李春輝 王彥芳

摘 要：在社會(huì)快速發(fā)展的帶動(dòng)下，各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展壯大都取得了良好的成績，在這種發(fā)展形勢(shì)下人們對(duì)于高鐵隧道工程提出了更高的要求。為了切實(shí)對(duì)當(dāng)前隧道鉆爆法施工機(jī)械化水平較低、施工環(huán)境功能惡劣以及施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題加以緩解，本文以祁家莊隧道工程為實(shí)際案例進(jìn)行綜合分析，并且從大斷面快修技術(shù)理論、機(jī)械配套設(shè)施、機(jī)械化配套條件中施工技術(shù)和信息化系統(tǒng)的實(shí)踐運(yùn)用展開深入的研究分析。

關(guān)鍵詞：高鐵隧道;機(jī)械化配套;信息化應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

社會(huì)快速的發(fā)展，人們對(duì)高鐵隧道工程提出更高要求。為了有效提升當(dāng)前隧道鉆爆法施工機(jī)械化水平，下文結(jié)合實(shí)例分析了高鐵隧道施工大型機(jī)械化配套及信息化應(yīng)用情況。

1 工程概況

近年來新建的鐵路工程從北京到張家口鐵路JZSG-7標(biāo)祁家莊隧道，其實(shí)際位置處在張家口范圍內(nèi)的花園區(qū)孟家墳村的北邊，整個(gè)隧道結(jié)構(gòu)是從低山丘陵地區(qū)橫穿過去的。整個(gè)地區(qū)都是由第四系新黃土層覆蓋，地面結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，針對(duì)整個(gè)地區(qū)進(jìn)行前期勘察發(fā)現(xiàn)，這一隧道的進(jìn)入口位置的土層結(jié)構(gòu)濕陷變形系數(shù)為0.059，濕陷的種類屬于自重濕陷性換圖。出口位置的實(shí)現(xiàn)變形系數(shù)為0.059，這類土層屬于自重濕陷性黃土，祁家莊隧道均為低瓦斯施工隧道，起訖里程為DK144+125～DK149+856，全長5 731 m。本隧道DK144+710～DK144+780下穿京藏高速公路段，施工時(shí)采用弱爆措施，并且加強(qiáng)監(jiān)控測(cè)量，高速公路為路塹段，質(zhì)點(diǎn)安全震動(dòng)速度控制在15 cm/s以下。本隧洞身圍巖為Ⅲ-Ⅴ級(jí)，采用開挖工法為Ⅲ級(jí)：臺(tái)階法，Ⅳ級(jí)：三臺(tái)階法、三臺(tái)階臨時(shí)橫撐法;Ⅴ級(jí)：三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法（設(shè)臨時(shí)鋼架）、三臺(tái)階臨時(shí)橫撐法、三臺(tái)階七步法、CRD法。

2 建造理念

結(jié)合高鐵工程建造原理以及相關(guān)專業(yè)知識(shí)，綜合全斷面挖掘?qū)鷰r結(jié)構(gòu)干擾最小的理論來說，在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)切實(shí)的扭轉(zhuǎn)以往老舊落后的設(shè)計(jì)理念，切實(shí)的將塌方載荷理念轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃慰刂圃O(shè)計(jì)方法。就施工方法的挑選來說可以選擇運(yùn)用大斷面以及全斷面挖掘方法。在施工技術(shù)方面來說，可以將砂漿錨桿調(diào)整為應(yīng)力錨桿的方法，在將挖掘后支護(hù)工作轉(zhuǎn)變?yōu)槌邦A(yù)加固轉(zhuǎn)變。在風(fēng)險(xiǎn)控制方面設(shè)立隧道工程施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，就施工機(jī)械設(shè)備來說盡可能的選擇小規(guī)模解析惡化施工設(shè)備，并且應(yīng)當(dāng)將多臂鑿巖臺(tái)車加以實(shí)踐運(yùn)用，從而就可以創(chuàng)建出完整的額施工流水線。就部分挖掘工程來說，大部分?jǐn)嗝媸┕?duì)于機(jī)械化程度的要求相對(duì)較高，并且圍巖干擾程度較小。

3 機(jī)械化配套裝備

3.1 全電腦三臂鑿巖臺(tái)車

（1）功能。借助電子設(shè)備來對(duì)三臂鑿巖臺(tái)車進(jìn)行操控，并且需要人工支護(hù)的方法來加以輔助，涉及到的功能有：前期預(yù)測(cè)、超前支護(hù)、鉆孔定位、收集數(shù)據(jù)、圍巖結(jié)構(gòu)測(cè)量等多種功能。

（2）使用效果。1）能夠有效的促進(jìn)實(shí)踐工作效率的不斷提升，并且整體施工效果較為顯著，臺(tái)車鉆爆結(jié)合人工鉆爆的結(jié)果按照一定的比例進(jìn)行換算，能夠有效的促進(jìn)施工效率的提升。2）與以往老舊的人工操作相對(duì)比來說，人工操作需要大量的工作人員的參與，并且工作效率較差，而將專業(yè)機(jī)械設(shè)備加以合理的運(yùn)用能夠切實(shí)的將工作人員從巨大的工作量中擺脫出來，在保證施工效率的基礎(chǔ)上，對(duì)于提升工程施工質(zhì)量也是非常有幫助的。3）與人工鉆爆相對(duì)比來看，鑿巖臺(tái)車炮孔的設(shè)置都會(huì)結(jié)合圍巖結(jié)構(gòu)實(shí)際情況來加以設(shè)置，能夠切實(shí)的對(duì)鉆爆孔的距離進(jìn)行合理的把控，提升光爆的效果，但是這種操作模式對(duì)于工作人員的專業(yè)能力以及綜合經(jīng)驗(yàn)要求相對(duì)較高。

3.2 三臂拱架安裝機(jī)

（1）功能。針對(duì)全自動(dòng)抓舉大斷面鋼材結(jié)構(gòu)支撐框架實(shí)施定位，并且完成安裝操作。三臂可協(xié)調(diào)進(jìn)行操作，這樣就可以保證鋼架安設(shè)的整體準(zhǔn)確性。與機(jī)械設(shè)備進(jìn)行通力配合，從而實(shí)現(xiàn)鉆孔關(guān)注漿操作并且完成無損檢測(cè)。

（2）使用效果。1）三臂框架機(jī)械設(shè)備進(jìn)行實(shí)踐運(yùn)用可以切實(shí)的提升施工工作的整體效率，并且對(duì)于實(shí)際施工質(zhì)量也可以從根本上加以保障。2）三臂拱架安裝設(shè)備與以往老舊模式的臺(tái)架相對(duì)比來說在保證工程施工工作人員的安全性方面能夠起到重要的作用，三臂安裝機(jī)械設(shè)備通常需要六個(gè)人來進(jìn)行統(tǒng)一操作，以往臺(tái)架安裝工作需要十三個(gè)人，而將三臂拱架設(shè)備加以實(shí)踐運(yùn)用能夠有效的促進(jìn)施工效率的顯著提升。3）三臂拱架安裝機(jī)的主要作用就是實(shí)施全自動(dòng)抓舉大斷面支護(hù)拱架的安設(shè)工作，三臂結(jié)構(gòu)可以協(xié)作合作這樣就可以切實(shí)的對(duì)拱架的安裝和定位工作的效果加以保證。普通臺(tái)架是可以為人工操作提供一定的輔助，拱架安裝都是由施工工作人員結(jié)合測(cè)量放樣的位置來加以控制，準(zhǔn)確性相對(duì)較低。

3.3 多榀鋼架安裝臺(tái)架

（1）功能。多榀鋼架安裝臺(tái)架主要涉及到行走、提升、移動(dòng)以及定位多個(gè)步驟組合而成，可以有效的對(duì)拱部鋼架安裝效果和質(zhì)量加以保證，并且也可以對(duì)鋼架安裝的準(zhǔn)確性加以保證，也可以輔助完成鉆孔、裝藥、錨桿安設(shè)、混凝土灌注等施工工作。

（2）使用效果。1）在進(jìn)行三個(gè)榀拱架安設(shè)工作的時(shí)候，通常需要四個(gè)小時(shí)，人工臺(tái)架的安裝工作往往會(huì)持續(xù)六個(gè)小時(shí)，相對(duì)比來說整體效率得到了顯著的提升。2）與單純的人工操作相比較來看，多榀拱架工作的實(shí)施往往需要配備七個(gè)人，而如果是人工操作進(jìn)行安裝工作至少需要十三個(gè)工作人員，從參與人數(shù)方面來說，多榀鋼架安裝臺(tái)架具有較強(qiáng)的優(yōu)越性，施工實(shí)踐工作不但可以有效的對(duì)施工的質(zhì)量和安全加以保證，并且也可以在遇到地質(zhì)災(zāi)害的時(shí)候盡可能的避免對(duì)人員造成任何的損害，但是在運(yùn)用這個(gè)方法的時(shí)候需要對(duì)高空墜落物造成的危險(xiǎn)加以側(cè)重關(guān)注。3）多榀拱架同步安裝臺(tái)架借助專業(yè)的機(jī)械設(shè)備能夠?qū)?shí)踐工作的效率和效果加以保障。普通臺(tái)架只可以被當(dāng)做人工施工操作的輔助這是，拱架安裝過程中工作人員可以結(jié)合測(cè)量放樣的位置來加以把控，但是最終工作的準(zhǔn)確性性對(duì)較差。

3.4 防水板及鋼筋自動(dòng)化安裝一體機(jī)

（1）功能。自主研發(fā)的防水板鋼筋一體機(jī)最為突出的特征就是能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)對(duì)寬幅防水板進(jìn)行安設(shè)，并且自動(dòng)完成環(huán)狀鋼筋以及縱向鋼筋的安設(shè)，不但具備鋼筋切料的功能，并且也可以提升整個(gè)鋼筋結(jié)構(gòu)的防水性。

（2）使用效果。1）與其他臺(tái)架相對(duì)比來說，這一臺(tái)車施工能夠促進(jìn)工作人員的人身安全，在整個(gè)施工過程中會(huì)設(shè)置輔助設(shè)施，并且通常會(huì)選擇使用圓鋼管結(jié)構(gòu)來進(jìn)行結(jié)構(gòu)建造，平臺(tái)的高度設(shè)置較為適合，兩邊設(shè)施的曲拱圈可以起到防護(hù)的作用，能夠避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生。2）施工人員可以利用可伸縮的平臺(tái)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行圍巖結(jié)構(gòu)的施工建造，擯棄土工布以及防水板結(jié)構(gòu)都可以利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行攤鋪和建造，對(duì)于施工的速度應(yīng)當(dāng)進(jìn)行切實(shí)的把控，這樣不但可以對(duì)施工效率和施工質(zhì)量加以保證，并且也可以促進(jìn)工程整體施工質(zhì)量的限制提升。

3.5 自行式液壓帶弧模仰拱棧橋

（1）功能。自行式液壓帶弧模仰拱棧橋具備液壓自行調(diào)節(jié)。自帶弧形模板的功能，能夠更加高效的進(jìn)行止水帶結(jié)構(gòu)的安裝，切實(shí)的滿足仰拱與填充分開實(shí)施灌注的實(shí)際需要，并且自行進(jìn)行振搗和收面。

（2）使用效果。1）與以往老舊模式的普通棧橋性對(duì)比來說，框架結(jié)構(gòu)整體綜合性能較強(qiáng)，并且穩(wěn)定性較高往往不會(huì)出現(xiàn)變形或者是破損的情況。棧橋的綜合性能較強(qiáng)，能夠?yàn)槌?0 t的各類施工車輛的正常行駛加以保障。棧橋與模板施工方法進(jìn)行整合只需要留下一個(gè)仰拱施工工作面，這樣就可以有效的提升施工工作的整體效率和效果，并且也可以為后續(xù)二次襯砌施工工作的實(shí)施給予輔助。2）棧橋配合模板施工方式所運(yùn)用的是頂端梁體加固的方法，在模板框架安設(shè)完成之后，能夠運(yùn)用仰拱混凝土可以有效的促進(jìn)施工整體美觀性的提升，促進(jìn)整個(gè)工程項(xiàng)目綜合性能的提高。

3.6 智能化二次襯砌臺(tái)車

智能化二次襯砌臺(tái)車的運(yùn)行原理就是利用最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與智能控制相結(jié)合來對(duì)二次襯砌施工過程中產(chǎn)生的所有的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并且最終利用專業(yè)的掃描儀來完成準(zhǔn)確的定位和立模。

4 信息化應(yīng)用

就以往高速鐵路工程施工信息化管理工作實(shí)際情況來說，人們往往單純的人為信息化也就是代表著二維碼、視頻監(jiān)控等多個(gè)方面，其實(shí)信息化管理最為重要的就是將各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的收集和處理，并且在實(shí)踐中加以高效的運(yùn)行，這樣才可以保證項(xiàng)目具有良好的可控性。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中，我國鐵路信息化建設(shè)整體水平還沒有達(dá)到成熟的狀態(tài)，其中還存在諸多的問題需要我們加以切實(shí)的解決。祁家莊隧道工程在信息化技術(shù)的實(shí)踐運(yùn)用方面進(jìn)行了大量的研究，并且已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，從而實(shí)現(xiàn)了工程管理工作的數(shù)字化和可視化的目的。

4.1 PMS工序過程卡控

結(jié)合實(shí)際情況和需要來對(duì)工序卡控制點(diǎn)的位置加以準(zhǔn)確的判斷，現(xiàn)場施工技術(shù)人員可以利用專業(yè)的設(shè)備來進(jìn)行報(bào)檢，對(duì)于整個(gè)過程進(jìn)行全面的詳細(xì)的記錄，促進(jìn)各個(gè)工序都能夠維持在可控的狀態(tài)。

4.2 拌合站、試驗(yàn)室信息化管理

結(jié)合各方面情況和需要來創(chuàng)建拌合站、實(shí)驗(yàn)室信息化管理系統(tǒng)，利用混凝土原材料安裝攝像頭來對(duì)二維碼信息加以統(tǒng)一的收集，在保證混凝土材料質(zhì)量達(dá)到規(guī)定要求之后方能加以實(shí)踐運(yùn)用。

4.3 智能化裝備應(yīng)用

全電腦三臂鑿巖臺(tái)車、智能化二次襯砌臺(tái)車等裝備的應(yīng)用，初步具備通過過程數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工的能力。智能化二次襯砌臺(tái)車通過傳感器對(duì)混凝土入模溫度、臺(tái)車自身應(yīng)力等方面實(shí)現(xiàn)了寫實(shí)并同步上傳平臺(tái)。

5 結(jié)論

總的來說，機(jī)械化施工從某種層面上來說可以反映出科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在切實(shí)的規(guī)避危險(xiǎn)事故發(fā)生，控制環(huán)境污染，改善施工環(huán)境方面都鞥能夠起到積極的作用，所以我們需要加以側(cè)重關(guān)注，運(yùn)用合適的大型挖、裝、運(yùn)機(jī)械化設(shè)備，提高隧道施工效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱琴生.三臂鑿巖臺(tái)車施工技術(shù)在青島膠州灣海底隧道中的應(yīng)用研究[J].隧道建設(shè)，2010（6）：670.

[2]朱科.鐵路隧道施工機(jī)械化配置的九條作業(yè)線配套施工技術(shù)探討[J].鐵道建筑技術(shù)，2018（4）：94.

[3]韓賀庚，申志軍，皮圣.蒙華鐵路隧道工程施工技術(shù)要點(diǎn)及機(jī)械化配套[J].隧道建設(shè)（中英文），2017（12）：1564.