龐 棟

(中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016)

1 工程概況

達(dá)麥隧道位于甘肅省甘南藏族自治州夏河縣，進口臨近達(dá)麥鄉(xiāng)，出口臨近省道S312，交通條件較為便利。隧道為雙洞巖質(zhì)長隧道，右線總長1 672 m，左線總長1 634 m，隧道最大埋深為230 m。其中IV級圍巖1 280 m，V級圍巖330 m。為了保證施工進度決定運用機械化配套施工，本文對此展開了詳細(xì)的探討。

2 機械化配套的原則

2.1 機械化配套需考慮的因素

根據(jù)甘肅省交通廳和甘肅省公交建集團標(biāo)準(zhǔn)化施工要求，王夏項目隧道施工統(tǒng)一要求采用機械化施工，初支噴射混凝土要求為濕噴工藝施工。因此，在王夏4標(biāo)麥隧道施工中秉承實用性和科學(xué)性的原則選擇機械化配套設(shè)備，防止設(shè)備資源閑置浪費，配備施工設(shè)備參數(shù)需要綜合考慮施工方法、隧道斷面尺寸、圍巖級別以及工期等因素。另外要重視設(shè)備之間的協(xié)同效應(yīng)。

2.2 機械化配套施工適應(yīng)條件

應(yīng)用機械化施工，對于開挖掘進過程要求較為嚴(yán)格。全斷面開挖施工法比較適用于II、III級圍巖，對IV、V級軟弱圍巖開挖施工需要應(yīng)用臺階法、環(huán)向開挖預(yù)留核心土法及單、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等施工方法。如果隧道施工長度超過2 500 m，應(yīng)用機械法施工具有一定的經(jīng)濟優(yōu)勢，而對于長度不足2 500 m的隧道施工成本相對較高。

3 隧道機械化施工工藝

達(dá)麥隧道應(yīng)用機械化施工時，主要工序有開挖掘進、初期支護、仰拱施工、防排水施工及二次襯砌施工等。綜合考慮項目實際情況選擇最為適宜的機械型號和配置數(shù)量。同時確定了6個機械化配套作業(yè)工序。

1)開挖掘進施工。每個洞口配備開挖掘進施工機械設(shè)備：三臂鑿巖機1臺(如圖1所示)、挖掘機2臺、輪胎式裝載機2臺、四驅(qū)自卸汽車6～8臺。

圖1 三臂鑿巖機

2)初期支護施工。初期支護施工設(shè)備：自動拱架安裝機1臺(如圖2所示)、濕噴機1臺(如圖3所示)。

圖2 自動拱架安裝機

圖3 濕噴機

3)仰拱及填充施工。仰拱及填充施工需要設(shè)備：一體化棧橋2臺(如圖4所示)，整體弧形仰拱模板2套。

圖4 一體化棧橋

4)防排水施工。防排水施工需要設(shè)備：掛布及鋼筋一體化臺車(如圖5所示)，數(shù)量為2臺。

圖5 掛布及鋼筋一體化臺車

5)二次襯砌施工。二次襯砌施工需要設(shè)備：液壓自行自動布料二襯臺車2套(如圖6所示)，自行養(yǎng)護臺車2臺(如圖7所示)，側(cè)溝電纜槽模板臺車2臺。

圖6 液壓自行自動布料二襯臺車

圖7 自行養(yǎng)護臺車

6)側(cè)溝電纜溝槽施工。側(cè)溝電纜溝槽施工需要設(shè)備：電纜溝槽自行模板臺車2臺。

3.1 施工工序

首先進行錨桿施工，開挖掌子面并檢查掌子面的超欠挖情況，一旦出現(xiàn)超欠挖問題立即進行處理；然后安裝鋼拱架及網(wǎng)片，初支噴射混凝土施工并進行仰拱及填充施工、安裝防水層和綁扎二襯鋼筋、澆筑二襯混凝土以及二襯混凝土養(yǎng)護及側(cè)溝電纜溝槽施工等。

3.2 開挖作業(yè)機械化

3.2.1 鉆爆機械化

1)斷面測量：達(dá)麥隧道應(yīng)用三臂鑿巖臺車進行施工，該設(shè)備的頂推梁和鉆桿之間具有0.1 m的固定距離，開挖控制難度較大。開挖施工前應(yīng)用全站儀對隧道斷面精準(zhǔn)放樣，然后用紅油漆將開挖輪廓線標(biāo)識出來，涉及到爆破施工的位置應(yīng)嚴(yán)格按爆破參數(shù)進行布眼爆破施工。

2)鉆爆開挖：應(yīng)用上下臺階掘進法對Ⅲ級及IV-b圍巖進行施工，為保證施工進度需要安排2臺三臂液壓鑿巖機同時施鉆，需要控制臺階長度8～10 m。應(yīng)用超前小導(dǎo)管注漿支護施工方法對IV及V級圍巖進行施工，如果遇到軟弱圍巖不能進行爆破施工，應(yīng)用微臺階法進行開挖。綜合考慮圍巖的完整性以及堅硬程度，決定是否應(yīng)用光面爆破進行施工，避免超欠挖的現(xiàn)象發(fā)生。為了提高炮孔利用效率需采用快速、便捷的鉆孔順序，提高炮孔定位的精準(zhǔn)性，盡可能降低對圍巖的破壞。

3)超欠挖控制：由于鑿巖機的推進梁和鉆管之間存在0.1 m的固定距離，施工時巖面和鉆桿之間的距離需要預(yù)留出5 cm，鉆桿和支護面之間至少存在15 cm的固定距離，因此，實際施工中對鉆桿定位精度有較高的要求。為防止超挖現(xiàn)象的發(fā)生，在對III級以上的圍巖進行開挖施工時，注意控制超挖平均值不能超過10 cm；針對IV級圍巖進行開挖施工時，注意控制超挖平均值不能超過12 cm。

3.2.2 出渣機械

在達(dá)麥隧道進口段配置1臺挖掘機進行爬渣，2臺裝載機進行裝渣，8臺自卸汽車承擔(dān)運輸，為提高出渣效率可以安排兩個作業(yè)面錯峰施工作業(yè)。

3.3 支護作業(yè)機械化

3.3.1 錨噴機械

應(yīng)用三臂鑿巖機鉆錨桿孔，濕噴機械手進行初支混凝土噴射施工，該設(shè)備具有發(fā)動機和電動機雙動力驅(qū)動系統(tǒng)，具有噴射質(zhì)量好、噴射面積大、噴射效率高、粉塵小和操作方便等優(yōu)點。

3.3.2 拱架安裝機械

將拱架按階段編號擺放在隧道洞內(nèi)掌子面的兩側(cè)，利用臺車拼裝拱架，為了提高拱架的就位精準(zhǔn)度，需要利用拱架安裝機配合人工定位的方式完成，一般用定位鋼筋、混凝土墊塊固定拱架，保證鋼架安裝的穩(wěn)固，合理控制鋼筋間距。

3.4 仰拱作業(yè)機械化

應(yīng)用自行式全液壓仰拱棧橋進行仰拱施工，初期支護完成后，仰拱混凝土澆筑長度為二襯模板長度或二襯模板長度的1/2，如果圍巖較好時，盡量一次完成仰拱澆筑施工，保證仰拱與二襯混凝土施工縫對齊。

達(dá)麥隧道仰拱及填充采用兩次澆筑的方法進行施工，利用整體弧形仰拱模板進行仰拱混凝土施工，仰拱填充混凝土及時澆筑，達(dá)到早封閉、早成環(huán)的目的。

采用液壓控制，棧橋整體就位，不需要鋪設(shè)鋼軌，安全及自動化程度高，可以迅速完成移動和就位，提高了隧道施工的進度。

3.5 防排水機械化作業(yè)

將防水板通過拱圈和提升系統(tǒng)固定在鋼輥子上，沿著運動的小車固定鋼輥，外側(cè)設(shè)置環(huán)形槽道，小車在環(huán)形槽道內(nèi)運動，完成防水板和鋼筋的鋪設(shè)。

3.6 二次襯砌機械化作業(yè)

達(dá)麥隧道應(yīng)用全自動液壓自行自動布料臺車進行二襯模筑混凝土施工，首先將二襯臺車準(zhǔn)確就位，布料機設(shè)置在臺車上，混凝土泵送入模振搗密實。

應(yīng)用自行式二襯混凝土養(yǎng)護臺架進行混凝土養(yǎng)護施工，將環(huán)向灑水養(yǎng)護噴嘴設(shè)置在臺架的外側(cè)，通過控制箱操作養(yǎng)護噴水并均勻移動，直到完成灑水養(yǎng)護。

二襯臺車一般配備止水帶安裝夾具，既能提高止水帶安裝質(zhì)量，又能確保安裝止水帶和封端兩道工序不會產(chǎn)生交叉施工影響。當(dāng)遇到圍巖變形速率較大時能有效實現(xiàn)強支護、早封閉的目標(biāo)，提高了隧道施工的安全性。

應(yīng)用整體式液壓電纜溝槽臺車進行電纜溝槽澆筑施工，設(shè)備內(nèi)置附著式振搗器振搗，可以提高混凝土澆筑施工的外觀質(zhì)量和整體效果，兩側(cè)同時對稱澆筑，可以保證施工縫對齊和路面凈寬。并且在完成自動臺車模板拼裝后不需要再次拼裝和拆除模板，施工便捷且無拼縫外觀缺陷。

3.7 風(fēng)、水、電保障系統(tǒng)配置和運作

3.7.1 通風(fēng)系統(tǒng)的配置和運作

在隧道施工中洞內(nèi)通風(fēng)除塵是非常重要的工作，本項目選擇長管路機械通風(fēng)系統(tǒng)實現(xiàn)隧道洞內(nèi)通風(fēng)換氣。如果隧道洞內(nèi)凈空條件允許，應(yīng)盡可能選擇直徑較大的風(fēng)管和大功率風(fēng)機，滿足隧道施工中通風(fēng)換氣的需求。一般根據(jù)隧道具體情況計算選擇符合實際的軸流風(fēng)機，綜合考慮本項目隧道施工需求，合理設(shè)置風(fēng)機參數(shù)，實現(xiàn)隧道洞內(nèi)通風(fēng)效果，保障隧道施工滿足環(huán)保與安全要求。

3.7.2 供水系統(tǒng)的配置和運作

對于隧道工程來說供水系統(tǒng)要滿足施工中水資源需求，為隧道洞內(nèi)施工提供用水保障，需在水源位置設(shè)置儲水池，設(shè)置高壓水泵，通過分級泵送將水源抽入蓄水池中，然后利用鋪設(shè)的水管將水泵送引入到隧道洞內(nèi)，供應(yīng)隧道施工使用。

3.7.3 供電系統(tǒng)配置和運作

長大隧道施工時，根據(jù)動力及照明負(fù)荷需要在洞外設(shè)置變壓器，為隧道工程提供生產(chǎn)生活用電，滿足隧道施工的用電需求。為保障正常用電采用鎧裝電纜高壓進洞，將其分為動力和照明兩個分類，為洞內(nèi)進行供電。對于隧道單頭掘進施工距離超過500 m后，電壓隨著開挖掘進就會快速下降，為保證洞內(nèi)的施工設(shè)備正常運行，需要在離開挖面較近的洞室內(nèi)設(shè)置移動式變壓器，為掌子面施工提供符合要求的電力資源，并且配備一臺移動式發(fā)電機作為應(yīng)急電源，保證隧道施工的連續(xù)性，避免停電造成的不利影響。

4 結(jié)束語

綜上所述，達(dá)麥隧道推行機械化施工，通過合理選擇施工機械設(shè)備組合，科學(xué)配置機械設(shè)備參數(shù)，優(yōu)化隧道機械化集群施工工藝，加快了施工進度，確保隧道工程質(zhì)量，取得了良好的施工效果，且形成了一套比較成熟的機械化施工管理經(jīng)驗，為今后公司長大隧道機械化施工打下了堅實的基礎(chǔ)。

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