黃金平

（江西省地質(zhì)局華昌企業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司，江西 南昌 330000）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，巖石工程施工技術(shù)與裝備也在不斷發(fā)展。在此過(guò)程中，需要以巖石工程施工技術(shù)和原有的裝備作為基礎(chǔ)，歸納巖石工程施工中存在的重點(diǎn)難點(diǎn)，了解巖石工程施工技術(shù)及相關(guān)技術(shù)和設(shè)施設(shè)備的發(fā)展情況，不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，突破創(chuàng)新，尋找?guī)r石工程施工技術(shù)與裝備的發(fā)展新路線，結(jié)合巖石工程施工技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)，探索更好的發(fā)展方向，加強(qiáng)巖石工程施工技術(shù)和裝備的發(fā)展。

1 巖石工程施工技術(shù)新發(fā)展

隨著我國(guó)工程建設(shè)的迅速展開(kāi)，國(guó)內(nèi)的基建事業(yè)受到巖石工程施工技術(shù)和裝備發(fā)展的影響，目前巖石工程施工中存在的問(wèn)題很大程度上制約了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，因此，針對(duì)這一問(wèn)題，要不斷地探索巖石工程施工新技術(shù)，在原有的巖石工程施工水平和裝備的基礎(chǔ)上，發(fā)展更好的施工技術(shù)，研發(fā)更加完善的施工裝備。

1.1 特長(zhǎng)山嶺隧道施工水平的大幅度提高

隨著我國(guó)液壓鉆孔鉆爆發(fā)和復(fù)合襯砌技術(shù)被采用到巖石工程施工技術(shù)后，建成了大瑤山雙線鐵路隧道，大前線軍都山雙線鐵路隧道等一系列隧道，并且自20世紀(jì)80年代以來(lái)一直使用至今。而后淺埋暗挖法也迅速地被投入到城市地鐵建設(shè)工程中，加速了地鐵工程的建設(shè)速度。隨后西安縣18.4m秦嶺雙線鐵路隧道一號(hào)線中使用了TBM技術(shù)，成功地標(biāo)志著我國(guó)隧道施工機(jī)械水平的迅速提高。

1.2 復(fù)雜地質(zhì)災(zāi)害巖土工程綜合治理能力提高

起初巖石工程中復(fù)雜的地質(zhì)災(zāi)害是巖石開(kāi)挖和修建隧道過(guò)程中極其難以攻克的一部分內(nèi)容，尤其是在面對(duì)縱橫交錯(cuò)，斷層，巖石柔軟，有煤氣、瓦斯等地層時(shí)很難能夠選擇合理的治理方法攻破難題，但目前隨著科技的發(fā)展和各單位的高超的施工技術(shù)以及一同的努力下完成了隧道的開(kāi)挖，從此也揭示著在開(kāi)挖隧道時(shí)，巖石層即便有過(guò)多不良問(wèn)題，依舊可以全面突破。而隧道開(kāi)挖過(guò)程中斷層破碎帶及泥石流等問(wèn)題最早期也是巖石工程中極其難以攻克的綜合地理問(wèn)題。在八達(dá)嶺高速公路攀潭溝隧道的建設(shè)過(guò)程中，便運(yùn)用了注漿綜合措施，直接解決了泥石流等在隧道開(kāi)挖時(shí)，地層過(guò)分柔軟、穩(wěn)定性極差的問(wèn)題。

1.3 地下工程防水技術(shù)

在巖石工程中，結(jié)構(gòu)自防水是防水工程的根本，也在不斷的實(shí)踐中證實(shí)了這一問(wèn)題。國(guó)內(nèi)也在一次又一次遇到滲漏現(xiàn)象后，通過(guò)實(shí)踐證明了可以在面對(duì)貫穿性裂縫時(shí)應(yīng)用混凝土加外加劑，發(fā)揮其功能來(lái)防止?jié)B漏破裂現(xiàn)象。同時(shí)，通過(guò)正確的設(shè)計(jì)和精心的布局，以及施工人員高超的施工技術(shù)，便可以最大程度地加強(qiáng)混凝土和外加劑的防水效果。在北京地鐵開(kāi)挖過(guò)程中便使用了U型膨脹劑和FS防水劑解決了裂縫滲透問(wèn)題。除此之外，復(fù)合式襯砌防水技術(shù)在隧道開(kāi)挖過(guò)程中，也隨著大瑤山隧道的順利投入使用被廣泛地應(yīng)用到巖石工程中，比如，北京地鐵也采用了復(fù)合式襯砌防水技術(shù)，也取得了極好的施工效果。最后，再選擇PE泡沫塑料片作為緩沖層，降低涂層對(duì)防水層的侵?jǐn)_，保證防水質(zhì)量，也加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)效益，降低了施工成本。而結(jié)構(gòu)外防水技術(shù)也在Epdm橡膠防水材料，PC防水材料等各種各樣的常用防水材料不斷地被應(yīng)用到隧道開(kāi)挖工程中后，也被廣泛地應(yīng)用到巖石工程中，可以最大限度地發(fā)揮防水能力的同時(shí)，實(shí)際的滲漏現(xiàn)象也在逐漸地減少。即便如此，防水技術(shù)依舊有待提高，目前國(guó)內(nèi)大部分隧道中依舊存在一定比例的滲漏現(xiàn)象。

1.4 盾構(gòu)法

盾構(gòu)法由于不會(huì)讓地層表面出現(xiàn)隆起和塌陷的現(xiàn)象，因此在巖石工程中被廣泛地應(yīng)用。盾構(gòu)法可以通過(guò)勾外殼和管片作為隧道的支撐，防止開(kāi)挖過(guò)程中巖石出現(xiàn)崩塌的現(xiàn)象，方便后期的開(kāi)挖和巖土運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程。在開(kāi)挖到后期后會(huì)通過(guò)千斤頂對(duì)巖石內(nèi)部進(jìn)行加壓推進(jìn)，從而加強(qiáng)盾構(gòu)法開(kāi)挖的穩(wěn)定性和推進(jìn)速度。在我國(guó)的隧道施工工藝中，不論是上海隧道，還是北京地鐵都使用過(guò)機(jī)械化盾構(gòu)機(jī)。機(jī)械化平衡盾構(gòu)機(jī)采用大刀盤開(kāi)挖，螺旋輸送機(jī)以及同步壓漿和計(jì)算控制系統(tǒng)等各種極其先進(jìn)的技術(shù)，加強(qiáng)盾構(gòu)法在巖石開(kāi)挖過(guò)程中的穩(wěn)定性。

1.5 蓋挖逆作法的發(fā)展

這種巖石工程施工技術(shù)是在構(gòu)建外墻和中間承重柱的過(guò)程中，使用頂板和外墻對(duì)整個(gè)巖石隧道加以保護(hù)，由上而下地開(kāi)挖的同時(shí)澆筑結(jié)構(gòu)頂板，保證巖石隧道的穩(wěn)定性和牢固性。比如，在北京地鐵開(kāi)挖過(guò)程中，便成功地使用蓋挖逆做法修建地鐵。除此之外，還使用這種方法修建了王府井大廈工程。因此，不僅在巖石工程中可以應(yīng)用，在建筑工程中也可以采用蓋挖逆工作方法，在修建地鐵及大廈工程時(shí)都有極高的穩(wěn)定作用。

2 巖石工程裝備新發(fā)展

2.1 巖石工程勘測(cè)裝備

巖石勘測(cè)工作不僅綜合性強(qiáng)，并且工藝復(fù)雜，需要勘測(cè)地面和地下的所有原狀土。在此過(guò)程中，需要用鉆探技術(shù)和鉆探方式合理地勘測(cè)土巖石質(zhì)量，而勘測(cè)結(jié)果會(huì)直接影響后期的施工順利程度。首先，鉆探設(shè)備是巖石鉆孔工藝中必備的設(shè)施設(shè)備，其中包含鉆機(jī)、鉆探用泵、空氣壓縮機(jī)、動(dòng)力機(jī)和傳動(dòng)裝置以及配套的鉆塔。其次，鉆探設(shè)備也包含固定式、托引式和自行式3種，會(huì)根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃乃畻l件，工程地質(zhì)等各種不同的勘測(cè)條件，采用不同的勘測(cè)裝備。最后，使用鉆探設(shè)備進(jìn)行鉆孔工作時(shí)，按照不同的工藝也分為沖擊鉆進(jìn)、正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、螺旋鉆進(jìn)等各式各樣的鉆進(jìn)工藝。在使用不同的鉆進(jìn)工藝時(shí)也要使用合理的鉆探設(shè)施設(shè)備區(qū)分地質(zhì)合金鉆進(jìn)，鉆粒鉆進(jìn)和金剛石鉆進(jìn)等。除了鉆孔設(shè)備外，檢層設(shè)備也是巖土工程中關(guān)鍵的裝備，淺層面波法、單孔檢層法裝備的完善和智能化是該類裝備發(fā)展的主要趨勢(shì)。江西省高安市華昌御湖名郡項(xiàng)目在地層勘探中使用單孔檢層法裝備，在鉆孔內(nèi)接收來(lái)自地面激振產(chǎn)生的（橫波、縱波），橫波所采用的激振源為特制的橫波激振源，用大錘敲擊產(chǎn)生剪切振動(dòng)，產(chǎn)生橫波向下傳播。同時(shí)，在孔中放入一個(gè)貼壁式的三分向高靈敏度的檢波器接收來(lái)自地表產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，檢波器接收到的信號(hào)經(jīng)專用的振動(dòng)測(cè)量放大器放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換，并由高精度儀器記錄并儲(chǔ)存在磁盤上，其結(jié)果由計(jì)算機(jī)專用數(shù)字處理系統(tǒng)處理分析，計(jì)算出剪切波速度。

2.2 盾構(gòu)機(jī)

巖石工程的施工過(guò)程中，盾構(gòu)機(jī)是極其常用的一種機(jī)械設(shè)備，其中包含手掘式盾構(gòu)機(jī)、氣壓式盾構(gòu)機(jī)、半機(jī)械式盾構(gòu)和機(jī)械式盾構(gòu)等4種。通常會(huì)在隧道掘進(jìn)工作中的盾構(gòu)法中使用盾構(gòu)機(jī)，通常應(yīng)用于隧道掘進(jìn)工程中的頓宮施工技術(shù)中，整個(gè)盾構(gòu)法施工技術(shù)45%以上的工作量都有盾構(gòu)機(jī)完成。因此，想修建完整的地鐵時(shí)，通常會(huì)同時(shí)使用將近20臺(tái)的盾構(gòu)機(jī)，為修建地鐵效力，可見(jiàn)使用盾構(gòu)法和盾構(gòu)機(jī)對(duì)隧道進(jìn)行掘進(jìn)工作時(shí)，其所需要投入的成本是極其昂貴。但是，相較其他機(jī)械設(shè)備，盾構(gòu)機(jī)工作效率在其他設(shè)備的8～10倍以上，因此，北京地鐵的掘進(jìn)工作中便使用了盾構(gòu)機(jī)。盾構(gòu)機(jī)具有不阻礙地面交通，不需要拆除地面建筑物，不會(huì)存在地面沉降隆起，不影響居民的正常日常生活和工作等優(yōu)點(diǎn)，因此，即便所需要投入的成本極其昂貴，并且制作工藝復(fù)雜，但是在國(guó)際上廣受好評(píng)。并且歐洲國(guó)家和日本對(duì)盾構(gòu)機(jī)的研發(fā)和制作都極其發(fā)達(dá)，在兩百年前，英國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家都使用土壓平衡是關(guān)鍵技術(shù)，用盾構(gòu)機(jī)有效的密封開(kāi)挖，可以保證地面絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)隆起或塌陷的情況，對(duì)于在城市內(nèi)部進(jìn)行的地鐵開(kāi)發(fā)時(shí)是首選的開(kāi)挖機(jī)器，而盾構(gòu)機(jī)在這樣的時(shí)代背景下得到了高速的發(fā)展。即便在極其惡劣的高水壓條件下，盾構(gòu)機(jī)也可以進(jìn)行探索和開(kāi)挖，并且在日本的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展階段，盾構(gòu)機(jī)也得到了相對(duì)應(yīng)的發(fā)展。因此，日本和德國(guó)等國(guó)家的盾構(gòu)機(jī)發(fā)展較快，且掘進(jìn)長(zhǎng)度極長(zhǎng)，在極其密封的條件下，不僅可以按照常壓展開(kāi)掘進(jìn)工作，盾構(gòu)機(jī)還有因地制宜的特點(diǎn)，環(huán)境對(duì)盾構(gòu)機(jī)開(kāi)挖工作的影響微乎其微，可以忽略不計(jì)。比如，國(guó)內(nèi)的沈陽(yáng)地鐵開(kāi)拓過(guò)程中的64.7m便使用了盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖，其重量高達(dá)420t，但是盾構(gòu)機(jī)的精準(zhǔn)性極強(qiáng)，并沒(méi)有差幾毫米。目前，國(guó)內(nèi)的大部分盾構(gòu)機(jī)由德國(guó)和日本引進(jìn)，德國(guó)大部分盾構(gòu)機(jī)的大概價(jià)格在5000萬(wàn)元人民幣，日本進(jìn)口的盾構(gòu)機(jī)價(jià)格大概在3000萬(wàn)元人民幣，國(guó)外進(jìn)口的盾構(gòu)機(jī)價(jià)格都較為昂貴，而國(guó)內(nèi)的凍購(gòu)機(jī)價(jià)格一般在2500～5000萬(wàn)元左右，由此可見(jiàn)，即便國(guó)內(nèi)有價(jià)格較為便宜的盾構(gòu)機(jī)，但整體的價(jià)格都是極高的，因此，并不是所有的企業(yè)都有能力購(gòu)置盾構(gòu)機(jī)。

2.3 多功能防水板臺(tái)車

多功能防水板臺(tái)車是隧道中鋪設(shè)防水板時(shí)所使用的裝備。通常會(huì)按照隧道開(kāi)挖時(shí)周圍巖石的等級(jí)，選擇相對(duì)應(yīng)的防水板材鋪設(shè)施工工藝，在鋪設(shè)防水板材之前需要對(duì)隧道內(nèi)部進(jìn)行統(tǒng)一的檢查，并對(duì)巖石表面的局部做好處理，防止在鋪設(shè)高分子材料防水板材時(shí)由于巖石表面出現(xiàn)問(wèn)題，防水板材鋪設(shè)不夠牢固，避免后期出現(xiàn)滲漏和爆裂現(xiàn)象。通常會(huì)采用4m左右規(guī)格寬度的板材，厚度一般會(huì)選用1.2mm左右，這種規(guī)格的板材具有柔韌性好、不容易被損毀、較高耐久性等特點(diǎn)，在零下20℃時(shí)依舊不會(huì)出現(xiàn)裂紋，因此嚴(yán)寒狀態(tài)下的彎折性較好。即便溫度上升，其熱處理時(shí)的變化率也小于2.5%，在極高的溫度下也可以正常使用。板材的斷裂延伸率大于200%，拉伸強(qiáng)度大于12MPa，鋪設(shè)防水板臺(tái)時(shí)必須要保證不會(huì)出現(xiàn)滲水、漏水、斷裂、破損、凹凸不平等現(xiàn)象。在鋪設(shè)過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)局部有凹凸不平的情況，要及時(shí)采取補(bǔ)救設(shè)施，在鋪設(shè)防水板材之前需要精準(zhǔn)放樣，按隧道內(nèi)部的情況進(jìn)行合理的防水板鋪裝，確定好每塊防水板的長(zhǎng)度和間隙，從而盡可能地減少拼接接頭，拼接接頭越可能出現(xiàn)滲漏和斷裂的情況就會(huì)更多，因此需要最大限度地減少拼接接頭。之后，應(yīng)按照防水板材鋪設(shè)的松緊程度保證防水板材和巖石嚴(yán)絲合縫，在此過(guò)程中，會(huì)使用多功能防水板鋪設(shè)臺(tái)車、自行式接機(jī)、風(fēng)鎬和風(fēng)鉆四種工具。在使用過(guò)程中要保證機(jī)械一致能保持良好狀態(tài)，施工人員和后期維護(hù)人員應(yīng)按照設(shè)施設(shè)備的實(shí)際情況，對(duì)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行定期的護(hù)理和檢查，保證在整個(gè)施工過(guò)程中，設(shè)施設(shè)備能以最好的狀態(tài)完成工作，最大限度地降低因?yàn)樵O(shè)施設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題而造成的施工周期拉長(zhǎng)情況。

2.4 巖石工程施工機(jī)械設(shè)備管理系統(tǒng)

隨著信息化、數(shù)據(jù)化時(shí)代的到來(lái)，巖石工程施工項(xiàng)目中也開(kāi)始不斷地投入更加高效化，信息化的機(jī)械設(shè)備管理方式，最大限度地提高巖石工程施工效率，避免出現(xiàn)設(shè)備浪費(fèi)的現(xiàn)象。因此，在巖石工程中開(kāi)始投入設(shè)備管理方法，不僅要將設(shè)備管理系統(tǒng)融入設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)工作中，還需要結(jié)合巖石工程施工進(jìn)度對(duì)機(jī)械進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)度和管理，合理地安排每個(gè)機(jī)械設(shè)備，避免出現(xiàn)窩工、浪費(fèi)等現(xiàn)象。需要按照施工進(jìn)度安排好所有機(jī)械設(shè)備的詳細(xì)使用計(jì)劃，并將計(jì)劃交由交通部門管理，由項(xiàng)目經(jīng)理對(duì)機(jī)械進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)配安排。施工過(guò)程中，一旦某一程序因技術(shù)人員的問(wèn)題或其他問(wèn)題出現(xiàn)緩?fù)＃{(diào)整施工進(jìn)度或者施工工序的情況時(shí)，要及時(shí)通知設(shè)備管理部門，保證設(shè)備管理部門能按照更改的施工進(jìn)度對(duì)設(shè)備進(jìn)行新一輪的調(diào)整。巖石工程施工機(jī)械設(shè)備管理系統(tǒng)中包含設(shè)備需要計(jì)劃、保養(yǎng)費(fèi)用計(jì)劃、按時(shí)保養(yǎng)提醒、準(zhǔn)時(shí)保養(yǎng)率等4個(gè)板塊的內(nèi)容。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)、周期、任務(wù)、調(diào)度、實(shí)施等5個(gè)模塊完成對(duì)巖石工程施工機(jī)械設(shè)備的管理。標(biāo)準(zhǔn)模塊中包含保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，需要保養(yǎng)的設(shè)備類型以及保養(yǎng)資源。周期模塊中包含巖石工程機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行時(shí)間，設(shè)備的加工次數(shù)以及所有設(shè)備進(jìn)場(chǎng)后的日歷周期。任務(wù)模塊中包含對(duì)機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)周期，對(duì)機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)計(jì)劃以及對(duì)所有巖石工程機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)任務(wù)。調(diào)度模塊會(huì)按照標(biāo)準(zhǔn)、周期、任務(wù)3個(gè)模塊中所給予的內(nèi)容對(duì)所有的保養(yǎng)任務(wù)進(jìn)行分配平衡，結(jié)合保養(yǎng)需求計(jì)劃對(duì)保養(yǎng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)控和合理地分配，并委外保養(yǎng)。最后的實(shí)施過(guò)程中需要實(shí)施保養(yǎng)計(jì)劃，對(duì)后續(xù)的工程單清單進(jìn)行擬定和清算，了解設(shè)備技術(shù)的狀態(tài)，并結(jié)合設(shè)備的分類進(jìn)行合理的保養(yǎng)。

3 結(jié)語(yǔ)

巖石工程中會(huì)按照自然環(huán)境的不同、所在地區(qū)的巖石差異性不同、抗剪強(qiáng)度的不同、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不同等原因需要去選擇不同的施工技術(shù)和施工裝備。但是，目前國(guó)內(nèi)的施工技術(shù)和裝備依舊面臨著許多不確定的問(wèn)題，需要在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中不斷地改進(jìn)和完善。但是，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，巖石工程的施工技術(shù)和裝備也在不斷地發(fā)展。巖石工程作為我國(guó)基建事業(yè)中極其重要的一部分，要不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積累教訓(xùn)，改進(jìn)目前還不夠完善的施工技術(shù)和不夠完備的施工裝備，按照巖石工程中存在的重點(diǎn)難點(diǎn)，結(jié)合我國(guó)巖石工程的發(fā)展進(jìn)度和自身特點(diǎn)，不斷地與世界新技術(shù)、新設(shè)備進(jìn)行接軌，引進(jìn)、開(kāi)創(chuàng)新技術(shù)和新設(shè)備，為我國(guó)基建事業(yè)的發(fā)展提供進(jìn)一步的推動(dòng)力。