摘 要：以某高速公路隧道施工項目為實例，分析了設(shè)備選型配套基本原則和考慮因素，探討了主要施工工藝機械設(shè)備配套，最后對掘進過程中經(jīng)濟性對比分析。

關(guān)鍵詞：長大隧道；機械化配套；經(jīng)濟性對比

隧道的快速施工，主要是體現(xiàn)在幵挖、出渣等工序上，合理的機械化配套施工提高了以上這些工序的效率即解決了快速施工的難題。論文對高速公路特長雖大施工機械配套技術(shù)及其經(jīng)濟性對比進行了分析，為以后隧道的機械化施工提供參考。

1工程背景

L高速公路隧道為特長分離式雙洞，左線3424m、右線3367m。左洞進口樁號為ZK46+416，左洞出口樁號為ZK49+840，位于緩和曲線上，縱坡采用+2.4%的單向上坡；右洞進口樁號為K46+453，位于R=3350 m的圓線上，右洞出口柱號為K49+820，位于緩和曲線上，縱坡采用+2.4%的單向上坡。

2設(shè)備選型配套基本原則和考慮因素

2.1設(shè)備選型配套基本原則

（1）L隧道機械配套方案，應(yīng)滿足施工組織及進度要求，以挖、裝、運為主線，按照地質(zhì)超前預(yù)報、開挖、裝渣、運輸、噴錨、支護、襯砌、通風(fēng)、防排水等工序配置

機械設(shè)備，形成各工序機械化流水生產(chǎn)作業(yè)線。

（2）機械配套上保證設(shè)備的技術(shù)先進性和經(jīng)濟合理性。具體從生產(chǎn)效率、可操作性、安全性、耐用性、維修性、能耗水平、價格、廠家信譽、售后服務(wù)等方面綜合考慮。嚴禁選擇技術(shù)陳舊、性能落后，能耗大或淘汰產(chǎn)品。

（3）設(shè)備選型配套時，要考慮其通用性，既可在巖山隧道工程中使用又可在其他相關(guān)工程中使用，以降低設(shè)備的購置成本和運行成本。

（4）設(shè)備選型配套時，對工序中同一用途的多臺設(shè)備盡量在規(guī)格、型號，廠家上統(tǒng)一，有利于設(shè)備的維修保養(yǎng)、配件儲備和使用管理。

（5）設(shè)備選型配套時，對中小型設(shè)備可留有一定數(shù)量的備用，這樣既可以及時替換故障設(shè)備，又可以對設(shè)備能力不足的環(huán)節(jié)作必要的補充。

（6）設(shè)備選型配套時，要立足于自己的經(jīng)濟實力和企業(yè)效益，在補充新購設(shè)備的同時也要發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的作用，及時在單位內(nèi)部進行調(diào)劑。

2.2設(shè)備選型配套考慮因素

（1）工期要求

一般情況下，施工機械化程度越高，生產(chǎn)效率就越高，施工進度也越快，因此工期要求緊時，應(yīng)選擇性能好、產(chǎn)量高的設(shè)備，且數(shù)量要能滿足要求，各種設(shè)備之間互相匹配，防止降高就低，瓶頸制約，造成部分設(shè)備生產(chǎn)能力得不到充分發(fā)揮。L隧道要求必須在42個月內(nèi)貫通，其中平導(dǎo)和2#斜井對打段施工線路長9135米（其中輔助導(dǎo)坑長3875m，正洞長5260m），為關(guān)鍵線路，工期壓力極大，機械設(shè)備配備的型號和數(shù)量必須滿足此要求。

（2）施工方案

隧道通風(fēng)以壓入式通風(fēng)為主，配備大型通風(fēng)設(shè)備；反坡施工排水配備大功率排水設(shè)備，防范突水風(fēng)險。

設(shè)備配套主要以無軌運輸正洞全斷面和臺階法二種施工方法為主要研究內(nèi)容。重點解決超前地質(zhì)預(yù)報、開挖、支護、裝渣與運輸、防水板鋪設(shè)與二次襯砌機械化施工等作業(yè)線對設(shè)備配套進行了試驗、研究、配置與實施。

3主要施工工藝機械設(shè)備配套

3.1開挖作業(yè)

（1）超前地質(zhì)預(yù)報

L 隧道共有22條斷層、4個向斜、1個背斜，并兩次下穿寨蒿河，斷層帶物質(zhì)較雜，巖體破碎，圍巖穩(wěn)定性差；地表溝溪縱橫發(fā)育，溝內(nèi)常年有水，裂隙發(fā)育，除地質(zhì)素描、加深炮眼、TSP外，在地質(zhì)復(fù)雜及對設(shè)計地質(zhì)疑惑段應(yīng)配置超前鉆機對前方圍巖進行判斷。目前國內(nèi)隧道施工中比較常見的30米鉆孔都是采用MK5鉆機為主，該超前水平鉆所占用的工序時間較長，達到10個小時以，為提高工程進度，巖山隧道采用國際先進鉆孔設(shè)備C6水平超前鉆機，進行超前鉆孔（同時兼掏榕中空眼）。

（2）鉆孔

L隧道分進口、平導(dǎo)、1#斜井、2#斜井、3#斜井及橫洞等六個工作面施工，根據(jù)地質(zhì)情況采取全斷面、上下臺階、CD法、CRD法等施工方法，每個工作面配備一臺多功能作業(yè)臺車及12-25臺YT28風(fēng)鉆。

（3）爆破

在傳統(tǒng)的光面爆破基礎(chǔ)上，L隧道試驗段采用了巖石定向斷裂爆破技術(shù)。該技術(shù)通過采用特殊方式，在周邊炮孔之間的連線方向上首先形成初始裂紋，為炮孔爆破裂紋的形成定向，而后初始定向裂紋在炮孔內(nèi)爆炸荷載作用下擴展，形成孔間貫通裂紋，從而達到提高周邊光面爆破效果的目的。根據(jù)炮孔壁上初始裂紋形成機制和方式的不同，巖石定向斷裂爆破大體上分為三類，即切槽孔巖石定向斷裂爆破、聚能藥包巖石定向斷裂爆破和切縫藥包巖石定向斷裂爆破。在巖山隧道施工中，經(jīng)過工程實踐應(yīng)用表明，切縫藥包爆破技術(shù)爆破效果良好，且具有裝藥結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、施工快速等諸多優(yōu)點，具有顯著的經(jīng)濟和社會效應(yīng)，易于推廣應(yīng)用。

（4）通風(fēng)

高壓風(fēng)：L隧道全部采用電動移動式空壓機，有美國壽力27.2m3/min和無錫20m3/min兩種。風(fēng)槍、風(fēng)鎬、混凝土噴射機等風(fēng)動機具（機械）的動力用風(fēng)選用150mm的無縫高壓鋼風(fēng)管。

高壓電：施工前期采用自發(fā)電（康明斯300kw、 400kw）+農(nóng)網(wǎng)供電，后期采用專為高速鐵路架設(shè)的35kv電力干線下載至洞口附近，設(shè)S11-500/10、S9-315/35、S9-400/35、 S9-800/35變壓器供施工用電，為保障設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，同時考慮高壓進洞。

施工通風(fēng)：施工前期采用壓入式通風(fēng)，選用山西鑫豐康SDF （C） -N012.5或天津2*110kW通風(fēng)機，150cm軟風(fēng)管。待有工作面貫通后，自一個口壓入，另一個口抽出混合通風(fēng)方式。

3.2 出渣作業(yè)

在隧道掘進過程中，裝渣運輸作業(yè)在一定條件下將是影響掘進速度的一個重要因素。全隧共棄碴234.8萬方（實方），其中進口棄磁36.5萬方，用于站場填方，平導(dǎo)工區(qū)棄碴42萬方，其中10萬方棄磴于DK217+500前進方向左側(cè)730in，剩余32萬方用于站場填方；二號斜井工區(qū)棄碴37.5萬方，棄碴于DK228+650前進方向右側(cè)1550m；三號斜井工區(qū)棄碴31.2萬方，棄磁于DK230+500前進方向右側(cè)1450m，橫洞工區(qū)棄碴48.6萬方，棄碴于DK233+150前進方向左側(cè)500m。出碴運距一般1500m以上，裝載機采用WA470、柳工856型裝載機，正洞每工點配置2臺，根據(jù)運距長短每工點配6？8臺北方奔馳ND3253B34自卸汽車。

輔助坑洞因斷面受限，采用五局自行研制LDWZ200履帶式挖裝機（仿德國TCL挖裝機）進行輔助坑道出磴，正常情況下實際出碴量超過60m3/h，解決了長大隧道輔助導(dǎo)坑施工設(shè)備配置，旦電動式減少了洞內(nèi)空氣污染。

4 掘進過程中設(shè)備經(jīng)濟性對比分析

4.1開挖中機械設(shè)備的選擇

該隧道采用鉆爆法施工。一般的開挖方式有兩種：人工臺車開挖和多臂鑿巖臺車開挖。施工前期每個工作面配備的是兩臺多功能作業(yè)臺車及12-25臺YT28風(fēng)鉆。后期不斷完善中購入了多臂鑿巖臺車。

4.2每循環(huán)出渣量

（1）

在該式子中：S取平導(dǎo)正洞掘進斷面面積為131.03m2； Ke為松散系數(shù)，取1.4；L為開挖循環(huán)進遲，多臂鑿巖臺車為4.5左右，而人工開挖在3.4左右。

經(jīng)過計算可得：多臂鑿巖臺車的開挖V為825.5 2m3，人工幵挖的V為623.7m3。在每個循環(huán)出渣量上，多臂鑿巖臺車開挖是遠遠高于人工開挖的，這樣就提高了施工進度，間接的影響了經(jīng)濟效益。

4.3經(jīng)濟成本對比

在這里，以L隧道平導(dǎo)正洞III級圍巖為例。僅對配置人員和設(shè)備不同之處進行經(jīng)濟成本對比，對照明、高壓供水、炸藥用量等不予比較。我們按普通工人人工費200/天、機車操作維修人員250/天來計算。根據(jù)巖山隧道機械配套施工進度表所供的資料可知，組織機械配套施工前后的月進度分別為120m和220m。

按照每天24小時三班倒，運用多臂臺車機械開挖每月需支付的人工費用為：（60006+750022）3=603000元，即2741元/m。運用人工臺車開挖每月需支付人工費為：

（600028+750012）3=774000，即6450元/m?？傻枚啾叟_車比人工臺車開挖要節(jié)約3709元/m。一個含III級圍巖為1Km的隧道僅僅開挖人工費這一項即可節(jié)約371萬。

顯而易見多臂臺車開挖比人工臺車開挖不單單在人工成本上具有優(yōu)勢、更具有絕對速度優(yōu)勢，從而演變成經(jīng)濟優(yōu)勢。多臂臺車的優(yōu)勢不單單表現(xiàn)在能加快施工速度、減少成本費用上，其本身的一機多用性，也應(yīng)用在了快速完成注裝孔、超前導(dǎo)管等方面，更為不良地段的處治提供了有力的保障。

5結(jié)束語

運用先進的大型機械，合理的機械配套設(shè)備施工，降低了勞動強度，施工的人工成本較之以前大大的減少；由于很多大型機械設(shè)備是程序化作業(yè)，比人工作業(yè)質(zhì)量高，提高了隧道施工的質(zhì)量。

參考文獻

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