达麦隧道机械化集群施工工艺研究

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1工程概况

达麦隧道位于甘肃省甘南藏族自治州夏河县，进口临近达麦乡，出口临近省道S312，交通条件较为便利。隧道为双洞岩质长隧道，右线总长1672m，左线总长1634m，隧道最大埋深为230m。其中IV级围岩1280m，V级围岩330m。为了保证施工进度决定运用机械化配套施工，本文对此展开了详细的探讨。

2机械化配套的原则

2.1机械化配套需考虑的因素根据甘肃省交通厅和甘肃省公交建集团标准化施工要求，王夏项目隧道施工统一要求采用机械化施工，初支喷射混凝土要求为湿喷工艺施工。因此，在王夏4标麦隧道施工中秉承实用性和科学性的原则选择机械化配套设备，防止设备资源闲置浪费，配备施工设备参数需要综合考虑施工方法、隧道断面尺寸、围岩级别以及工期等因素。另外要重视设备之间的协同效应。2.2机械化配套施工适应条件应用机械化施工，对于开挖掘进过程要求较为严格。全断面开挖施工法比较适用于II、III级围岩，对IV、V级软弱围岩开挖施工需要应用台阶法、环向开挖预留核心土法及单、双侧壁导坑法等施工方法。如果隧道施工长度超过2500m，应用机械法施工具有一定的经济优势，而对于长度不足2500m的隧道施工成本相对较高。

3隧道机械化施工工艺

达麦隧道应用机械化施工时，主要工序有开挖掘进、初期支护、仰拱施工、防排水施工及二次衬砌施工等。综合考虑项目实际情况选择最为适宜的机械型号和配置数量。同时确定了6个机械化配套作业工序。1)开挖掘进施工。每个洞口配备开挖掘进施工机械设备:三臂凿岩机1台(如图1所示)、挖掘机2台、轮胎式装载机2台、四驱自卸汽车6～8台。2)初期支护施工。初期支护施工设备:自动拱架安装机1台(如图2所示)、湿喷机1台(如图3所示)。3)仰拱及填充施工。仰拱及填充施工需要设备:一体化栈桥2台(如图4所示)，整体弧形仰拱模板2套。4)防排水施工。防排水施工需要设备:挂布及钢筋一体化台车(如图5所示)，数量为2台。5)二次衬砌施工。二次衬砌施工需要设备:液压自行自动布料二衬台车2套(如图6所示)，自行养护台车2台(如图7所示)，侧沟电缆槽模板台车2台。6)侧沟电缆沟槽施工。侧沟电缆沟槽施工需要设备:电缆沟槽自行模板台车2台。3.1施工工序。首先进行锚杆施工，开挖掌子面并检查掌子面的超欠挖情况，一旦出现超欠挖问题立即进行处理;然后安装钢拱架及网片，初支喷射混凝土施工并进行仰拱及填充施工、安装防水层和绑扎二衬钢筋、浇筑二衬混凝土以及二衬混凝土养护及侧沟电缆沟槽施工等。3.2开挖作业机械化。3.2.1钻爆机械化。1)断面测量:达麦隧道应用三臂凿岩台车进行施工，该设备的顶推梁和钻杆之间具有0.1m的固定距离，开挖控制难度较大。开挖施工前应用全站仪对隧道断面精准放样，然后用红油漆将开挖轮廓线标识出来，涉及到爆破施工的位置应严格按爆破参数进行布眼爆破施工。2)钻爆开挖:应用上下台阶掘进法对Ⅲ级及IV－b围岩进行施工，为保证施工进度需要安排2台三臂液压凿岩机同时施钻，需要控制台阶长度8～10m。应用超前小导管注浆支护施工方法对IV及V级围岩进行施工，如果遇到软弱围岩不能进行爆破施工，应用微台阶法进行开挖。综合考虑围岩的完整性以及坚硬程度，决定是否应用光面爆破进行施工，避免超欠挖的现象发生。为了提高炮孔利用效率需采用快速、便捷的钻孔顺序，提高炮孔定位的精准性，尽可能降低对围岩的破坏。3)超欠挖控制:由于凿岩机的推进梁和钻管之间存在0.1m的固定距离，施工时岩面和钻杆之间的距离需要预留出5cm，钻杆和支护面之间至少存在15cm的固定距离，因此，实际施工中对钻杆定位精度有较高的要求。为防止超挖现象的发生，在对III级以上的围岩进行开挖施工时，注意控制超挖平均值不能超过10cm;针对IV级围岩进行开挖施工时，注意控制超挖平均值不能超过12cm。3.2.2出渣机械。在达麦隧道进口段配置1台挖掘机进行爬渣，2台装载机进行装渣，8台自卸汽车承担运输，为提高出渣效率可以安排两个作业面错峰施工作业。3.3支护作业机械化。3.3.1锚喷机械。应用三臂凿岩机钻锚杆孔，湿喷机械手进行初支混凝土喷射施工，该设备具有发动机和电动机双动力驱动系统，具有喷射质量好、喷射面积大、喷射效率高、粉尘小和操作方便等优点。3.3.2拱架安装机械。将拱架按阶段编号摆放在隧道洞内掌子面的两侧，利用台车拼装拱架，为了提高拱架的就位精准度，需要利用拱架安装机配合人工定位的方式完成，一般用定位钢筋、混凝土垫块固定拱架，保证钢架安装的稳固，合理控制钢筋间距。3.4仰拱作业机械化。应用自行式全液压仰拱栈桥进行仰拱施工，初期支护完成后，仰拱混凝土浇筑长度为二衬模板长度或二衬模板长度的1/2，如果围岩较好时，尽量一次完成仰拱浇筑施工，保证仰拱与二衬混凝土施工缝对齐。达麦隧道仰拱及填充采用两次浇筑的方法进行施工，利用整体弧形仰拱模板进行仰拱混凝土施工，仰拱填充混凝土及时浇筑，达到早封闭、早成环的目的。采用液压控制，栈桥整体就位，不需要铺设钢轨，安全及自动化程度高，可以迅速完成移动和就位，提高了隧道施工的进度。3.5防排水机械化作业。将防水板通过拱圈和提升系统固定在钢辊子上，沿着运动的小车固定钢辊，外侧设置环形槽道，小车在环形槽道内运动，完成防水板和钢筋的铺设。3.6二次衬砌机械化作业。达麦隧道应用全自动液压自行自动布料台车进行二衬模筑混凝土施工，首先将二衬台车准确就位，布料机设置在台车上，混凝土泵送入模振捣密实。应用自行式二衬混凝土养护台架进行混凝土养护施工，将环向洒水养护喷嘴设置在台架的外侧，通过控制箱操作养护喷水并均匀移动，直到完成洒水养护。二衬台车一般配备止水带安装夹具，既能提高止水带安装质量，又能确保安装止水带和封端两道工序不会产生交叉施工影响。当遇到围岩变形速率较大时能有效实现强支护、早封闭的目标，提高了隧道施工的安全性。应用整体式液压电缆沟槽台车进行电缆沟槽浇筑施工，设备内置附着式振捣器振捣，可以提高混凝土浇筑施工的外观质量和整体效果，两侧同时对称浇筑，可以保证施工缝对齐和路面净宽。并且在完成自动台车模板拼装后不需要再次拼装和拆除模板，施工便捷且无拼缝外观缺陷。3.7风、水、电保障系统配置和运作。3.7.1通风系统的配置和运作。在隧道施工中洞内通风除尘是非常重要的工作，本项目选择长管路机械通风系统实现隧道洞内通风换气。如果隧道洞内净空条件允许，应尽可能选择直径较大的风管和大功率风机，满足隧道施工中通风换气的需求。一般根据隧道具体情况计算选择符合实际的轴流风机，综合考虑本项目隧道施工需求，合理设置风机参数，实现隧道洞内通风效果，保障隧道施工满足环保与安全要求。3.7.2供水系统的配置和运作。对于隧道工程来说供水系统要满足施工中水资源需求，为隧道洞内施工提供用水保障，需在水源位置设置储水池，设置高压水泵，通过分级泵送将水源抽入蓄水池中，然后利用铺设的水管将水泵送引入到隧道洞内，供应隧道施工使用。3.7.3供电系统配置和运作。长大隧道施工时，根据动力及照明负荷需要在洞外设置变压器，为隧道工程提供生产生活用电，满足隧道施工的用电需求。为保障正常用电采用铠装电缆高压进洞，将其分为动力和照明两个分类，为洞内进行供电。对于隧道单头掘进施工距离超过500m后，电压随着开挖掘进就会快速下降，为保证洞内的施工设备正常运行，需要在离开挖面较近的洞室内设置移动式变压器，为掌子面施工提供符合要求的电力资源，并且配备一台移动式发电机作为应急电源，保证隧道施工的连续性，避免停电造成的不利影响。

4结束语

综上所述，达麦隧道推行机械化施工，通过合理选择施工机械设备组合，科学配置机械设备参数，优化隧道机械化集群施工工艺，加快了施工进度，确保隧道工程质量，取得了良好的施工效果，且形成了一套比较成熟的机械化施工管理经验，为今后公司长大隧道机械化施工打下了坚实的基础。

参考文献:

［1］汪婧．铁路隧道开挖作业线机械化与施工技术研究［J］．铁道建筑技术，2019，36(8):72－75，113．

［2］邢贺虎．软弱围岩隧道机械化施工工法的应用研究［J］．建筑技术开发，2019，46(11):56－57．

作者:庞栋 单位:中交二公局第三工程有限公司