隧道施工中的机械设备配套技术

隧道施工中的机械设备配套技术

【摘要】随着近年来我国交通运事业的快速发展，导致了我国进入了一个全新的交通时代。特别是隧道施工技术的发展，就可以直接利用隧道施工，简短公路的路程，给人们提供更加快捷的交通服务，所以说隧道施工技术的提高有利于我们每一个人。我国隧道施工也进入到了一个机械化时代。我国隧道施工中的机械化配套有什么好处，机械施工设备配套技术有什么原则。机械化配套施工的方法，保障措施都做了一个简要的介绍和归纳总结。希望对隧道施工中机械化的普及，机械的合理使用，施工效率的提高都有一些帮助。

【关键词】隧道施工；机械设备；配套；技术

一、前言

我国的隧道施工技术开始的时候发展较慢，主要就是我国隧道施工中机械化进程开始的比较晚。我国隧道施工中使用机械，是从上个世纪八十年代才开始的。这就导致我国隧道施工技术，直到近年来才开始得到飞速的发展，这都是源于国外先进技术的引用。所以说我国的隧道施工中，机械设备使用的问题，机械设备配套技术发展的问题，机械设备效率提高的问题，都值得我们好好地研究学习。只有我们好好地做了施工的归纳总结，才能让施工中施工机械设备的时候减少出现问题，出现失误。

二、施工机械配套，提高施工工厂化的程度

从我们当前的施工实际出发，采用最多的施工方法是台阶法，其次是全断面法。在大断面的情况下，单侧导坑法（中隔壁法）和双侧导坑法（眼睛法）采用较多。由于施工机械的开发，施工方法有更多地采用全断面法的趋势，即全断面法和超短台阶法相互结合的全断面施工。因此，隧道施工机械化配套技术，必须考虑施工技术的发展，以适应隧道施工技术发展的需求。例如，大遥山隧道施工的机械化模式，基本上是双线铁路隧道机械化的基本模式，而米花岭隧道则是单线铁路隧道机械化施工的典型模式。“台架模式”是一种以多功能台架集约开挖与支护作业，并紧跟铺底和衬砌的施工方法，也是一种以全断面法为主，局部不良地段转换为超短台阶法的施工机械配套技术，在单线、双线隧道中均可采用。

三、隧道施工机械化配套的基本原则

1、隧道施工机械基本上是由掘进、支护(初期和二次支护)、出碴运输及洞

内作业环境的保障设备四大部分构成。这四部分机械和设备的有机配合，就会形成强大的生产能力。但在配套中应将重点放在掘进和支护的机械选择上。因为这是形成生产能力的关键。

在配套方案的研究中,首先要建立基本配置模式,但应留有余地,采用者可根据具体条件,提高或降低其中某些配置的水准。也就是说,机械化的程度，应因地制宜，但都应在基本配置模式的基础上进行，视工程的具体条件和施工单位的机械设备情况,可将机械化分为不同的水平，并按不同水平配置相应的机械。

机械配置水平主要是以开挖机械来划分的。二次衬砌的修筑,不管施工方法如何，多数是采用各种类型的模板台车进行。而运输机械则应与开挖机械协调配置。从目前的实际情况看,大型施工机械,如多臂液压钻孔台车还是比较少的，而隧道的修建数量却大幅度地增长，在这种情况下，采用多功能台架或自行研制的门架式钻孔台车是很自然的。同时，发展适应各种条件下的全断面法和半断面法开挖的各种机械是很重要的。

2、应首先建立配套的目标函数。配套的终极目的是形成一定的、均衡的生产能力。也就是说,在满足工期的条件下,设备最简单、效率最高的配套方案是最佳选择，是我们追求的目标。为保证实现均衡速度的目标,配套的生产能力应具有一定的富裕。即：配套的生产能力>(1.2～1.5)均衡的生产能力。

3、运输设备是保证充分发挥开挖机械和支护机械能力的关键设备，是完成目标函数的基本条件。因此，在配套中必需使运输能力大于开挖能力，为不断提高掘进速度创造条件。

从目前的技术进步看，出碴作业的基本要求是迅速、大容量地将石碴撤离掌子面，使掌子面能及早恢复作业。因此，二次倒运的运输方式和大容量斗车的采用，在国外已成为隧道运输的主流。这一点，在我们研究机械配套方案时应给预足够的关注。在机械配套中必需改变“轻运输机械、重视开挖机械”的观点。在单线铁路隧道中采用无轨运输和有轨运输都是可行的。从运输方式看，机械化配套方案要包括两种方案以供选择。因此，研究在何种条件下，选择何种配套方案的问题是十分重要的。

在运输方式上目前采用的有以下几种方式：有轨运输方式；无轨运输方式；集装箱运输方式；皮带运输机方式；管道运输方式。

目前运输方式主要在有轨运输和无轨运输两种方式中选择。在大断面隧道中偏重选择无轨运输方式，在中、小断面或独头掘进长度较大的隧道中，则多选择有轨运输方式。

4、铺底或仰拱超前的施工机械。在支护机械中，发展湿喷技术。在地质条件急剧变化的情况下，为保证施工安全，特别是要保证掌子面的稳定，必要时，应采用“先支后挖”技术，即采取超前支护的方法进行施工。

为充分发挥综合机械化施工的预计能力，加强维修管理，使机械经常处于“备战”状态，是十分重要的。必须改变“重使用、轻维护”的观念，应该在施工循环中给出一定的维修养护时间并储备比较富裕的配件。

除了机械要经常处于良好状态外，更为重要的是要保证洞内外轨道或道路的良好状态，这也是施工管理水平的一个标志。过去由于“抢工期”、“抢进度”，我们经常忽视了对道路或轨道的维修养护，带来了不应有的损失，这个问题在大型机械化施工的条件下尤为严重。

在有轨运输的条件下，轨道类型的选择与车辆的体积及隧道长度（总出碴量）有关，在使用小型车辆时，使用24kg/m轨是合适的，但随着车辆的大型化，轨道类型也应随着变化，以满足隧道施工运输快速重载的需要。例如米花岭隧道和正在施工的秦岭隧道，基本上都是采用38kg/m轨。而在采用大容量矿车时，如目前在一些隧道中采用的14m3的梭矿、16m3及20m3的矿车等，都必须采用重型轨道，研究指出，在这种情况下，采用43kg/m类型的轨道可能是合适的。

随着重型轨道的出现，与轨道结构有关的问题也必须同步解决。如与轨道配套的道岔结构、调车、线形等。

在无轨运输中，重要的是大型车辆的行驶路面，必须保证在行驶车辆的重量、速度条件下的安全行驶，并减少车辆行驶中的轮胎磨损。因此，路面结构必须牢固、平整、耐磨损、耐冲击。在隧道施工中，采用超前铺底或先修筑仰拱的方法，可以较好地解决隧道路面问题。

道路或轨道状态的好坏，直接影响机械效率的发挥和综合生产能力的发挥，是不容忽视的。

5、对我们目前经常采用的各种施工机械进行生产能力的统计分析，发挥单一机械的生产能力是形成综合生产能力的基础。而配套机械的协调配合则是形成