劉廣

1.前言

在單線鐵路隧道施工工程中，由于隧道斷面小、作業(yè)面狹窄，裝載機(jī)、挖機(jī)、輸送泵等常規(guī)設(shè)備尺寸相對占用較大空間，在隧道內(nèi)的使用也受到限制，會導(dǎo)致開挖、出碴、襯砌等工序相互交叉影響，作業(yè)效率低下，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。選取合理方法對鐵路單線隧道進(jìn)行機(jī)械化配套，能夠提高機(jī)械作業(yè)效率，減小交叉影響，降低施工成本，有利于提高項(xiàng)目管理水平和施工能力。

中義隧道為全線控制性工程，隧道全長14745米，其中設(shè)計(jì)的Ⅲ級圍巖6660米占45.2%，Ⅳ級圍巖4600米占31.2%，Ⅴ級圍巖3485米占23.6%。麗香鐵路中義隧道作為全線控制性工程，工期為6年，全斷面開挖時(shí)，初支后最小寬度僅為5.04米，機(jī)械化施工交叉影響較大。麗香鐵路在總結(jié)以往鐵路隧道施工的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，針對單線鐵路隧道機(jī)械化配套施工工法開展了針對性的研究，通過制定適合現(xiàn)場使用的方法和配備實(shí)用型的設(shè)備，有效提升了作業(yè)效率，加快了施工進(jìn)度，減小了工期履約風(fēng)險(xiǎn)，降低了施工成本。該工法的實(shí)施，對于解決單線鐵路隧道的施工干涉，推進(jìn)快速施工，具有重要的意義，同時(shí)也為類似工程的實(shí)施提供了可借鑒的思路。

2.工法特點(diǎn)

（1）運(yùn)用機(jī)械化配套施工，解決了作業(yè)效率的問題，使用先進(jìn)的機(jī)械代替落后的機(jī)械或人工作業(yè)，能夠大幅提高作業(yè)效率。

（2）機(jī)械化配套解決了單線鐵路隧道在狹小空間下施工的難題，有效的解決了出碴設(shè)備尺寸超寬、仰拱施工干涉、二襯臺車受力支撐等問題。

（3）械化配套過程中通過摸索成熟設(shè)備的使用規(guī)律，通過改造、改進(jìn)、借鑒等方法，總結(jié)出一整套適合單線鐵路隧道施工的方法，提高了作業(yè)效率，提升了施工管理水平。

（4）通過機(jī)械化配套，有效地提升了噴漿、襯砌質(zhì)量，提高了仰拱作業(yè)的安全性。

3.適用范圍

本工法適用于單線鐵路等斷面較窄、不利于實(shí)施機(jī)械化作業(yè)的隧道。

4.工法原理

根據(jù)單線鐵路隧道的特點(diǎn)，通過購置、定制、改造等方法選取尺寸合適的設(shè)備，并制定合理的工藝流程、技術(shù)方案、工作方法，滿足開挖、出碴、噴漿支護(hù)、仰拱、二襯等工序的機(jī)械化作業(yè)要求。選取最優(yōu)的工作方法，減小各工序施工中的相互干擾，解決狹小空間下設(shè)備的使用問題，提高機(jī)械化作業(yè)效率。

5.施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1施工工藝流程

5.2操作要點(diǎn)

5.2.1監(jiān)控量測及測量

隧道監(jiān)控量測工作緊跟開挖、支護(hù)作業(yè)進(jìn)行布點(diǎn)和監(jiān)測，應(yīng)及時(shí)分析圍巖變化情況，必要時(shí)根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，以保證施工安全。

凈空變化量測測點(diǎn)布置和初讀數(shù)的讀取應(yīng)符合下列規(guī)定。

測量組根據(jù)隧道縱斷面設(shè)計(jì)線、隧道洞軸線及洞身開挖輪廓線，放出隧道開挖輪廓線。測量組要提前作好洞身開挖測量交底。

5.2.2空壓機(jī)供風(fēng)

由于中義隧道的單個(gè)作業(yè)面最長獨(dú)頭掘進(jìn)距離超過6公里，開挖作業(yè)的遠(yuǎn)距離供風(fēng)存在困難，需要隨時(shí)根據(jù)用風(fēng)需求進(jìn)行供風(fēng)，提供滿足要求的供風(fēng)量。依靠人工控制空壓機(jī)，難以滿足隧道內(nèi)隨時(shí)變化的供風(fēng)需求，因此，麗香鐵路中義隧道投入了自主開發(fā)的“電動空壓機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)”，通過自動檢測系統(tǒng)，運(yùn)用PLC控制技術(shù)將空壓機(jī)供風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行整體控制，保證隧道內(nèi)開挖、錨桿鉆孔、噴漿等工序持續(xù)、穩(wěn)定、適量的高壓風(fēng)需求，對于開挖等工序的作業(yè)效率、時(shí)間節(jié)約、能源節(jié)約有明顯的促進(jìn)作用。

5.2.3開挖作業(yè)

工具及設(shè)備的選型。開挖使用YT28風(fēng)鉆，全斷面配置風(fēng)鉆12把，配合開挖臺架進(jìn)行開挖。隧道外的電動空壓機(jī)進(jìn)行供風(fēng)，供風(fēng)初始壓力為0.75Mpa，采用直徑200mm的鋼管管道輸送至掌子面。風(fēng)鉆用水由隧道外部采用直徑100mm的管道輸送至掌子面。

鉆孔與爆破。根據(jù)圍巖級別進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制周邊眼距和裝藥量。定人定鉆定位，掏槽眼和周邊眼的鉆眼精度相對其他眼孔的精度要高，要由經(jīng)驗(yàn)豐富的鉆工施作。裝藥前，所有炮眼全部用高壓風(fēng)吹洗。水壓爆破能夠起到很好的除塵效果，增大爆破威力，減小炸藥使用量，在裝完炸藥后，應(yīng)用將水袋放置在眼孔內(nèi)，并使用炮泥封堵眼孔。起爆時(shí)使用起爆器材，采用電雷管引爆導(dǎo)爆管。

5.2.5支護(hù)作業(yè)

初噴混凝土封閉巖面。由于中義隧道整體圍巖較差，需要在出碴工序結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行初噴封閉巖面，保證后續(xù)的立拱人員安全。初噴應(yīng)先用高壓風(fēng)自上而下吹凈巖面，厚度應(yīng)控制在4-6cm。

系統(tǒng)錨桿（管）、鋼筋網(wǎng)施作。初噴混凝土后應(yīng)及時(shí)施作錨桿，錨桿必須設(shè)置墊板。巖石隧道拱部系統(tǒng)錨桿必須帶排氣裝置，采取沿錨桿孔進(jìn)漿的施工工藝，鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿、拱架連接牢固。

安裝拱架。架應(yīng)與縱向連接筋、鎖腳錨桿焊接牢固，以增強(qiáng)拱架的整體穩(wěn)定性。拱架分節(jié)長度根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸及臺階高度確定，嚴(yán)禁拱架接頭設(shè)置在拱部中心。

支護(hù)后及時(shí)布設(shè)監(jiān)控量測點(diǎn)，并在掌子面開挖12h內(nèi)進(jìn)行第一次讀數(shù)，及時(shí)收集監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，進(jìn)行圍巖變化分析。

5.2.6噴射混凝土

選用普邁PM500型噴漿機(jī)械手，規(guī)格為30m3/h，可以有效提高作業(yè)效率，提高噴漿作業(yè)的安全性。與常規(guī)的小型人工濕噴機(jī)對比，小型人工濕噴機(jī)的噴漿效率為3-7m3/h，機(jī)械手的噴漿效率最高為30m3/h。

由于中義隧道洞內(nèi)空間較為狹小，機(jī)械手在洞內(nèi)無法展開機(jī)械臂，因此需要將機(jī)械臂展開后再駕駛進(jìn)入隧道，噴漿完成后，退至隧道外再收回機(jī)械臂。

厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，二次復(fù)噴混凝土應(yīng)分層噴射，每層厚為5～6cm。噴射混凝土表面應(yīng)平順，無空鼓、裂縫、松酥。噴漿嘴距離噴漿面必須垂直，距離墻面1.5米左右。先噴水1方，待管路潤滑后再噴射混凝土。噴射順序按邊墻、拱腰、拱頂進(jìn)行，噴射時(shí)左右兩側(cè)對稱交替噴射。速凝劑摻量調(diào)節(jié)，噴射拱頂4%、拱腰3%，邊墻1.5%。

由于隧道內(nèi)環(huán)境潮濕、粉塵大、回彈噴漿料多，作業(yè)人員須正確穿戴絕緣鞋、絕緣手套、防塵口罩、防塵眼罩等勞保用品。進(jìn)退車經(jīng)過二襯臺車、作業(yè)臺架、仰拱棧橋等障礙物附近時(shí)，須降低行駛速度，同時(shí)派專人觀察周圍行駛間距。

噴漿機(jī)械手在行駛過程中，注意避讓行人，遇到人員時(shí)須提前減速行駛，隧道內(nèi)行駛速度不得大于5公里/小時(shí)，洞外駕駛速度不得大于15公里/小時(shí)。車輛在隧道內(nèi)就位后，噴漿作業(yè)前，必須將支腿支撐起來，以形成可靠的受力點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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