李春輝 王彥芳

摘 要：在社會快速發(fā)展的帶動下，各個領(lǐng)域的發(fā)展壯大都取得了良好的成績，在這種發(fā)展形勢下人們對于高鐵隧道工程提出了更高的要求。為了切實對當(dāng)前隧道鉆爆法施工機械化水平較低、施工環(huán)境功能惡劣以及施工人員勞動強度大的問題加以緩解，本文以祁家莊隧道工程為實際案例進(jìn)行綜合分析，并且從大斷面快修技術(shù)理論、機械配套設(shè)施、機械化配套條件中施工技術(shù)和信息化系統(tǒng)的實踐運用展開深入的研究分析。

關(guān)鍵詞：高鐵隧道;機械化配套;信息化應(yīng)用

中圖分類號：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

社會快速的發(fā)展，人們對高鐵隧道工程提出更高要求。為了有效提升當(dāng)前隧道鉆爆法施工機械化水平，下文結(jié)合實例分析了高鐵隧道施工大型機械化配套及信息化應(yīng)用情況。

1 工程概況

近年來新建的鐵路工程從北京到張家口鐵路JZSG-7標(biāo)祁家莊隧道，其實際位置處在張家口范圍內(nèi)的花園區(qū)孟家墳村的北邊，整個隧道結(jié)構(gòu)是從低山丘陵地區(qū)橫穿過去的。整個地區(qū)都是由第四系新黃土層覆蓋，地面結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，針對整個地區(qū)進(jìn)行前期勘察發(fā)現(xiàn)，這一隧道的進(jìn)入口位置的土層結(jié)構(gòu)濕陷變形系數(shù)為0.059，濕陷的種類屬于自重濕陷性換圖。出口位置的實現(xiàn)變形系數(shù)為0.059，這類土層屬于自重濕陷性黃土，祁家莊隧道均為低瓦斯施工隧道，起訖里程為DK144+125～DK149+856，全長5 731 m。本隧道DK144+710～DK144+780下穿京藏高速公路段，施工時采用弱爆措施，并且加強監(jiān)控測量，高速公路為路塹段，質(zhì)點安全震動速度控制在15 cm/s以下。本隧洞身圍巖為Ⅲ-Ⅴ級，采用開挖工法為Ⅲ級：臺階法，Ⅳ級：三臺階法、三臺階臨時橫撐法;Ⅴ級：三臺階臨時仰拱法（設(shè)臨時鋼架）、三臺階臨時橫撐法、三臺階七步法、CRD法。

2 建造理念

結(jié)合高鐵工程建造原理以及相關(guān)專業(yè)知識，綜合全斷面挖掘?qū)鷰r結(jié)構(gòu)干擾最小的理論來說，在進(jìn)行工程設(shè)計工作的時候，應(yīng)當(dāng)切實的扭轉(zhuǎn)以往老舊落后的設(shè)計理念，切實的將塌方載荷理念轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃慰刂圃O(shè)計方法。就施工方法的挑選來說可以選擇運用大斷面以及全斷面挖掘方法。在施工技術(shù)方面來說，可以將砂漿錨桿調(diào)整為應(yīng)力錨桿的方法，在將挖掘后支護(hù)工作轉(zhuǎn)變?yōu)槌邦A(yù)加固轉(zhuǎn)變。在風(fēng)險控制方面設(shè)立隧道工程施工風(fēng)險等級，就施工機械設(shè)備來說盡可能的選擇小規(guī)模解析惡化施工設(shè)備，并且應(yīng)當(dāng)將多臂鑿巖臺車加以實踐運用，從而就可以創(chuàng)建出完整的額施工流水線。就部分挖掘工程來說，大部分?jǐn)嗝媸┕τ跈C械化程度的要求相對較高，并且圍巖干擾程度較小。

3 機械化配套裝備

3.1 全電腦三臂鑿巖臺車

（1）功能。借助電子設(shè)備來對三臂鑿巖臺車進(jìn)行操控，并且需要人工支護(hù)的方法來加以輔助，涉及到的功能有：前期預(yù)測、超前支護(hù)、鉆孔定位、收集數(shù)據(jù)、圍巖結(jié)構(gòu)測量等多種功能。

（2）使用效果。1）能夠有效的促進(jìn)實踐工作效率的不斷提升，并且整體施工效果較為顯著，臺車鉆爆結(jié)合人工鉆爆的結(jié)果按照一定的比例進(jìn)行換算，能夠有效的促進(jìn)施工效率的提升。2）與以往老舊的人工操作相對比來說，人工操作需要大量的工作人員的參與，并且工作效率較差，而將專業(yè)機械設(shè)備加以合理的運用能夠切實的將工作人員從巨大的工作量中擺脫出來，在保證施工效率的基礎(chǔ)上，對于提升工程施工質(zhì)量也是非常有幫助的。3）與人工鉆爆相對比來看，鑿巖臺車炮孔的設(shè)置都會結(jié)合圍巖結(jié)構(gòu)實際情況來加以設(shè)置，能夠切實的對鉆爆孔的距離進(jìn)行合理的把控，提升光爆的效果，但是這種操作模式對于工作人員的專業(yè)能力以及綜合經(jīng)驗要求相對較高。

3.2 三臂拱架安裝機

（1）功能。針對全自動抓舉大斷面鋼材結(jié)構(gòu)支撐框架實施定位，并且完成安裝操作。三臂可協(xié)調(diào)進(jìn)行操作，這樣就可以保證鋼架安設(shè)的整體準(zhǔn)確性。與機械設(shè)備進(jìn)行通力配合，從而實現(xiàn)鉆孔關(guān)注漿操作并且完成無損檢測。

（2）使用效果。1）三臂框架機械設(shè)備進(jìn)行實踐運用可以切實的提升施工工作的整體效率，并且對于實際施工質(zhì)量也可以從根本上加以保障。2）三臂拱架安裝設(shè)備與以往老舊模式的臺架相對比來說在保證工程施工工作人員的安全性方面能夠起到重要的作用，三臂安裝機械設(shè)備通常需要六個人來進(jìn)行統(tǒng)一操作，以往臺架安裝工作需要十三個人，而將三臂拱架設(shè)備加以實踐運用能夠有效的促進(jìn)施工效率的顯著提升。3）三臂拱架安裝機的主要作用就是實施全自動抓舉大斷面支護(hù)拱架的安設(shè)工作，三臂結(jié)構(gòu)可以協(xié)作合作這樣就可以切實的對拱架的安裝和定位工作的效果加以保證。普通臺架是可以為人工操作提供一定的輔助，拱架安裝都是由施工工作人員結(jié)合測量放樣的位置來加以控制，準(zhǔn)確性相對較低。

3.3 多榀鋼架安裝臺架

（1）功能。多榀鋼架安裝臺架主要涉及到行走、提升、移動以及定位多個步驟組合而成，可以有效的對拱部鋼架安裝效果和質(zhì)量加以保證，并且也可以對鋼架安裝的準(zhǔn)確性加以保證，也可以輔助完成鉆孔、裝藥、錨桿安設(shè)、混凝土灌注等施工工作。

（2）使用效果。1）在進(jìn)行三個榀拱架安設(shè)工作的時候，通常需要四個小時，人工臺架的安裝工作往往會持續(xù)六個小時，相對比來說整體效率得到了顯著的提升。2）與單純的人工操作相比較來看，多榀拱架工作的實施往往需要配備七個人，而如果是人工操作進(jìn)行安裝工作至少需要十三個工作人員，從參與人數(shù)方面來說，多榀鋼架安裝臺架具有較強的優(yōu)越性，施工實踐工作不但可以有效的對施工的質(zhì)量和安全加以保證，并且也可以在遇到地質(zhì)災(zāi)害的時候盡可能的避免對人員造成任何的損害，但是在運用這個方法的時候需要對高空墜落物造成的危險加以側(cè)重關(guān)注。3）多榀拱架同步安裝臺架借助專業(yè)的機械設(shè)備能夠?qū)嵺`工作的效率和效果加以保障。普通臺架只可以被當(dāng)做人工施工操作的輔助這是，拱架安裝過程中工作人員可以結(jié)合測量放樣的位置來加以把控，但是最終工作的準(zhǔn)確性性對較差。

3.4 防水板及鋼筋自動化安裝一體機

（1）功能。自主研發(fā)的防水板鋼筋一體機最為突出的特征就是能夠?qū)崿F(xiàn)自動對寬幅防水板進(jìn)行安設(shè)，并且自動完成環(huán)狀鋼筋以及縱向鋼筋的安設(shè)，不但具備鋼筋切料的功能，并且也可以提升整個鋼筋結(jié)構(gòu)的防水性。

（2）使用效果。1）與其他臺架相對比來說，這一臺車施工能夠促進(jìn)工作人員的人身安全，在整個施工過程中會設(shè)置輔助設(shè)施，并且通常會選擇使用圓鋼管結(jié)構(gòu)來進(jìn)行結(jié)構(gòu)建造，平臺的高度設(shè)置較為適合，兩邊設(shè)施的曲拱圈可以起到防護(hù)的作用，能夠避免危險事故的發(fā)生。2）施工人員可以利用可伸縮的平臺結(jié)構(gòu)來進(jìn)行圍巖結(jié)構(gòu)的施工建造，擯棄土工布以及防水板結(jié)構(gòu)都可以利用機械設(shè)備進(jìn)行攤鋪和建造，對于施工的速度應(yīng)當(dāng)進(jìn)行切實的把控，這樣不但可以對施工效率和施工質(zhì)量加以保證，并且也可以促進(jìn)工程整體施工質(zhì)量的限制提升。

3.5 自行式液壓帶弧模仰拱棧橋

（1）功能。自行式液壓帶弧模仰拱棧橋具備液壓自行調(diào)節(jié)。自帶弧形模板的功能，能夠更加高效的進(jìn)行止水帶結(jié)構(gòu)的安裝，切實的滿足仰拱與填充分開實施灌注的實際需要，并且自行進(jìn)行振搗和收面。

（2）使用效果。1）與以往老舊模式的普通棧橋性對比來說，框架結(jié)構(gòu)整體綜合性能較強，并且穩(wěn)定性較高往往不會出現(xiàn)變形或者是破損的情況。棧橋的綜合性能較強，能夠為超出60 t的各類施工車輛的正常行駛加以保障。棧橋與模板施工方法進(jìn)行整合只需要留下一個仰拱施工工作面，這樣就可以有效的提升施工工作的整體效率和效果，并且也可以為后續(xù)二次襯砌施工工作的實施給予輔助。2）棧橋配合模板施工方式所運用的是頂端梁體加固的方法，在模板框架安設(shè)完成之后，能夠運用仰拱混凝土可以有效的促進(jìn)施工整體美觀性的提升，促進(jìn)整個工程項目綜合性能的提高。

3.6 智能化二次襯砌臺車

智能化二次襯砌臺車的運行原理就是利用最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與智能控制相結(jié)合來對二次襯砌施工過程中產(chǎn)生的所有的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并且最終利用專業(yè)的掃描儀來完成準(zhǔn)確的定位和立模。

4 信息化應(yīng)用

就以往高速鐵路工程施工信息化管理工作實際情況來說，人們往往單純的人為信息化也就是代表著二維碼、視頻監(jiān)控等多個方面，其實信息化管理最為重要的就是將各項信息數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的收集和處理，并且在實踐中加以高效的運行，這樣才可以保證項目具有良好的可控性。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中，我國鐵路信息化建設(shè)整體水平還沒有達(dá)到成熟的狀態(tài)，其中還存在諸多的問題需要我們加以切實的解決。祁家莊隧道工程在信息化技術(shù)的實踐運用方面進(jìn)行了大量的研究，并且已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，從而實現(xiàn)了工程管理工作的數(shù)字化和可視化的目的。

4.1 PMS工序過程卡控

結(jié)合實際情況和需要來對工序卡控制點的位置加以準(zhǔn)確的判斷，現(xiàn)場施工技術(shù)人員可以利用專業(yè)的設(shè)備來進(jìn)行報檢，對于整個過程進(jìn)行全面的詳細(xì)的記錄，促進(jìn)各個工序都能夠維持在可控的狀態(tài)。

4.2 拌合站、試驗室信息化管理

結(jié)合各方面情況和需要來創(chuàng)建拌合站、實驗室信息化管理系統(tǒng)，利用混凝土原材料安裝攝像頭來對二維碼信息加以統(tǒng)一的收集，在保證混凝土材料質(zhì)量達(dá)到規(guī)定要求之后方能加以實踐運用。

4.3 智能化裝備應(yīng)用

全電腦三臂鑿巖臺車、智能化二次襯砌臺車等裝備的應(yīng)用，初步具備通過過程數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工的能力。智能化二次襯砌臺車通過傳感器對混凝土入模溫度、臺車自身應(yīng)力等方面實現(xiàn)了寫實并同步上傳平臺。

5 結(jié)論

總的來說，機械化施工從某種層面上來說可以反映出科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在切實的規(guī)避危險事故發(fā)生，控制環(huán)境污染，改善施工環(huán)境方面都鞥能夠起到積極的作用，所以我們需要加以側(cè)重關(guān)注，運用合適的大型挖、裝、運機械化設(shè)備，提高隧道施工效率。

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