吳向東

廣東省長大公路工程有限公司

基于機械化施工的隧道工程施工技術分析

吳向東

廣東省長大公路工程有限公司

近年來，隨著隧道工程建設規(guī)模的擴大，很多隧道工程開始應用機械化配套設備進行隧道施工，并取得了較為滿意的成果。本文就以港珠澳大橋珠海連接線南灣隧道工程為例，對隧道工程的機械施工進行了分析，為類似工程提供借鑒和參考。

隧道工程；機械化施工；應用

1　工程概況

港珠澳大橋珠海連接線南灣隧道為長隧道，雙向六車道，左、右線分離布設，左右線測設中線間距約16.95m，左線隧道里程ZK7+373～ZK9+554，長2181m；右線隧道里程YK7+373～YK9+561，長2188m。本隧道具有地質(zhì)復雜和施工工期緊等特點，為確保施工進度、提高作業(yè)機械化，南灣隧道右線Ⅱ、Ⅲ級圍巖擬采用多臂鑿巖臺車鉆孔，左線采用常規(guī)人工開挖，左右線均采用大型濕噴機組錨噴支護。

2　隧道施工中的機械化施工

2.1開挖作業(yè)

鑿巖臺車作為較先進的開挖設備，能夠高效地進行開挖。鑿巖臺車主要由底盤、鑿巖機、給進器、鉆臂、工作平臺臂、控制及動力裝置、自動電纜卷盤及水管卷盤、安全頂蓋、照明系統(tǒng)和自動防卡鉆裝置等構成。按鉆臂數(shù)量可分為三臂鑿巖臺車、兩臂鑿巖臺車和單臂鑿巖臺車。按智能化程度高低可分為全液壓（THC）、半電腦（TCAD）、全電腦（TDATA、全智能（DTi）4種類型，根據(jù)隧道斷面大小、進度要求、投入情況等靈活選用。

2.2出渣作業(yè)

出渣作業(yè)一般采用2種方式：一是采用傳統(tǒng)裝載機裝渣，配合使用反鏟挖掘機，以大容量運輸車運輸為主，運輸方式分為有軌和無軌運輸；另外一種則是選用出渣效率較高的隧道挖裝機，俗稱扒渣機。

2.3初期支護作業(yè)

隧道內(nèi)進行初期支護施工時，采用濕噴法噴射混凝土，較為先進的機械設備配置濕噴機械手，由裝在輪式汽車底盤上的濕噴機、蠕動劑量泵和噴射機械臂構成，噴射混凝土效率一般可達15～30m3·h-1，對施工人員身體的危害小，在圍巖條件較好的全斷面法地段采用該設備效果最為明顯。此外，初期支護還要使用鋼拱架架設機，它能明顯提高鋼架架設效率，節(jié)約初期支護施作時間。

2.4仰拱鋪底作業(yè)

隧道仰拱鋪底作業(yè)工序較為復雜繁瑣，其施工速度直接影響著后續(xù)施工進度。目前，大多數(shù)鉆爆法施工的隧道采用半側施作或簡易棧橋的方法進行仰拱施工；但由于傳統(tǒng)棧橋采用固定結構，適應性、靈活性差，不但仰拱施工質(zhì)量難以控制，而且開挖、襯砌不能同步進行，導致勞動強度高，安全事故頻發(fā)，功效非常低，大大影響了隧道施工速度。因此，為提高隧道施工效率、保證施工安全，可選用自行式液壓棧橋進行施工，其主要由主體結構、行走系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)4部分組成。

2.5防水作業(yè)

采用防水板鋪設裝置進行防水作業(yè)。施工方自制工作平臺架，以雙縫爬焊機焊接防水板。防水板鋪設裝置能減輕作業(yè)人員勞動強度，減少作業(yè)人員投入，提高防水板鋪設速度及鋪設質(zhì)量。

2.6二次襯砌作業(yè)

隧道二次襯砌施工通用的施工機械主要為混凝土攪拌站、混凝土攪拌輸送車、混凝土輸送泵、模板臺車等設備。

3　機械設備配置方案

本隧道以Ⅱ級、Ⅲ級圍巖為主，洞身穿越地層巖性主要為花崗閃長巖、黑云母斑狀花崗閃長巖，具花崗巖類等，構造帶內(nèi)后期石英脈填充廣泛，中風化巖質(zhì)堅硬。隧道內(nèi)Ⅱ級及Ⅲ級圍巖采用臺階法施工。洞身主要通過的地層為花崗巖和閃長巖，巖質(zhì)較硬，并且易發(fā)生巖爆。為突出“以人為本”的原則，對于易發(fā)生巖爆等施工風險的工序應盡量減少作業(yè)人數(shù)和作業(yè)強度，采用機械設備進行施工作業(yè)，隧道內(nèi)對施工的以下環(huán)節(jié)進行了機械化配套加強。

（1）開挖作業(yè)線

正洞內(nèi)Ⅱ級及Ⅲ級圍巖段落均采用2臺三臂鑿巖臺車進行開挖作業(yè)，斜井及橫洞Ⅱ級、Ⅲ級圍巖段落采用1臺三臂鑿巖臺車進行開挖作業(yè)，洞身穿越斷層破碎帶段落時，若采用臺階法施工，空間受限，所以采用傳統(tǒng)風鉆進行開挖爆破作業(yè)。

（2）出渣作業(yè)線

為提高出渣效率，全隧道均采用挖裝機配合自卸汽車進行出碴作業(yè)，挖裝機出碴效率一般可達250m3·h-1。

（3）初期支護作業(yè)線

采用濕噴機械手噴射混凝土，Ⅲ級圍巖局部設置鋼架段落采用鋼拱架安裝機進行作業(yè)；短臺階法施工的Ⅳ級和Ⅴ級圍巖局部段落也采用濕噴機械手及鋼拱架安裝機。

（4）防水作業(yè)線

全隧道均采用移動式作業(yè)臺車及雙縫爬焊機焊接防水板。

（5）仰拱鋪地作業(yè)線

由于空間限制，隧道內(nèi)仰拱鋪地施工工序較為復雜，各工序間相互干擾較大，使得隧道施工效率和安全受到很大影響。因此，為提高施工效率，保證施工安全，本隧道在此施工環(huán)節(jié)均采用自行式仰拱棧橋進行作業(yè)。綜上所述，本隧道施工主要采用的施工機械配置如下表1

表1

4　結束語

綜上所述，隧道機械化施工的成功應用，不僅提高了隧道的施工質(zhì)量，加快了施工進度。從隧道施工質(zhì)量、人身安全和節(jié)能環(huán)保角度出發(fā)，采用機械化施工，是今后我國隧道施工發(fā)展的主流方向。