茍?zhí)柶?/p>

摘 要：以廣連高速公路高峰隧道為實例，圍繞機械化施工設備配套技術(shù)進行探討，分析其需考慮的因素及配備原則，并結(jié)合實際工況，確定了設備配置情況及作業(yè)生產(chǎn)線，其中涉及掘進、初期支護、仰拱、二次襯砌及防排水施工等方面，希望為相關(guān)單位提供參考。

關(guān)鍵詞：高峰隧道 機械化 配套設備

1.工程概況

廣州從化至連州高速公路高峰隧道設計為分離式隧道，左線全長4350m；右線全長4315m；屬于特長隧道。左線起訖樁號為ZK152+470至ZK154+645，長度為2175m，右線起訖樁號為Y K 1 5 2+ 49 5至YK154+652.5，長度為2157.5m。單洞累計總長4332.5m。隧道穿越第四系殘坡積粉質(zhì)黏土（Q4el+dl），下伏泥盆系上統(tǒng)（D3）泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r夾砂質(zhì)頁巖。隧道具有洞口淺埋段、溶洞及富水帶，施工時容易發(fā)生坍方、突泥涌水等不良地質(zhì)。其中Ⅲ級圍巖占51.5%；Ⅳ級圍巖占38.5%；Ⅴ級圍巖占10%。

2.機械化配套需考慮的因素及配備原則

2.1機械化配套需考慮的因素

在高峰隧道機械化配套設備的選型和配置數(shù)量應遵循科學先進以及實用性的原則，避免設備的閑置和資源浪費，并符合施工方法、HSE、質(zhì)量、工期、圍巖級別、隧道的斷面尺寸、截面形狀和建設規(guī)模要求，還應充分考慮到各種機械與設備之間的協(xié)同效應。

2.2機械化配套施工適應條件

機械化施工對掘進方法有嚴格的要求，目前其適應范圍主要局限于Ⅱ、Ⅲ級圍巖采用全斷面法開挖，對于Ⅳ、Ⅴ級軟弱圍巖條件下采用單雙側(cè)壁、三臺階預留核心土等開挖工法尚未實現(xiàn)機械化配套技術(shù)。仍然依靠傳統(tǒng)的YT28風鉆機人工鉆孔掘進。

對于長度>2500m的長隧道采用機械化施工具有一定的優(yōu)勢，對于長度在<2500m的隧道采用機械化施工成本相對較高。

3.機械化配套施工技術(shù)

高峰隧道機械化施工設備主要包括掘進、支護、仰拱、防排水、二襯等主要工序。針對高峰隧道施工機械選型，經(jīng)過多次調(diào)研，方案比選，確定了高峰隧道機械化配套設備配置情況及5條機械化配套作業(yè)生產(chǎn)線：

（1）掘進：Boomer XL3D三臂鑿巖機（開挖兼顧錨桿、超前小導管作業(yè)）2臺、SY205C9挖掘機（開挖）2臺、ZL50GV輪胎式裝載機（出渣）2臺、40t雙橋四驅(qū)自卸汽車（出渣）8臺；

（2）初期支護：WXHLC1215自動拱架安裝機（拱架安裝）2臺、ZTC30濕噴機械噴射手（濕噴砼）1臺；

（3）仰拱：38m全自動仰拱模板及一體化棧橋（拱架安裝）2臺；

（4）二次襯砌：12m全自動液壓二襯模板臺車（二襯砼施工）、6m自動養(yǎng)護臺車（砼養(yǎng)護）、12m側(cè)溝電纜槽模板臺車（側(cè)溝、電纜槽施工），上述設備各2臺；

（5）防排水：6m自動防水掛布鋼筋一體化臺車（防水布兼二襯鋼筋安裝）2臺。

3.1施工工序

錨桿施工→掌子面開挖→超欠挖處理、網(wǎng)片和鋼拱架安裝→初支混凝土噴射→仰拱及弧形底板施工→防水層安裝及二襯鋼筋綁扎→二襯混凝土澆筑→水溝、電纜槽襯砌施工→養(yǎng)護。

3.2開挖作業(yè)機械化

3.2.1鉆爆機械化

（1）斷面測量。因三臂鑿巖臺車鉆桿與頂推梁之間有0.1m的固定距離，在隧道掘進超欠挖控制方面比手持風鉆開挖難度大，因此，每循環(huán)開挖前，測量組均應采用全站儀對隧道斷面準確放樣、拱頂標高、底板標高、拱墻分界線標高以及開挖輪廓線和設計的炮眼位置，并用紅油漆標示，將爆破設計參數(shù)準確的反映到工程實際中。

（2）鉆爆開挖。III級及IV-b圍巖采用上下臺階法掘進，利用2臺Boomer XL3D三臂液壓鑿巖機并排同時施鉆，臺階長度8～10m。IV及V級圍巖采用超前小導管注漿支護，采用1臺三臂鑿巖機進行掌子面鉆眼、清孔，人工裝藥、爆破開挖，遇軟弱圍巖無爆破作業(yè)需求時，運用挖掘機微臺階法開挖；上臺階長度3～5m，中臺階長度8～10m。

據(jù)圍巖的堅硬程度和巖體的完整性、采用光面爆破設計，減少超欠挖現(xiàn)象。采用最快捷的鉆孔順序，精準的定位，提高炮孔利用率。盡量減少對周邊圍巖的破壞，節(jié)約支護成本。

（3）超欠挖控制。因鑿巖機鉆桿與推進梁之間有0.1m的固定距離，并且鉆臂與巖面之間預留至少5cm的保護間距，致使鉆機鉆桿與支護面不可避免的存在至少15cm的固定距離，因此對鉆桿定位的精度要求較高，為控制現(xiàn)場超挖量，對于III級以上的圍巖超挖平均值控制在10cm以內(nèi)；對于IV級圍巖，超挖平均值控制在12cm以內(nèi)。

3.2.2出渣機械

高峰隧道進口段配置了1臺SY205C9挖掘機爬渣，配置了2臺ZL50GV裝載機裝載機配合裝渣，配置了8臺40t以上的雙橋驅(qū)動自卸汽車進行掌子面出碴運輸，出渣時可安排其他作業(yè)面同時進行作業(yè)，在條件允許的情況下，形成多點不同工序同時作業(yè)的局面，提高施工效率。

3.3支護作業(yè)機械化

3.3.1錨噴機械

錨桿孔采用三臂鑿巖機鉆眼，拱架安裝機掛網(wǎng)安裝拱架，擠壓式注漿泵進行注漿。噴射混凝土采用三一重工制造的ZTC30濕噴機械手進行施工，該設備采用專用汽車底盤與混凝土噴射機械臂完美結(jié)合，采用發(fā)動機與電動機雙動力驅(qū)動系統(tǒng)，噴敷面積大、速度快，粉塵小、噴敷回彈少、原材料省、噴敷質(zhì)量高，以及快速轉(zhuǎn)場，操作維護方便。

3.3.2拱架安裝機械

根據(jù)拱架節(jié)段編號，拱架均勻擺放于隧道兩側(cè)，并利用臺車1#、2#工作臂同時抓取拱架進行組裝，各拱架節(jié)段安裝時，利用拱架安裝機自帶工作吊籃人工配合精準就位，采用定位短鋼筋、連接鋼筋固定拱架，混凝土墊塊支墊，確保鋼架穩(wěn)固、間距受控。

3.4仰拱作業(yè)機械化

仰拱施工均配置自行式全液壓仰拱棧橋，完成初期支護后，仰拱混凝土澆筑一模9～12m 與二襯澆筑長度一致一次性澆筑成型確保施工縫對齊。

高峰隧道仰拱混凝土優(yōu)先于拱墻施工，仰拱整體澆筑，仰拱與仰拱填充分開施作，有利于襯砌結(jié)構(gòu)的整體受力。仰拱在棧橋下進行混凝土施工，可讓車輛從填充層通過棧橋直達下臺階，完美配合各類臺階法開挖方式下的仰拱（底板）混泥土施工，實現(xiàn)早封閉、早成環(huán)的施工要求。

采用液壓控制，具有前、后、左、右移動功能；行走采用履帶機構(gòu)，整個棧橋就位無需鋪設鋼軌，1人可以操控，自動化程度高、安全可靠。能快速移動和就位，完成一次移動和就位僅需1～1.5h，能夠提高隧道仰拱混凝土施工進度。

3.5防排水作業(yè)機械化

自動防排水及鋼筋施作一體臺車為全液壓平臺主要由行走系統(tǒng)、門架系統(tǒng)、平臺系統(tǒng)、拱圈系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)等6部分組成。

通過拱圈和提升系統(tǒng)，將防水板固定在旋轉(zhuǎn)的鋼輥子上，鋼輥子沿著拱圈運動的小車固定，小車通過卷揚機提升并與電動機配合作業(yè)，并用電動控制上下、左右移動，外側(cè)設置環(huán)形槽道，鋪設小車在環(huán)形槽道內(nèi)運動以完成防水板鋪設。

3.6二次襯砌作業(yè)機械化

高峰隧道進口段二襯鋼筋施工采用防水板及鋼筋施工自動臺車安裝；二次襯砌模板混凝土施工采用12m全自動液壓整體式模板臺車，在臺車上配備混凝土分層布料機進行混凝土泵送入模，二襯混凝土的養(yǎng)護采用二襯砼移動式養(yǎng)護臺架。臺架外側(cè)設一環(huán)灑水養(yǎng)護噴嘴，利用電機自動行走，移動時控制左右側(cè)勻速前移進行灑水養(yǎng)護?，F(xiàn)場配備2臺400KW發(fā)電機以防停電，確保施工連續(xù)作業(yè)。二襯配備止水帶安裝夾具，增強了施工縫防水保障能力，實現(xiàn)安裝止水帶和封端兩道工序互不干擾，既提高了止水帶安裝的質(zhì)量，又提高了工效。在圍巖變形發(fā)展加快或不穩(wěn)定，或出現(xiàn)安全隱患的情況下，實現(xiàn)了強支護、早封閉、緊襯砌的措施，以確保隧道施工安全。

外側(cè)水溝、電纜溝槽澆筑采用整體式液壓水溝電纜槽箱體結(jié)構(gòu)臺車，模板強度、剛度大、穩(wěn)定性好，實現(xiàn)了水溝電纜槽整體澆筑。內(nèi)置附著式振搗器振搗，保證了水溝電纜槽的線型美觀、外觀質(zhì)量。兩側(cè)同時對稱一次性澆筑與二次襯砌澆筑長度一致，確保施工縫對齊。全自動臺車模板拼裝完成就位后，無需安拆模板，相比小型模板簡便。

4.結(jié)束語

綜上所述，高峰隧道進口段作為大型機械化隧道施工的標準化工點，通過對各隧道機械化施工裝備進行不斷嘗試，加大了創(chuàng)新和應用力度，形成了一整套機械化施工成果，為今后隧道機械化施工積累了經(jīng)驗，通過現(xiàn)場實踐，長大公路隧道機械化施工設備配套技術(shù)是成功的。

參考文獻：

[1]周愛國.隧道工程現(xiàn)場施工技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]胡威東，楊家松，陳壽根.長隧道快速施工機械選型配套技術(shù)[J].東北水利水電，2009（02）： 13-15+18.