備，不定期抽查機械設備，同時加強養護以及維修工作，使得機械設備能夠充分發揮作用價值。

（5）在鐵路隧道機械化施工過程中選擇配套設備時，應注意根據不同地質條件選擇設備。

2 鐵路隧道機械化施工中主要機械設備

2.1 TBM 硬巖掘進機

（1）開敞式硬巖掘進機。其主要工作原理是在地層相對穩定，以及巖石不容易發生坍塌的鐵路隧道工程施工過程中運用。如果鐵路隧道需要在地層較為破碎的施工條件下進行掘進施工，這種情況下需要在后盾之后及時開展噴錨支護施工。在此基礎上最終隧道鐵路隧道施工過程中運用到的支護施工方式是混凝土襯砌施工。

（2）單護盾式硬巖掘進機。不同于開敞式硬巖掘進機，單護盾式硬巖掘進機配置完整的圓形護盾。其推進方式是憑借推進缸支撐，然后在完成安裝的管片上或者整體襯砌上獲得支反力，但是因為單護盾式硬巖掘進機的管片安裝工作以及掘進工作不能夠共同進行。因此，運用單護盾式硬巖掘進機進行施工，其施工進度相對較為緩慢。故單護盾式硬巖掘進機在鐵路隧道工程施工過程中的運用相對來說較少。

（3）雙護盾式硬巖掘進機。雙護盾式硬巖掘進機掘進原理和單護盾式硬巖掘進機完全相同，不同之處是雙護盾式硬巖掘進機配置有前、后護盾，并且在前、后護盾之間設置伸縮護盾。如果鐵路隧道工程施工地質條件相對惡劣，雙護盾式硬巖掘進機可以運用單護盾方式進行。在鐵路隧道工程施工地質條件允許情況下，可采用雙護盾式硬巖掘進機[1]。

2.2 液壓鑿巖臺車

以結構劃分，液壓鑿巖臺車可以分為門架式液壓鑿巖臺車和實腹式液壓鑿巖臺車。以行走方式劃分，分別為輪胎式行走方式、履帶式行走方式以及軌道式行走方式。正常通行的運渣車輛能夠通過門架式液壓鑿巖臺車的車腹部位，則說明可以利用鐵路隧道施工中有限的橫斷空間。使得鐵路隧道施工過程中，各種機械設備都能夠在運行期間實現互不干擾。液壓鑿巖臺車通常情況下出現在單線鐵路隧道工程施工中，可以在鐵路隧道挖鉆孔過程中運用液壓鑿巖臺車進行施工。液壓鑿巖臺車具有工作效率較高以及勞動強度較低的特點，并且勞動環境條件也較為良好。但是液壓鑿巖臺車也有不足，一次性投入比例過大、成本較高。值得注意的是，液壓鑿巖臺車是運用在鐵路隧道工程施工中的開挖施工環節。

2.3 多功能開挖臺架

多功能開挖臺架也是運用在鐵路隧道工程施工中的開挖施工環節。簡單說，多功能開挖臺架就是開挖臺架具有多種功能。首先，在鐵路隧道機械化施工過程中采用風鉆多功能開挖臺架的配套法。采用風鉆多功能開挖臺架配套法具有以下優勢：制作成本較低，制作過程方便容易，在施工操作方面也較為靈活，適用范圍較廣，獲得普遍運用。多功能開挖臺架使用成本較低，因此，在施工過程中，在需要運用到全斷面大楔形斜眼掏槽爆破施工技術的環節，可以借助多功能開挖臺架進行輔助施工。這樣不僅爆破效果良好，還能加快鐵路隧道工程施工進度。多功能開挖臺架也存在一些缺點，例如，科技含量不高，勞動強度相較來說更大，勞動環境較為惡劣等。所以，多功能開挖臺架，已經逐漸被科技水平更高的機械設備取代[2]。

3 鐵路隧道機械化施工現狀及對策

3.1 鐵路隧道機械化施工現狀

（1）快速施工技術體系存在不足。鐵路隧道機械化快速施工體系是以鉆爆破施工技術為基礎，其主要表現在施工安全、機械化作業設備配套技術、風險控制以及環境控制、變形控制和巖溶高壓水等方面。目前，快速施工技術體系許多關鍵性的技術難題以及設備配套難題還有待解決。施工進度這方面還存在一定程度的差異，在施工過程中常常會發生施工事故，并且在工程建設后也會對環境造成不良影響。

（2）機械化設備配套不夠完善。建立在硬巖以及圍堰穩定性較好的基礎上，機械化設備配套才能夠開展快速的機械化施工。但是在此過程中，作業線上的機械設備國產程度較低，導致機械設備的使用壽命以及維修、養護等方面受到嚴重影響，施工進度受到一定程度影響。較難實現先進的機械化作業，最終嚴重制約我國鐵路隧道機械化施工的全面發展以及進步。

（3）機械化程度不高。在開展軟弱圍巖或者土質圍巖的鐵路隧道施工過程中，通常情況下只能夠采用人工施工方式。人工施工方式存在施工時間長、施工進程慢、工序復雜和圍巖攪動大等不利因素。這些問題不僅導致施工過程中的安全系數較低，同時施工質量不能夠得到保障。這些問題的產生原因就是機械化程度不高[3]。

3.2 鐵路隧道機械化施工對策

（1）針對鉆爆破施工技術進行強化。強化鉆爆破施工技術是鐵路隧道機械化發展的重點問題，在此過程中可以運用液壓鑿巖臺車進行施工，能夠收獲良好施工效果。另外，實現鐵路隧道鉆爆破施工機械化的關鍵在于推廣創新。因此，在開展鐵路隧道機械化施工過程中一定要注重爆破技術的創新，嚴格把握控制這一方面。

（2）加強鐵路隧道機械化施工的自動化以及科技化。機械化施工的自動化以及科技化一定程度上能夠呈現一個國家的多媒體科技技術以及綜合科學技術水平。目前，開展鐵路隧道機械化施工過程中，辦公室計算機能夠直接呈現出遠距離施工現場的實際畫面以及相關參數，并且還能夠遠程控制機械設備。這種情況能夠很大程度上減輕勞動程度，提高工作效率，保證施工質量。實時監督施工情況，及時發現和解決問題，保證施工進度。因此，在進行鐵路隧道機械化施工過程中，應重視加強鐵路隧道機械化施工的自動化以及科技化[4]。

（3）完善機械設備管理以及保養體系。在開展鐵路隧道機械化施工過程中，一定要重視完善機械管理以及保養。在此過程中首先要建立一支專業的維修保養團隊，由機械設備操作人員負責低級的機械設備保養維修工作，再由專業維修保養人員負責高級維修保養工作。另外，一定要定期進行維修以及保養工作，使得機械故障概率有效降低，這樣不僅能夠保障施工質量，還能夠減少維修成本。在處理機械設備故障過程中，一定要分析探究機械設備故障原因，避免同樣故障再發。另外，在機械設備保養過程中，一定要重視優化裝配工藝以及修復工藝，做到防范于未然，使得機械設備能夠在質量符合保證的基礎上施工。

4 總結

時代在發展，科技在進步，機械化施工已經成為鐵路隧道施工發展方向。為保證鐵路隧道機械化施工順利進行，需要注重培養人員機械化專業能力，注重借鑒國外優秀技術以及先進知識。這樣能夠有效解決鐵路隧道機械化施工過程中存在的問題，為我國鐵路隧道工程更好發展奠定良好基礎。