隧道施工机械设备配置

隧道施工机械设备配置

摘要：本文结合贵广铁路其岭隧道施工计划，介绍了隧道施工机械设备配置原则、设备配置必须解决的几个关键问题以及隧道施工过程中常用的机械设备。

关键词：隧道施工，机械化施工，设备配置，配置原则

Abstract: combining with your wide railway tunnel construction plan of its, introduces the tunnel construction machinery equipment configuration, equipment configuration must solve the principle of several key issues and tunnel construction process of the mechanical equipment.

Keywords: tunnel construction, mechanical construction, equipment configuration, allocation principles

我国隧道机械化施工经历了小型设备钻爆法施工、大型无轨运输设备钻爆法施工和非钻爆法施工三个阶段，从部分机械化作业逐步走上综合机械化作业的过程。从人工开挖到TBM（隧道掘进机）的使用，我国目前隧道机械化施工的综合水平与上世纪相比已经有了质的飞跃。

隧道施工机械配置原则

生产性：指指单机组合配套后形成的生产作业面所具备的综合性能和生产能力。隧道施工机械的选型配置应从机械配置后的整体能力入手，实现各个单机的机械性能与整体生产能力相匹配，达到既经济又合理的最佳组合。可靠性：指各单机在运转过程中要求能稳定的保持其良好的技术性能，可靠的在规定时间和施工条件下完成工期所要求的额定功率。安全性：一是指机械本身的安全运转功能；二是指机械运转时对设备操作人员和周围施工人员的安全保障，机械上应配备相应的安全防护装置。耐久性：指配置机组中的各单机应经久耐用，应达到技术寿命相互匹配。维修性：指配置的设备便于检查、维修和保养，利于设备备件的采购和储存。经济性；指在配置机械设备时应首先考虑经济合理的节能型设备，要结合国情，尽量面向国内市场。配置的设备应与隧道本身的地位和投资能力相适应。适应性：指设备能适应多种地质条件下不同的施工方案，能满足辅助工法的施工需要。

现我标段内其岭隧道设备配置生产性基本能达到经济合理组合，但可靠性和安全性存在一定的问题。首先其岭隧道设备配置普遍超负荷运转，机况较差，造成机械设备返修率比较高，不能长时间保持较好的技术性能，既增加了设备维修成本，又影响了工程施工进度。其次设备存在的安全隐患较多，洞内施工机械所需的基本的安全防护措施不到位，这样极易对设备操作人员和周围施工人员造成伤害。

配置设备应必须解决的几个关键问题

施工进度既取决于机械化程度的高低和配置设备的生产能了，更取决于现场对机械设备的管理与调度，做到合理使用不同设备。最大限度的提高设备操作人员、。设备维修人员和设备管理人员的综合素质，真正做到施工规范化、保养制度化、维修标准化，才能有效的将设备故障率、停工率降到最低点，保证施工生产的顺利进行。

解决好零部件与整机寿命的匹配问题，需要有一定的预见性，足够的配件储备。解决好施工机械设备与土木技术的配置衔接，有轨运输大型机械设备进洞，必须铺设与之相应的运输轨道，洞内调车轨线合理布置，有利于会车避让，节省会车调车时间。

应将洞内通风除尘设备和防排水设备纳入设备配置中去，隧道洞内的粉尘和有害气体的主要来源是施工爆破中产生的有害气体、喷射混凝土作业产生的粉尘，认真解决好掌子面施工开挖、支护喷射混凝土、二衬保护作业面和仰拱检底平行作业的问题。根据具体施工情况和工程施工需要，准确的调整好三条作业线工序和合理间距，尽可能减少施工各环节的相互干扰。

我标段其岭隧道设备配置比较齐全，设备管理人员经过培训有着过硬的管理素质，配备专业的设备操作人员和设备维修人员，基本能够保证设备有着较高的利用率。配件采购和储备上，其岭隧道三个洞口都配备了相应的机械配件库房，专业的设备维修人员对设备进行有预见性的备件储备，节省了设备待修时间，极大地提高了设备使用效率。隧道个洞口由于施工环境的不同，及时调整了设备配置计划，各个洞口三条作业线设备合理有序的施工，将各环节之间的干扰降到最低点。

机械设备配置原则

隧道施工设备的配置首先要满足施工合同所要求的工期、质量、安全、环境保护等，还应该考虑技术和经济条件。技术条件包括工作量、工作效率、各种消耗、操作性、通用性、耐久性、维修的难易性；经济条件包括购置费用（租赁费用）、使用率、工期要求、合理的施工进度等。具体配置原则为：应与施工方案相配套，与施工组织设计要求相适应。应该具有适应不同围岩条件的适应能力，与操作手、维修人员、管理人员的综合素质、管理水平相适应。

由于其岭隧道施工时间较长，地理位置比较偏僻，设备配件采购比较困难，我们对设备操作人员和维修人员进行专业培训，对每台设备机况都要了解清楚，做到设备维修可预见性，及时采购配件进行维修。

隧道施工常用的机械设备

TBM（隧道掘进机）

TBM根据掘进型式可以分为三种：（1）、开敞式TBM。典型机型有德国Wirth 公司双排支撑靴结构方式和美国Robbins公司单排支撑靴结构方式两种，适用于岩层比较稳定的隧道施工。在比较破碎的岩层施工中，需要在护盾后及时进行喷锚支护，最终保护方式是钢筋混凝土二次衬砌。（2）单护盾式TBM。与开敞式TBM不同，单护盾式TBM配有完整的圆形护盾，推进是依靠推进缸支撑在安装好的管片上或整体衬砌上获得反力。单护盾式TBM由于掘进和安装管片不能同时进行，进度较慢，所以应用的比较少。（3）双护盾式TBM。推进原理与单护盾式TBM相同，但是配有前后护盾，前后护盾间有伸缩护盾，后护盾配置有一套支撑靴。在地质条件较好时，双护盾式TBM和管片安装可同时进行，掘进速度较快；在地质条件较差时，双护盾式TBM采用单护盾式TBM模式推进。

开挖设备

液压凿岩台车。按照结构形式可分为门架式和实腹式，按照行走方式可分为轮胎式、轨行式和履带式。门架式凿岩台车腹部可以通行运渣车辆，有效地利用了隧道内有限的横断面空间，使各作业面施工设备互不干扰，有效的提高了设备使用效率，常用于单线路铁路隧道施工。液压凿岩台车开挖钻孔作业效率高，劳动强度低，工作环境条件好，但是一次性投入比较大。

多功能开挖台车。为了降低投入，上世纪90年代初期国内隧道施工单位开发出风钻多功能台车配套法，其优点是：制作容易、成本低、易于推广；灵活性强、适用面广；有利于全断面爆破技术的实施，爆破效果好，推进速度较快，适合国内劳动力充足、廉价的基本国情。这种开挖方式在一定时期内由于各种优势为大家普遍接受，但是也存在严重的不足，那就是科技含量低，工人劳动强度大，工作环境条件差，不能适应形势发展的需要。

运输设备

隧道弃渣运输主要有无轨运输、有轨运输和皮带运输三种方式，常用的主要是前两种运输方式，皮带运输仅在很少量的隧道施工中使用。

无轨运输是采用自卸车作为运输工具，多用于大断面隧道和短程隧道施工中。其优点是机动灵活，弃渣不许二次倒运，可直接运至弃渣场。缺点是洞内废气和噪音污染严重，对隧道底部仰拱损坏严重，轮胎消耗较大，在小断面隧道施工中受限较大。

有轨运输在隧道内铺设轨道，利用电瓶车牵引出渣车和进料车运输。其优点是无废气和噪声污染，通风效果好，对隧道底部仰拱不会造成损坏。缺点是机动性差，一次性投入较大，施工管理复杂，弃渣场距离较远是，需要在洞外设置二次弃渣转运站。

支护衬砌设备

初期支护设备。在隧道施工中，初期支护采用喷射混凝土并配之锚杆、挂网、钢拱架的方法。混凝土喷射机分为干喷和湿喷两种，按照结构形式可分为转子式和活塞式。转子式结构简单，价格低。活塞式主要作为湿式喷射机，喷射质量高，并可用于钢纤维喷射，价格比较高。

二次衬砌设备。在隧道施工中，混凝土模注衬砌所采用的机械设备，根据不同的施工工艺，有多种配置方式，主要机械有混凝土拌和站、混凝土运输罐车、混凝土输送泵、衬砌模板台车等设备。

考虑到其岭隧道的工期和整体经济效益，其岭隧道施工没有采用TBM。隧道掌子面开挖采用多功能开挖台车作业。弃渣场和洞口距离较远，受洞口条件制约，采用自卸车出渣方式，一次运输至弃渣场。初期支护采用湿式喷射机进行混凝土喷射。二次衬砌采用衬砌模板支撑，混凝土输送泵泵送方式施工。

总而言之，隧道施工机械设备的配置并不是越先进越好，要从合理配置总体上来考虑，除了社会环境、安全生产需要外，首先考虑的是技术条件和经济条件。当经济条件满足的条件下，要重点考虑技术条件的需求。