摘要 為降低公路隧道作業(yè)人員的勞動強度，文章通過實踐應(yīng)用隧道成套機械化的智能化配套設(shè)備，不斷總結(jié)形成適用性及經(jīng)濟性最優(yōu)的組合方案及關(guān)鍵技術(shù)，旨在全面提升隧道整體安全管理水平和施工效率，保障安全、質(zhì)量和工期目標。研究表明，該技術(shù)適用于開挖斷面≥60 m2的公路隧道施工，可大幅降低作業(yè)人員的勞動強度。

關(guān)鍵詞 隧道；成套機械化；設(shè)備應(yīng)用

中圖分類號 U455.4 文獻標識碼 B 文章編號 2096-8949（2024）13-0192-03

0 引言

目前，在采用部分工序機械化施工的隧道實踐中，已有采用全電腦鑿巖臺車、鋼拱架安裝臺車、液壓仰拱棧橋、智能化二襯臺車等多種設(shè)備。該文借鑒了大縱坡長斜井施工特長隧道的施工工序，提出了“成套機械化+智能化配套”的快速施工方式，通過對施工機械的實際應(yīng)用，記錄了各項施工數(shù)據(jù)，對成套機械化設(shè)備進行了分析，選取最優(yōu)的配備原則從而確定出最佳的機械化配套及相應(yīng)的用電配套設(shè)施[1-3]。

1 主要研究內(nèi)容

（1）充分結(jié)合項目實際，在隧道開挖、支護、防排水、襯砌、養(yǎng)護及文明施工等各作業(yè)線中，均應(yīng)用隧道成套機械化配套進行施工，大型機械智能化設(shè)備主要有：

①開挖作業(yè)線的三臂鑿巖臺車、多功能配合臺架。

②支護作業(yè)線的萬向錨桿機、智能拱架安裝機、濕噴機械手。

③仰拱、調(diào)平層作業(yè)線的高分子定形模板、整體活絡(luò)式小車。

④防排水作業(yè)線的自動鋪掛臺車。

⑤襯砌作業(yè)線的信息化多功能襯砌臺車。

⑥養(yǎng)護作業(yè)線的抑塵、養(yǎng)生智能臺車。

⑦溝槽作業(yè)線的整體移動式臺車。

⑧干式除塵凈化（降溫）設(shè)備。

⑨濕式通風(fēng)除塵（移動）設(shè)備。

⑩文明施工作業(yè)線的多功能清掃機等。

（2）小型機械智能化設(shè)備。隧道鋼構(gòu)加工采用了集中加工配送模式，并配備了成套的機械智能化設(shè)備，主要有數(shù)控型鋼冷彎機、數(shù)控網(wǎng)片機、液壓聯(lián)合沖剪機、二保焊機、鋼筋調(diào)直切斷機、鋼筋彎曲機、交流弧焊機、小導(dǎo)管尖頭機、沖孔機等。

（3）監(jiān)控量測應(yīng)用高級全站儀和FMOS標準版等配套設(shè)施，實現(xiàn)自動化監(jiān)控量測的同時可實時掌握圍巖和支護的動態(tài)信息，保證隧道施工安全、結(jié)構(gòu)安全耐久且經(jīng)濟合理。

2 通風(fēng)移動濕式除塵設(shè)備

2.1 先進性分析

2.1.1 效率提高

掌子面爆破后在停運洞外壓入式通風(fēng)機的情況下，運行濕式空氣凈化系統(tǒng)約20 min后，掌子面端初支臺車架即可清晰可見，在滿足出渣條件的前提下實現(xiàn)了工序的快速銜接，提高了掘進效率。

2.1.2 環(huán)保節(jié)能

采用雙洞互補通風(fēng)技術(shù)后，隧道口處的壓入式掌子面爆破后停用壓入式通風(fēng)機約20 min，單日進行兩個循環(huán)、兩次掌子面的爆破作業(yè)，洞口通風(fēng)機累計停機時間約40 min，減少了電腦消耗，且雙循環(huán)下的凈化器配備了自動清洗過濾器，以保證一定時間內(nèi)水資源的循環(huán)利用。

2.1.3 減少職業(yè)病

采用雙洞互補通風(fēng)技術(shù)可有效降低施工帶來的粉塵污染，保證了作業(yè)人員的職業(yè)健康，減少了隧道施工職業(yè)病的發(fā)生。

2.2 創(chuàng)新性分析

通過左右洞行車坡度、交通流組成的不同，從而引發(fā)雙洞需風(fēng)量的差異。利用下坡隧道內(nèi)富余且質(zhì)量較好的新鮮空氣，進而稀釋上坡隧道內(nèi)質(zhì)量較差的污濁空氣，降低了污染濃度的同時減少了能耗。

3 應(yīng)用實例分析

山西省黎霍高速公路丁家灣1號、2號隧道、田家?guī)X隧道的出口端左右線洞口位于中-緩坡上，為第四系坡洪積體，由碎石、塊石和黏土組成，其中碎石約占75%、塊石約占20%、黏土約占5%，破碎帶長度約70 m。隧道邊仰坡及洞口段在開挖過程中容易發(fā)生坍塌，為該項目的難點工程。

3.1 項目情況分析

3.1.1 地形地貌與地質(zhì)條件

（1）地形地貌。該段落施工范圍內(nèi)屬于黃土高原的太岳山系支脈、侵蝕剝蝕小起伏中山區(qū)和山間河谷區(qū)，山體植被發(fā)育，雜草茂盛，荊棘灌木叢生。山間河谷區(qū)表現(xiàn)為河床、河漫灘及各級階地，河床大多由卵石及砂土互層組成，地下水位埋藏較淺，對橋梁工程基礎(chǔ)有一定影響。

（2）地質(zhì)條件。項目路線區(qū)域地質(zhì)情況主要以地表覆蓋淺層強分化泥巖和中分化砂巖為主，侵蝕剝蝕小起伏中山區(qū)，橋隧集中段落的地形復(fù)雜，丁家灣2號隧道出口段山體覆蓋層屬第四系坡洪積體，巖體節(jié)理破碎，在隧道施工時容易坍塌。

3.1.2 水文氣象

（1）氣象。項目區(qū)域?qū)俅箨懶约撅L(fēng)氣候，四季分明且晝夜溫差大，冬季寒冷干燥，秋季涼爽宜人，夏季炎熱多雨，春季風(fēng)沙肆虐。沁源縣年平均氣溫8.7 ℃，年平均降雨量656.7 mm，無霜期90～150 d，凍土深0.5～0.75 m。

（2）水文。設(shè)計路線在K96+500與沁河交叉，沁河水水量充沛，年均徑流量14.4億立方米。路線在K102+200和K104+800分別與東河、狼尾河交叉，這兩條河流均屬山區(qū)泉溪性河流，水量隨季節(jié)斷續(xù)。其余沿線支溝中地表有一定的淺層裂隙水匯聚，水資源相對豐富。

3.1.3 交通、通信及水電情況

（1）交通。項目緊鄰國道241線、省道222線，可充分利用現(xiàn)有道路作為施工主便道，進場道路主要依靠新建的橫向便道完成，同時需沿路線縱向修建施工便道。

（2）通信。項目在分部安裝高容量網(wǎng)絡(luò)專線，各職能部門設(shè)置相對獨立的有線和無線網(wǎng)絡(luò)，保持與項目部、黎霍高速公路有限公司和監(jiān)理單位的業(yè)務(wù)聯(lián)系，與各施工隊主要通過手機進行聯(lián)絡(luò)；對個別網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到的區(qū)域或施工點（丁家灣2號隧道出口、田家?guī)X隧道進口），分部與聯(lián)通公司聯(lián)系，建立了1座網(wǎng)絡(luò)信號塔，為施工人員辦理聯(lián)通專用號碼，確保施工期間通信暢通。分部按標準化建立了網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，配備了相應(yīng)的硬件、軟件系統(tǒng)。對拌和站、預(yù)制梁廠、隧道建立了遠程監(jiān)控系統(tǒng)，并設(shè)專人負責(zé)管理。

（3）水電情況。項目區(qū)域水源豐富，生活用水通過與當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門協(xié)商，接入沁源縣自來水系統(tǒng)。橋梁工程和現(xiàn)場養(yǎng)護用水計劃通過河道水源解決，而隧道工程和拌和站用水則通過現(xiàn)場鉆井方式解決。施工用電采用永臨結(jié)合方式，通過與當(dāng)?shù)仉姌I(yè)部門聯(lián)系，在主要構(gòu)造物附近安裝變壓器，通過架設(shè)電力專線接入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)，經(jīng)測算該項目計劃安裝17臺變壓器。臨時用電解決方式如下：在施工前期電力未接通的情況下，對隧道、橋梁和涵洞等控制性工程作業(yè)點，計劃通過配置柴油發(fā)電機提供電力保障。

3.2 隧道成套機械化設(shè)備應(yīng)用情況

（1）購置1臺全電腦三臂液壓隧道鑿巖臺車、1臺全液壓兩臂鑿巖臺車進行隧道的開挖掘進，2臺全自動二襯臺車澆筑襯砌混凝土，2臺自行式液壓棧橋（含仰拱、中央排水溝模板）澆筑仰拱混凝土，通過對各個工序機械化設(shè)備的使用，加快隧道施工進度。隧道施工機械配備見表1所示：

（2）根據(jù)該項目構(gòu)造物分布、現(xiàn)場臨建布置以及地方電力線路布設(shè)的實際情況，該項目計劃安裝變壓器17臺，用電總負荷達到9 870 kVA。該段路基范圍內(nèi)現(xiàn)有變電站負荷能夠滿足施工生產(chǎn)需要，但丁家灣2號隧道和田家?guī)X隧道的施工點集中，原有電力線路容量較小，需架立電力專線5.5 km；拌和站和項目部需架設(shè)專線0.7 km；丁家灣1號隧道進口端需接線長度為1.0 km，出口端接線4.0 km；東河大橋施工點附近電力線路容量較小，需架立電力專線0.2 km。其余構(gòu)造物均需要架立不同長度的引線至作業(yè)點附近，保證施工生產(chǎn)用電?；谟琅R結(jié)合考慮，經(jīng)與業(yè)主初步溝通，項目前期施工電力線路建設(shè)費用暫時由施工單位負責(zé)，其中丁家灣1號、2號隧道和田家?guī)X隧道的變壓器及相關(guān)設(shè)施及費用，初步考慮在業(yè)主確定永久電力線路及負荷后，再通過協(xié)商由業(yè)主進行回購處理。臨時用電設(shè)施具體見表2～3所示：

4 結(jié)束語

綜上所述，公路隧道成套機械化設(shè)備突破了靜電除塵器、袋式除塵器、霧炮車等常規(guī)的隧道通風(fēng)除塵技術(shù)，提供了隧道施工調(diào)風(fēng)、控塵、風(fēng)流回用的新路徑，為公路隧道施工通風(fēng)及環(huán)保提供了參考借鑒。

參考文獻

[1]陳強， 王靜華， 田萬良， 等. 隧道斜井避車洞與集水倉一體化施工方法及隧道斜井結(jié)構(gòu)[P]. 北京：CN115977657A， 2023-04-18.

[2]李紅鋒. 公路路基路面防水施工技術(shù)研究[J]. 黑龍江交通科技， 2021（5）： 56-57.

[3]吳順. 高速公路橋梁橋面鋪裝施工控制技術(shù)研究[J]. 黑龍江交通科技， 2021（10）： 105+107.

收稿日期：2024-02-05

作者簡介：樊玉潔（1982—），女，本科，工程師，從事道路建設(shè)管理工作。

通信作者：申鐵軍（1980—），男，本科，正高級工程師，從事隧道工程研究工作。