智能臺(tái)車機(jī)械化支護(hù)在隧道施工中的應(yīng)用

王勇，蔣松余，吳吉云，陳思穎，唐傲冬

(四川省交通建設(shè)集團(tuán)股份有限公司市政分公司，成都 610000)

1 引言

當(dāng)前，我國隧道施工的施工技術(shù)裝備、快速修建設(shè)備配套技術(shù)仍處在初級(jí)發(fā)展階段，與發(fā)達(dá)國家相比，總體技術(shù)水平依然有很大差距[1-3]。采用鉆爆法施工時(shí)，還沒有建成快速機(jī)械化施工技術(shù)系統(tǒng)，也沒有攻克配套設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)難題。

隧道作業(yè)空間狹窄，當(dāng)前的鋼拱架安裝車各功能分散在不同工程車上，由于效率低、煩瑣的工作流程以及極高的危險(xiǎn)系數(shù)，一次作業(yè)程序只能行進(jìn)一步[4-5]。另外，在不良地質(zhì)工況下，若混凝土初噴及鋼拱架支護(hù)質(zhì)量差或不及時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致隧道施工安全事故的發(fā)生。鑒于此，為保證施工效率以及隧道施工安全，當(dāng)前重要工作在于優(yōu)化支護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和空間布局。

2 工程概況與技術(shù)原理

2.1 工程概況

G4216 線屏山新市至金陽段高速公路設(shè)計(jì)速度為80 km/h，四車道，路基寬度整幅25.5 m，分離式路基寬度12.75 m。G4216 線屏山新市至金陽高速公路XJ9 標(biāo)位于四川省涼山州雷波縣汶水鎮(zhèn)境內(nèi)，起訖樁號(hào)為K45+152～K51+037.797，路線全長5.886 km。其中主要包含錦屏隧道(1/2）、蔚巴溝1 號(hào)大橋、蔚巴溝2 號(hào)大橋、蔚巴溝3 號(hào)大橋。項(xiàng)目總造價(jià)約7.7 億元，總工期50 個(gè)月。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新要點(diǎn)

隧道二次襯砌施工采用自行式二襯混凝土養(yǎng)護(hù)臺(tái)車，自行式仰拱棧橋用于仰拱施工，用自動(dòng)掛布臺(tái)車進(jìn)行防水板施工。

2.2.1 自行式隧道二襯混凝土養(yǎng)護(hù)臺(tái)車

如圖1所示，二襯混凝土養(yǎng)護(hù)臺(tái)車上設(shè)有傳感器 (見圖2），用于智能物聯(lián)控制，臺(tái)車采用工字鋼作為臺(tái)車主體結(jié)構(gòu)，按照隧道斷面結(jié)構(gòu)形式制作臺(tái)車，在臺(tái)車上按照隧道二襯內(nèi)輪廓線型布設(shè)自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)管道系統(tǒng)。在臺(tái)車四周設(shè)置隧道二襯混凝土修飾工作平臺(tái)，同時(shí)設(shè)置安全防護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)“一車多用”。

2.2.2 自行式仰拱棧橋

自行式仰拱棧橋主橋結(jié)構(gòu)采用工字鋼拼焊的桁架梁結(jié)構(gòu)，后部滑移支撐采用上寬下窄的倒梯形結(jié)構(gòu)，在底部兩側(cè)留出了充足的作業(yè)空間。主橋結(jié)構(gòu)的橋面中央與橋面同向設(shè)置車輪限位梁，用于限制車輪內(nèi)側(cè)，防止車輪跑偏掉下棧橋。

2.2.3 防水板自動(dòng)掛布臺(tái)車

如圖3所示，防水板自動(dòng)掛布臺(tái)車裝置，包括臺(tái)車本體、伸縮裝置、滑輪、頂部卷揚(yáng)機(jī)和底部卷揚(yáng)機(jī)。臺(tái)車本體為框架結(jié)構(gòu)，臺(tái)車本體的兩個(gè)豎直側(cè)面上均具備臺(tái)階狀的多層操作平臺(tái)，每層操作平臺(tái)的橫向鋼管上設(shè)置有多個(gè)伸縮裝置，臺(tái)車本體的頂部設(shè)置有豎直方向的多個(gè)豎向鋼管，每個(gè)豎向鋼管上設(shè)置有伸縮裝置，每個(gè)伸縮裝置的伸縮端轉(zhuǎn)動(dòng)連接有滑輪。

3 工藝流程與操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

智能臺(tái)車機(jī)械化支護(hù)的施工工藝流程包括如圖4所示步驟。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 洞口測量控制方案制訂

施工完洞口仰坡后，將2～4 個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)在洞口附近，同時(shí)將2 個(gè)穩(wěn)固的導(dǎo)線控制點(diǎn)設(shè)在洞口。

3.2.2 洞口施工

1）洞口邊坡、仰坡加固處理

利用φ70 mm 鋼花管對(duì)邊仰坡地表注漿加固，間距1.0 m，平均長度6 m，布置方式為梅花形，明洞段仰拱加固采用φ42 mm 注漿小導(dǎo)管間距1.0 m，梅花形布置。

2）小導(dǎo)管安裝及注漿

用外徑φ42 mm 的熱軋無縫鋼管作為注漿小導(dǎo)管，尾部100 cm 不鉆孔，加勁箍(φ8 mm）焊接在尾部，管壁四周的注漿孔(φ8 mm）按梅花形(7.5 cm 間距）鉆設(shè)。用KBY-50/70 型注漿泵對(duì)M20 高強(qiáng)度水泥砂漿注漿。

3）噴射混凝土

采用濕噴法進(jìn)行噴射混凝土，采用濕噴機(jī)械手，具體工藝流程見圖5。

3.2.3 明洞施工

在隧道主洞進(jìn)洞后施工明洞，沉降縫需設(shè)在地質(zhì)情況起伏較大處。采用掛防護(hù)網(wǎng)、噴錨施工明洞臨時(shí)邊仰坡，噴C25混凝土平均10 cm 厚，利用φ8 mm 鋼筋、30 cm×30 cm 網(wǎng)格的鋼筋網(wǎng)。

3.2.4 洞身開挖輔助施工

用藥卷錨桿(φ22 mm）、單層小導(dǎo)管(φ42 mm）、大管棚(φ108 mm）作為施工隧道的輔助措施。

3.2.5 洞身開挖

依據(jù)“新奧法”施工，應(yīng)減少對(duì)圍巖擾動(dòng)的方法開挖隧道。

3.2.6 初期支護(hù)

作為“新奧法”的施工關(guān)鍵步驟，初期支護(hù)顯得非常重要，工藝流程如圖6所示。

3.2.7 防排水施工

防排水采用“以排為主，堵、排、防、截相結(jié)合”的綜合治理原則，工藝流程如圖7所示。

3.2.8 仰拱施工

仰拱修筑應(yīng)盡早，不得欠挖仰拱，分幅或分段間隔施工仰拱。

3.2.9 二次襯砌施工

用整體式隧道襯砌臺(tái)車進(jìn)行二次襯砌施工，工藝流程如圖8所示。

3.2.10 隧道路面施工

洞內(nèi)路面混凝土按左右半幅交錯(cuò)分層施工。

4 結(jié)語

本文結(jié)合G4216 線屏山新市至金陽高速公路XJ9 標(biāo)工程中的隧道支護(hù)工程實(shí)例，對(duì)工程中采用的智能機(jī)械臺(tái)車的施工工藝流程及具體的施工要點(diǎn)進(jìn)行了介紹。本案例隧道采用智能機(jī)械化提高了施工效率，施工難度低，大大提高了施工效率，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和社會(huì)效益。