论文部分内容阅读
【摘要】基于对隧道施工大型机械化配套应用现状的研究，文章根据沿江高速公路隧道地质条件，为满足隧道施工安全、高质、快速的要求，提出了沿江高速隧道机械化配套方案（A型、B型、C型），并针对各隧道特点选用了适用的配套方案，研究成果可为类似工程提供借鉴和参考。
【关键词】沿江高速公路; 隧道; 钻爆法; 机械化配套; 施工
【中国分类号】U455.3
【文献标志码】A
宜宾至攀枝花沿金沙江高速公路（又称沿江高速）是G4216线成都至丽江国家高速公路的重要组成段落，同时也是《四川省高速公路网规划（2014-2030年）》“16、8、8”高速公路网中成都至沐川至攀枝花至云南高速公路、新市至习水高速公路的重要组成路段。该项目主线隧道路线里程长度接近100 km，占比高达70.73 %，隧址区断裂构造密集发育、洞身普遍存在岩溶、涌突水、岩爆、石膏膨胀岩和瓦斯等不良地质。隧道施工面临着极为突出的质量和安全风险（图1）。
为达到提高隧道施工工效，保证施工质量，改善作业条件，减少作业人员，有效探测和控制隧道施工风险，减小工期压力的目的，本文对沿江高速公路隧道的机械化配套方案进行研究具有重要意义。
1 隧道施工大型机械化配套应用现状
通过调研发现目前钻爆法施工隧道的机械化配套主要涵盖超前钻探和开挖、装碴运碴、支护、仰拱（检铺底）、防排水、混凝土衬砌、养护、沟槽施工九大作业线[1]。国内铁路隧道大多按基本、中度、高度三种机械化配套模式施工，其中基本配套为《铁路隧道工程施工机械配置技术规程》中无轨运输基本配置[2]，中度配套在一些工序（如仰拱、衬砌、防水板、沟槽、养护等工序）上进行了加强，高度配套在全工序上进行了机械配置。
公路隧道机械化配套主要集中在开挖和支护作业线，设备主要采用凿岩台车、混凝土湿喷机械手、自行式仰拱栈桥等，还未有全工序进行机械化集成配套的先例。总体来说公路隧道机械化配套程度较低，对于智能衬砌台车和智能化注浆机等智能设备应用极少[3]。
据统计，钻爆法施工隧道在进行了大型机械化配套后可在开挖、装药、初期支护等工序减少施工作业人数。施工进度指标有一定提升。高度机械化配套进度指标较基本配套提高20 %～30 %，比中度机械配套提高约10 %[4-6]。
2 沿江高速公路隧道机械化配套方案
2.1 配套原则
为了达到“快速施工，以机代人”的目的，同时能满足复杂地质环境对设备性能的需求。沿江高速公路隧道机械化配套方案应遵循以下原则：
（1）以“保证施工质量、减少作业人员、减轻劳动强度和有利提高功效、有利平行作业”为配套原则[7]。
（2）根据隧道长度规模、地质构造情况及设备适用性，按机械化程度由高到低分三级进行配置。
2.2 具体配套方案与隧道划分
2.2.1 A型配套方案
A型配套在超前地质预报作业上配置多功能钻机;开挖作业线配置三臂凿岩台车两台;配备除尘净化设备以改善洞内环境。支护作业线配置单臂湿喷机械手、钢拱架拼装机、锚杆钻注一体机、高压注浆等设备。后续作业线配置自行式仰拱栈桥、防水板自动铺设台车、智能化模板台车、养护作业台车、沟槽台车等设备。A型配套机械配置见表1。
2.2.2 B型配套方案
B型配套与A型配套差别在于开挖作业线与传统钻爆法相同，其余配置与A型配置相同。B型配套机械配置见表2。
2.2.3 C型配套方案
C型配套仅在支护作业线上配置单臂湿喷机械手。为保证衬砌及防水施工质量增加衬砌智能化模板台车、沟槽台车、喷淋养护台车等低投入机械化设备（表3）。
根据收集的沿江高速公路各隧道的基本信息，考虑设备性能的适用性，按表4进行机械化配套。
3 结论与建议
（1）公路隧道实施机械化配套是保证施工质量、减轻作业人员劳动强度必要措施;能减少隧道施工群死群伤事故，提高隧道施工安全性;能减少隧道施工作业人员，减少日益紧张的人力需求;是保证施工进度的重要措施。
（2）本文通过调研分析，结合沿江高速公路隧道地质情况及设备适用性，分三级进行了隧道大型机械化配套施工方案。可为今后类似工程提供借鉴和参考。
（3）针对沿江高速高地应力、岩溶、断层破碎带等不良地质段落的适应性有待进一步验证分析。
参考文献
[1] 朱科，铁路隧道施工机械化配置的九条作业线配套施工技术探讨[J].铁道建筑技术，2018（4）：94-98.
[2] Q/CR 9226-2015 铁路隧道工程施工机械配置技术规程[S].
[3] 吴梦军，吴庆良. 山嶺公路隧道机械化施工现状与展望[J]. 重庆交通大学学报，2020，39 （3）： 18.
[4] 张建周，铁路隧道机械化配套施工经济型分析[J].铁路工程技术与经济，2019，34（6）：56.
[5] 左强，林锐，陈世凯，等.深竖井条件下暗挖隧道施工机械配套分析[J].四川建筑，2020，40（1）：258-261.
[6] 杨永刚.坚硬围岩隧道施工中超欠挖的影响因素及控制措施[J].四川建筑，2020，40（2）：240-242.
[7] 王飞阳，周凯歌，周路军. 川藏铁路隧道机械化配套施工适应性研究[J]. 现代隧道技术，2020，57 （增刊1）： 60.
【关键词】沿江高速公路; 隧道; 钻爆法; 机械化配套; 施工
【中国分类号】U455.3
【文献标志码】A
宜宾至攀枝花沿金沙江高速公路（又称沿江高速）是G4216线成都至丽江国家高速公路的重要组成段落，同时也是《四川省高速公路网规划（2014-2030年）》“16、8、8”高速公路网中成都至沐川至攀枝花至云南高速公路、新市至习水高速公路的重要组成路段。该项目主线隧道路线里程长度接近100 km，占比高达70.73 %，隧址区断裂构造密集发育、洞身普遍存在岩溶、涌突水、岩爆、石膏膨胀岩和瓦斯等不良地质。隧道施工面临着极为突出的质量和安全风险（图1）。
为达到提高隧道施工工效，保证施工质量，改善作业条件，减少作业人员，有效探测和控制隧道施工风险，减小工期压力的目的，本文对沿江高速公路隧道的机械化配套方案进行研究具有重要意义。
1 隧道施工大型机械化配套应用现状
通过调研发现目前钻爆法施工隧道的机械化配套主要涵盖超前钻探和开挖、装碴运碴、支护、仰拱（检铺底）、防排水、混凝土衬砌、养护、沟槽施工九大作业线[1]。国内铁路隧道大多按基本、中度、高度三种机械化配套模式施工，其中基本配套为《铁路隧道工程施工机械配置技术规程》中无轨运输基本配置[2]，中度配套在一些工序（如仰拱、衬砌、防水板、沟槽、养护等工序）上进行了加强，高度配套在全工序上进行了机械配置。
公路隧道机械化配套主要集中在开挖和支护作业线，设备主要采用凿岩台车、混凝土湿喷机械手、自行式仰拱栈桥等，还未有全工序进行机械化集成配套的先例。总体来说公路隧道机械化配套程度较低，对于智能衬砌台车和智能化注浆机等智能设备应用极少[3]。
据统计，钻爆法施工隧道在进行了大型机械化配套后可在开挖、装药、初期支护等工序减少施工作业人数。施工进度指标有一定提升。高度机械化配套进度指标较基本配套提高20 %～30 %，比中度机械配套提高约10 %[4-6]。
2 沿江高速公路隧道机械化配套方案
2.1 配套原则
为了达到“快速施工，以机代人”的目的，同时能满足复杂地质环境对设备性能的需求。沿江高速公路隧道机械化配套方案应遵循以下原则：
（1）以“保证施工质量、减少作业人员、减轻劳动强度和有利提高功效、有利平行作业”为配套原则[7]。
（2）根据隧道长度规模、地质构造情况及设备适用性，按机械化程度由高到低分三级进行配置。
2.2 具体配套方案与隧道划分
2.2.1 A型配套方案
A型配套在超前地质预报作业上配置多功能钻机;开挖作业线配置三臂凿岩台车两台;配备除尘净化设备以改善洞内环境。支护作业线配置单臂湿喷机械手、钢拱架拼装机、锚杆钻注一体机、高压注浆等设备。后续作业线配置自行式仰拱栈桥、防水板自动铺设台车、智能化模板台车、养护作业台车、沟槽台车等设备。A型配套机械配置见表1。
2.2.2 B型配套方案
B型配套与A型配套差别在于开挖作业线与传统钻爆法相同，其余配置与A型配置相同。B型配套机械配置见表2。
2.2.3 C型配套方案
C型配套仅在支护作业线上配置单臂湿喷机械手。为保证衬砌及防水施工质量增加衬砌智能化模板台车、沟槽台车、喷淋养护台车等低投入机械化设备（表3）。
根据收集的沿江高速公路各隧道的基本信息，考虑设备性能的适用性，按表4进行机械化配套。
3 结论与建议
（1）公路隧道实施机械化配套是保证施工质量、减轻作业人员劳动强度必要措施;能减少隧道施工群死群伤事故，提高隧道施工安全性;能减少隧道施工作业人员，减少日益紧张的人力需求;是保证施工进度的重要措施。
（2）本文通过调研分析，结合沿江高速公路隧道地质情况及设备适用性，分三级进行了隧道大型机械化配套施工方案。可为今后类似工程提供借鉴和参考。
（3）针对沿江高速高地应力、岩溶、断层破碎带等不良地质段落的适应性有待进一步验证分析。
参考文献
[1] 朱科，铁路隧道施工机械化配置的九条作业线配套施工技术探讨[J].铁道建筑技术，2018（4）：94-98.
[2] Q/CR 9226-2015 铁路隧道工程施工机械配置技术规程[S].
[3] 吴梦军，吴庆良. 山嶺公路隧道机械化施工现状与展望[J]. 重庆交通大学学报，2020，39 （3）： 18.
[4] 张建周，铁路隧道机械化配套施工经济型分析[J].铁路工程技术与经济，2019，34（6）：56.
[5] 左强，林锐，陈世凯，等.深竖井条件下暗挖隧道施工机械配套分析[J].四川建筑，2020，40（1）：258-261.
[6] 杨永刚.坚硬围岩隧道施工中超欠挖的影响因素及控制措施[J].四川建筑，2020，40（2）：240-242.
[7] 王飞阳，周凯歌，周路军. 川藏铁路隧道机械化配套施工适应性研究[J]. 现代隧道技术，2020，57 （增刊1）： 60.