隧道施工机械标准化的必要性

隧道施工机械标准化的必要性

李东超 熊江华

中交一公局海威工程建设有限公司汶马高速 15标项目，四川 610000

摘要:随着科学、技术、经济条件的改善，我国隧道施工机械化水平不断提高。在隧道施工中，机械化发展是重要方向。机械化作业不但能够提升施工效率，缩减工程工期，确保施工人员的生命安全，而且可以保证施工质量，提高建设效益。文章以隧道施工机械化为研究对象，对实现其标准化进行探讨，以进一步提高隧道施工机械化水平，促进隧道施工机械朝着更加规范、标准的方向发展。

关键词：隧道施工 机械化 标准化

1 隧道施工机械标准化的必要性分析

1.1 满足隧道建设的要求

关于隧道施工安全的相关条例中，有对现场作业人数、掘进施工机械化作业的具体要求。其中表明了隧道施工机械化的需求，并严令不能超员进行隧道施工。随着隧道施工机械化的发展，如果施工中不能达到标准化，将无法有力推动隧道工程建设的进程。

1.2 满足施工现场的需要

隧道施工具有环境复杂、技术要求高的特点，采用不规范的机械设备很容易造成工艺不符合设计要求，降低施工质量，从而给施工带来安全隐患及工期延误。通过隧道施工机械标准化建设，可以规范施工现场机械的应用，进而保证机械设备切实高效利用，为隧道建设的质量安全做出贡献，实现现代化的隧道工程施工。

隧道施工机械的标准化可以规范生产活动和技术标准，引导隧道施工建设稳定的推进，推动建立最佳秩序，促进各施工环节的相互协调和配合。例如，钢拱架支护为目前隧道施工中不可或缺的一个环节，特别是对于松软破碎严重的围岩，其稳定性差，开挖后要求早期支护具有较大的刚度，以阻止围岩的过度变形的施工工程。

1.3 满足施工安全的需要

近几年，我国的隧道工程建设的规模逐渐扩大，相应的施工中的技术要求和难度逐渐增加，给安全生产提出了较高的要求，并带来严峻的考验。因此，人们越来越高度重视隧道施工建设的各种施工技术，而运用机械化施工模式非常符合生产要求，可以提升施工水平，加快工程建设，确保生产安全。相对于传统人工小湿喷作业，采用喷射机械手极大地减少作业面的人数，由原来6~8人小湿喷作业人员减为2~3人的湿喷机械手工作人员;同时，施工人员远离喷射面遥控作业，为施工人员提供了一个相对良好的作业环境，降低了施工风险，保障了施工人员的安全。

1.4 满足施工质量的需要

标准与质量具有紧密的相关性，质量缺少了标准无法实现，质量需要依据标准来把控，标准存在的意义就是为了质量，在标准的执行下实现更高的质量结果。标准化就是要对设备质量进行规范，采取全面管理措施使机械设备的利用在受控范围内。具体的湿喷机械手能有效地提高混凝土的密实度、强度、抗渗性能等，但是如果没有设立湿喷机械手标准，就不能对市场上的机械手质量进行控制，就可能导致劣质的产品应用到隧道施工工程中，当然也就不能提高隧道工程施工质量。

2 隧道施工机械化配套技术

2.1 湿喷机械手

利用湿喷机械手作为喷浆专用设备，能够显著提高现场的喷湿能力。将喷湿机械手与现场喷湿工艺相结合，凸显了多方面的优势：①可以实现对混凝土质地的优化，强化密度性、提高抗压性、抗剪性、抗渗性。改变传统施工容易出现的缺陷，减少后期的施工质量隐患。②能够大幅度减少施工产生灰尘，施工人员能够通过远程遥控进行作业，从而规避施工风险的出现。③与传统的人工操作相比较，湿喷机械手的应用对于提升作业效率、降低人工劳动轻度、控制成本有着重要意义。

在新奥法施工中，为保证作为承载主体的结果为围岩、初期支护，需要提升隧道初期支护的强度及稳定性，此时需要结合使用湿喷工艺，借助湿喷机械设备，保证湿喷能力达到15m3/h。

2.2 自行式仰拱长栈桥

要想规避隧道施工中仰拱及填充层施工发生接缝问题，需要确保各填层的质量、提高混凝土的综合性能，应当控制全线隧道仰拱一次性捡底不低于24m，综合考虑模筑衬砌台车长度合理计划仰拱及填充层分段距离，一般而言，一次浇筑长度在9～12m。

采用自行式仰拱长栈桥技术的意义在于：①能够促进多施工工序同步作业，推进建设进程，降低劳动强度，降低施工成本。②为隧道基底一次捡底长度达标提供保障，减少运营过程中发生隧道基底渗水、掏空等几率。③增多一次浇筑长度，避免混凝土环向接缝的出现，提高底部结构的整体性能。

2.3 二次衬砌台车工装设备

（1）二次衬砌浇筑时效率通常不高，存在频繁更换注料口、施工冷缝等问题，针对这一状况可以采用分流槽解来解决。通过浇筑相关布料，促使混凝土滑槽入模，从而实现浇筑过程高效化。分流槽布料设备的合理利用，一方面可以实现大分流槽在拱顶结合分料筒，进而高效运用同层窗口，减少由于采用传统浇筑方法存在布料集中的问题，有效缓解了混凝土离析现象的出现；另一方面，由于传统浇筑导管的过程相对繁琐、零碎，这一方式可以避免发生堵管问题。这一方式的采用能够促进混凝土浇筑实现连续性，降低施工冷缝，从而提高混凝土的浇筑效果。

（2）具体过程中需要防止二次衬砌拱顶发生脱空现象，基于此可以借助工装改造技术来优化改进衬砌台车，在顶端提前设置注浆孔，通过注浆孔进行注浆作业，混凝土初凝结束，可实施拱顶带模灌浆操作。

2.4 自动定位安全预警系统

（1）此系统是基于无线射频技术而实现的，具体应用优势为：能够实时掌握隧道内施工人员的数据，并准确记录；全面记录危险或特定区域的位置、人员、工作时间等信息，并通过计算机来显示出来；能够结合相关预警数据发挥安全报警的作用；可以为相关工作人员提供详细的数据查询，提高日常管理的信息化水平。

（2）在安全控制过程中采用无线射频技术对系统进行实时定位，并依据此功能进行安全预警。这一系统会结合接收器数据实时了解隧道施工的人员数量、施工情况等。然后有线关联到计算系统，将安全帽上标识卡数据通过显示屏、通讯接口等传入值班室内。运作时，应当关注接收器间距问题，进行合理控制，从而保证信号畅通。

3 隧道施工机械标准化的实现

一般而言，用于隧道施工的机械方法有钻爆法和掘进机法，应用较为广泛的为钻爆法。针对相应的施工机械配套设备选用，相关部门需要结合隧道工程的实际规模、地质条件、工程工期、成本目标等方面，在准确把握好机械的规格型号、性能等关键数据后，进行科学选用。同时，为了促进隧道施工平稳、安全、高效的实施，还需尽可能采用相对先进的机械配套设施，为隧道施工机械标准化目标的实现奠定基础。

（1）在实现隧道施工机械标准化的过程中，要着重关注设备质量问题，如果设备存在质量隐患，将很大程度上制约施工机械标准化目标的实现，进而对隧道建设的质量安全造成严重影响。所以，在选用隧道施工机械的过程中，要严格控制机械的本质质量，保证机械运行的安全可靠性。施工机械进入到隧道施工现场，需要由专职人员进行详细检验，排查设备的安全隐患或故障问题，杜绝隧道施工机械带病作业；正式施工前，开展设备调试运行工作，记录设备运行情况，确保机械设备在施工中保持良好的运行状态。

（2）施工部门在配置隧道施工机械过程中，不应局限于眼前利益，要立足长远发展来考虑，根据隧道施工的实际特点，配置适用性较强、运行效率较高的机械设备，如此不但可以降低隧道施工机械标准化实现过程中的成本，还有利于提高整体经济收益。

（3）科学技术在不断发展，施工机械设备更新速度很快，然而隧道施工人员对先进设备的操作还不够了解，掌握能力跟不上设备的更新速度，再加上项目施工人员的文化素质有限，实际施工中容易出现安全事故，所以在实现隧道施工机械标准化的过程中，不能完全按照标准越高越好的原则来选择隧道施工配套设备，需要根据隧道工程的具体情况，选择稳妥的施工机械配套方案，以确保施工机械的最大化利用，并避免发生安全事故。

（4）施工部门在配备隧道施工机械的过程中，还需考虑机械的技术性以及经济性。具体而言，要综合考虑机械设备的生产效率、购置价格、维修需求、售后服务以及可操作性等，以保证整体施工质量的同时，实现经济效益。在经济性指标中，机械台班及单价是重要衡量标准，由于隧道施工机械会产生相应的损耗及运行成本，他们与总体投资成正比，另外，还会产生折旧费用、保养费用等。在前期阶段的决策过程中，虽然投入较大比例的机械化设备及配套技术，然而后期会获取较为理想的收益，分摊到施工工程量中的总体投资较少。

（5）实现施工机械标准化过程中，隧道机械施工的配套设备必须满足施工计划以及整体进度要求，因此施工部门应当在确保开挖主线作业顺利进行的同时，根据地质超前预报-运输-支护-通风等相关程序配套设备，从而保证不同作业线能够顺利开工。

（6）在实现标准化的过程中，设备维护管理环节不可忽视。对隧道施工机械进行良好检修与维护，是确保隧道施工顺利实现、推进工程进度、提高整体效益的重要一环。这是因为，一方面隧道施工机械多数处于地下的复杂环境下，受到环境影响会出现一些故障问题，另一方面随着隧道施工的推进，设备磨损现象较为严重，如果不能对设备进行有效维护和保养，将造成设备故障频发，制约隧道施工技术的有效应用，甚至出现安全事故，对实现隧道机械标准化是十分不利的。为了确保标准化目标的实现，需加强对隧道机械设备的维护管理，相关人员需要基于隧道施工的现实情况制定一套完备的设备管理机制，将设备定期检查、检测工作与设备管理相结合，以提升隧道机械设备的利用率和质量，促进隧道建设有序进行。

4 结语

综上所述，施工机械在隧道施工的的地位越来越重要，在隧道工程中要加快机械标准化建设，结合施工现场的实际状况，配备先进的机械设备以及配套技术，从而确保整体施工安全、顺利，进而提升效率。

参考文献

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