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摘 要：隧道施工机械基本上是由掘进、支护（初期和二次支护）、出碴运输及洞内作业环境的保障设备四大部分构成。这四部分机械和设备的有机配合，就会形成强大的生产能力。本文以太古高速西山特大隧道快速施工机械设备配置为例，分析如何进行施工机械设备配置，仅供同行参考。
关键词：太古高速西山特大隧道 快速 施工机械设备配置
一、工程概况
太古高速西山特大隧道，一条继秦岭终南山隧道后全国第二、世界第四长的高速公路隧道，其长13.65公里。我中铁航空港集团第一工程有限公司承建其中斜井、出口隧道左洞长7110m，右洞长7030m。针对隧道地质情况复杂，工期十分紧迫的实际情况及运营通风和施工需要，项目部在开工前认真优化隧道总体施工方案，在右洞YK10+300左侧35米处设2号竖井，竖井设计深度为156.8米。斜井全长1130米，最大坡度12.5%，采用双车道无轨运输，可以有效缓解工期压力。
二、施工机械设备配置
1.机械配置原则。隧道施工机械基本上是由掘进、支护（初期和二次支护）、出碴运输及洞内作业环境的保障设备四大部分构成。这四部分机械和设备的有机配合，就会形成强大的生产能力。其中掘进靠动力、运输靠设备，运输设备是保证充分发挥开挖机械和支护机械能力的关键设备。在配套中必需使运输能力大于开挖能力，为不断提高掘进速度创造条件。出碴作业的基本要求是迅速、大容量地将石碴撤离掌子面，使掌子面能及早恢复作业。因此，二次倒运的运输方式和大容量斗车的采用非常重要。总之，在配套中应将重点放在掘进和支护的机械选择上，这是形成生产能力的关键。
2.机械配置方案。根据西山特大隧道任务、标准及进度要求，确定采用双车道无轨运输方案，配备高效掘进作业、初期支护作业、二衬施工作业三条机械化作业线和高压风、通风、洞内外用电三条辅助作业线，并有排险措施。掘进施工作业线：电动空压机TY-28风钻简易钻孔台架ZL50C侧翻装载机出渣车（挖掘机配合）。初期支护作业线：电动空压机TY-28风钻简易钻孔台架锚固挂网立钢拱架JS750拌和机50喷浆机。二衬施工作业线：JS1000B型搅拌站8方海诺罐车中联HBT60混凝土输送泵二衬模板台车1.2KW插入式振捣器。辅助作业线：空压机集中提供高压风、射流风机配合轴流风机通风以改善洞内空气质量。洞外电力供应、洞内高压进洞、发电机作为补充电源及应急电源、 离心泵抽水、小汽艇排险，管棚钻机进行超前支护。机械设备配置如下表1：
三、机械设备选型与配备
1.开挖机械。根据设计文件和工程实际情况需求，太古西山特大隧道采取新奥法全断面开挖技术，在施工任务繁重，工期要求紧的情况下，项目加大机械、电力等动力投入，采取快循环，大进尺，以加快施工进度。要提高开挖速度，对于钻爆施工，高压风尤为重要。风动机具的风压应保持在0.5Mpa以上。空压机产生的压缩空气的压力一般为0.7～0.8Mpa左右。为保证风动机具的风压，要求风管终端的风压不得小于0.6Mpa，这样通过胶皮管输送至风动机具的工作风压才不小于0.5Mpa。由于洞内空气质量及用电的有限，无法实现多台空压机近掌子面集中供风，因此我们采取洞外集中供风，洞内局部增压的方法以保证高压风的供应。高压风路如下图1所示：
每个掌子面配备一台简易钻孔台架，利用台阶作作业平台，分上中下三层，可同时满足18台TY-28型风钻。每台风钻所使用钻杆长度为4米钻杆，因此每循环爆破在3米以上，打钻平均时间约2.5小时左右。
2.出渣运输机械。根据现场开挖尺度，工程量合理配备出渣运输设备，对于距离较远的掌子面，采取二次倒运，缩短出渣时间，提高开挖效率。每个掌子面配备两辆ZL50C侧翻装载机，8至10辆QC26北方奔驰自卸出渣车进行出渣作业一辆小松PC200挖掘机配合使用，平均出渣时间约3.5小时左右，洞内车辆调头充分利用相应加宽段。
3.初期支护机械。根据围岩程度确定支护，对于岩质较好的水平围岩，使用TY-28风钻对顶部围岩打1.5-2米深孔，装上22mm螺纹钢使之锚固在岩体内以加固围岩；对于岩质较差的围岩采取锚固，挂网，立钢拱架，使用50喷浆机进行锚喷作业，将砂、石、水泥和速凝剂等材料用高速气流输送和喷射到隧洞围岩表面和裂缝中，使其快速凝固起到支护作用。除采用压缩空气作为喷射动力外，也有利用机械抛射原理的喷射机，如混凝土喷射机械手。
4.二衬施工机械。根据设计文件开挖尺度及工期要求，定制多台相应模板台车，每台模板台车配备一台HBT60中联混凝土输送泵，插入式振捣器4个，混凝土运输车4辆，此外另设两部JS1000B型搅拌站对各个面混凝土供应进行集中供应。
5.洞内通风设备。洞内通风使用2*110KW轴流风机压入式通风，通风管置于拱顶，采用软式风筒布通风，具有阻燃、抗静电、抗老化、防霉变的特点。通过风筒布将新鲜空气送入洞内掌子面附近15-20米处，洞内通过22KW射流风机加速洞内空气流动，消除通风死角或易形成不良会风流区段，提高新旧风循环与交替速度。通过以上配置，洞内空气质量有了较大改善。由于隧道过长，远距离通风受限，后期在新增2#竖井增加2*55KW轴流风机通过风筒布将新鲜空气输入洞内，井下用2*55KW轴流风机通过风筒布进行接力输送，以改善洞内通风，效果明显。
6.施工用电设备。由于洞内外大小风机、空压机、电机、照明等大量用电，电力供应是施工的保证，我们根据用电需求大小共投入各种变压器24台，150-500KW发电机10台，另外洞内采用高压进洞、变压器并联、电容补偿柜的无功补偿等为施工顺利进行奠定了基础。
四、结语
通过太古高速特大隧道近三年的施工实践，特别是2011年全年快速施工实践证明，我们的作业线机械设备的选型配套是合理的、正確的，满足的太古高速特大隧道的施工要求。2011年创造了单口日进度15m、单口周进度72m，工程日掘进55米，周进度295米的好成绩。现场机械设备的配套应注意以下几个问题：（1）设备的选型非常重要，要根据现场电力配置选择用电设备的型号，最大档位及相应功率，如果配置不合理，会造成高配低用高耗能的后果。（2）对机械设备及电力线路进行科学合理的布置，变压器尽量靠近洞口，空压机大量集中在洞外且靠近变压器的最佳位置。（3）机械设备日常维修保养必不可少，要加强设备的维修与保养，提高机械设备的有效使用率和使用寿命，尽可能减少因故障而造成停机延误事件。
关键词：太古高速西山特大隧道 快速 施工机械设备配置
一、工程概况
太古高速西山特大隧道，一条继秦岭终南山隧道后全国第二、世界第四长的高速公路隧道，其长13.65公里。我中铁航空港集团第一工程有限公司承建其中斜井、出口隧道左洞长7110m，右洞长7030m。针对隧道地质情况复杂，工期十分紧迫的实际情况及运营通风和施工需要，项目部在开工前认真优化隧道总体施工方案，在右洞YK10+300左侧35米处设2号竖井，竖井设计深度为156.8米。斜井全长1130米，最大坡度12.5%，采用双车道无轨运输，可以有效缓解工期压力。
二、施工机械设备配置
1.机械配置原则。隧道施工机械基本上是由掘进、支护（初期和二次支护）、出碴运输及洞内作业环境的保障设备四大部分构成。这四部分机械和设备的有机配合，就会形成强大的生产能力。其中掘进靠动力、运输靠设备，运输设备是保证充分发挥开挖机械和支护机械能力的关键设备。在配套中必需使运输能力大于开挖能力，为不断提高掘进速度创造条件。出碴作业的基本要求是迅速、大容量地将石碴撤离掌子面，使掌子面能及早恢复作业。因此，二次倒运的运输方式和大容量斗车的采用非常重要。总之，在配套中应将重点放在掘进和支护的机械选择上，这是形成生产能力的关键。
2.机械配置方案。根据西山特大隧道任务、标准及进度要求，确定采用双车道无轨运输方案，配备高效掘进作业、初期支护作业、二衬施工作业三条机械化作业线和高压风、通风、洞内外用电三条辅助作业线，并有排险措施。掘进施工作业线：电动空压机TY-28风钻简易钻孔台架ZL50C侧翻装载机出渣车（挖掘机配合）。初期支护作业线：电动空压机TY-28风钻简易钻孔台架锚固挂网立钢拱架JS750拌和机50喷浆机。二衬施工作业线：JS1000B型搅拌站8方海诺罐车中联HBT60混凝土输送泵二衬模板台车1.2KW插入式振捣器。辅助作业线：空压机集中提供高压风、射流风机配合轴流风机通风以改善洞内空气质量。洞外电力供应、洞内高压进洞、发电机作为补充电源及应急电源、 离心泵抽水、小汽艇排险，管棚钻机进行超前支护。机械设备配置如下表1：
三、机械设备选型与配备
1.开挖机械。根据设计文件和工程实际情况需求，太古西山特大隧道采取新奥法全断面开挖技术，在施工任务繁重，工期要求紧的情况下，项目加大机械、电力等动力投入，采取快循环，大进尺，以加快施工进度。要提高开挖速度，对于钻爆施工，高压风尤为重要。风动机具的风压应保持在0.5Mpa以上。空压机产生的压缩空气的压力一般为0.7～0.8Mpa左右。为保证风动机具的风压，要求风管终端的风压不得小于0.6Mpa，这样通过胶皮管输送至风动机具的工作风压才不小于0.5Mpa。由于洞内空气质量及用电的有限，无法实现多台空压机近掌子面集中供风，因此我们采取洞外集中供风，洞内局部增压的方法以保证高压风的供应。高压风路如下图1所示：
每个掌子面配备一台简易钻孔台架，利用台阶作作业平台，分上中下三层，可同时满足18台TY-28型风钻。每台风钻所使用钻杆长度为4米钻杆，因此每循环爆破在3米以上，打钻平均时间约2.5小时左右。
2.出渣运输机械。根据现场开挖尺度，工程量合理配备出渣运输设备，对于距离较远的掌子面，采取二次倒运，缩短出渣时间，提高开挖效率。每个掌子面配备两辆ZL50C侧翻装载机，8至10辆QC26北方奔驰自卸出渣车进行出渣作业一辆小松PC200挖掘机配合使用，平均出渣时间约3.5小时左右，洞内车辆调头充分利用相应加宽段。
3.初期支护机械。根据围岩程度确定支护，对于岩质较好的水平围岩，使用TY-28风钻对顶部围岩打1.5-2米深孔，装上22mm螺纹钢使之锚固在岩体内以加固围岩；对于岩质较差的围岩采取锚固，挂网，立钢拱架，使用50喷浆机进行锚喷作业，将砂、石、水泥和速凝剂等材料用高速气流输送和喷射到隧洞围岩表面和裂缝中，使其快速凝固起到支护作用。除采用压缩空气作为喷射动力外，也有利用机械抛射原理的喷射机，如混凝土喷射机械手。
4.二衬施工机械。根据设计文件开挖尺度及工期要求，定制多台相应模板台车，每台模板台车配备一台HBT60中联混凝土输送泵，插入式振捣器4个，混凝土运输车4辆，此外另设两部JS1000B型搅拌站对各个面混凝土供应进行集中供应。
5.洞内通风设备。洞内通风使用2*110KW轴流风机压入式通风，通风管置于拱顶，采用软式风筒布通风，具有阻燃、抗静电、抗老化、防霉变的特点。通过风筒布将新鲜空气送入洞内掌子面附近15-20米处，洞内通过22KW射流风机加速洞内空气流动，消除通风死角或易形成不良会风流区段，提高新旧风循环与交替速度。通过以上配置，洞内空气质量有了较大改善。由于隧道过长，远距离通风受限，后期在新增2#竖井增加2*55KW轴流风机通过风筒布将新鲜空气输入洞内，井下用2*55KW轴流风机通过风筒布进行接力输送，以改善洞内通风，效果明显。
6.施工用电设备。由于洞内外大小风机、空压机、电机、照明等大量用电，电力供应是施工的保证，我们根据用电需求大小共投入各种变压器24台，150-500KW发电机10台，另外洞内采用高压进洞、变压器并联、电容补偿柜的无功补偿等为施工顺利进行奠定了基础。
四、结语
通过太古高速特大隧道近三年的施工实践，特别是2011年全年快速施工实践证明，我们的作业线机械设备的选型配套是合理的、正確的，满足的太古高速特大隧道的施工要求。2011年创造了单口日进度15m、单口周进度72m，工程日掘进55米，周进度295米的好成绩。现场机械设备的配套应注意以下几个问题：（1）设备的选型非常重要，要根据现场电力配置选择用电设备的型号，最大档位及相应功率，如果配置不合理，会造成高配低用高耗能的后果。（2）对机械设备及电力线路进行科学合理的布置，变压器尽量靠近洞口，空压机大量集中在洞外且靠近变压器的最佳位置。（3）机械设备日常维修保养必不可少，要加强设备的维修与保养，提高机械设备的有效使用率和使用寿命，尽可能减少因故障而造成停机延误事件。