浅谈铁路隧道机械化施工技术

浅谈铁路隧道机械化施工技术

高鑫鑫

中铁一局集团第五工程有限公司 陕西宝鸡721006

摘要：铁路隧道工程作为一项巨大的工程，其建设周期长，劳动强度大，传统的人工开挖方法已经无法满足现代建设的要求。而机械化施工技术的出现则大大提升了施工效率，降低了施工成本，提高了工程质量和安全性。在隧道工程施工进度有着重要的作用，其中，应用现代的隧道机械，可自动完成钻掘、支护和出土等环节，大幅度降低了劳动强度和人力消耗；同时，机械化施工也较传统人工施工方法在施工安全和环境保护方面有了明显的提升。 综上所述，随着机械化施工技术的不断推广和应用，铁路隧道施工将逐步实现从人工操作到机械化的转变，促进了现代建设施工行业的发展。

关键词：机械化施工；施工技术；隧道机械；施工质量

   引言

铁路隧道工程是一项巨大的工程，其建设周期长、劳动强度大，而传统的人工开挖方法已经无法满足现代建设的要求。为此，机械化施工技术的出现极大地提升了施工效率、降低了施工成本，同时提高了工程质量和安全性。本文旨在探讨铁路隧道机械化施工技术的应用和优势，为随着机械化施工技术的不断推广和应用，促进现代建设施工行业的发展提供参考依据。

1、铁路隧道机械化施工技术概述

铁路隧道机械化施工技术是利用机械化设备和技术完成隧道工程建设的一种施工方式，主要包括隧道掘进、支护、二衬浇筑等环节。随着建筑技术的不断发展和机械化设备的不断升级，铁路隧道机械化施工技术的种类和应用也在不断丰富和拓展。

1.1. 隧道机械的种类和性能

隧道机械化施工机械主要包括全电脑三臂凿岩台、拱架安装机、数字锚杆台车、喷浆机、自行液压仰拱栈桥、衬砌台车等。以最具代表性的三臂凿岩台车为例，如瑞典生产的阿特拉斯三臂凿岩台车，其拥有自动探钻功能，而且伸缩臂定位有操作员控制，能钻取45～64mm、6.1m深的孔洞，且三臂凿岩台车钻孔速度快，在一般围岩地带，只需3分钟就能钻一个3.5m长的孔。三臂台车定位时可通过3D扫描仪或全站仪实现凿岩台车在隧道内的整机定位，且凿岩台车可以通电脑预先接收由办公室电脑设计完成的炮眼施工设计图，不需要人工放线来定位机械，减少了操作时间，凿岩台车定位完成后，打孔、掘进等高风险作业全部由机器施工完成，替代了传统的人工钻爆方法，减少了施工风险，提高施工质量，大幅度降低了人工劳动力，而且加快了施工进度。

1.2机械化施工技术的发展历程和应用现状

机械化施工技术在铁路隧道工程中的应用是近几十年来的新兴技术。在传统的隧道开挖工艺中，人工开挖和爆破是主要方式。由于人工开挖的速度较慢，耗时较长，并且存在安全隐患和精度问题，难以满足当今铁路隧道建设中的各种要求，而采用机械化施工技术能够有效应对这些问题。

目前，机械化施工技术已被广泛应用于铁路隧道工程建设中。例如，中国铁路高速线路中，已有许多隧道采用机械化施工技术，例如正在修建的宜兴铁路万家山隧道、长岗岭隧道等，均采用了先进的隧道机械设备，施工效率和质量得到了明显提升。铁路隧道建设领域的先进技术和设备也在不断发展和应用，随着机械化技术的快速普及和推广，隧道工程建设施工的效率和质量将得到更好的保证。
2：机械化施工技术的优点

隧道机械化施工技术不仅可以提高施工效率，同时也能够降低施工成本，提高施工质量和施工安全性。

2.1. 施工效率提高

采用隧道机械施工设备，机械化施工配套全电脑三臂凿岩台车、混凝土湿喷台车、钢架安装台车、自行式仰拱栈桥、防水板钢筋作业台车、衬砌模板台车、沟槽模板台车等大型机械化工装设备。采用了超前预加固、精准钻孔、光面爆破、涨壳式锚杆加固、拱架安装台车支护、湿喷台车喷混凝土和衬砌施工成套技术等多项配套新工艺、新技术，实现了隧道施工的全工序机械化作业。在施工进度上具有明显优势。与传统人工开挖方式相比，隧道机械设备施工更加快速、高效，能够更加精准地控制坑壁稳定性和施工现场的人员安全。此外，隧道机械施工设备还可在大幅度提高施工效率的同时，减少人力投入，降低了人员劳动强度，能够减少施工时间和人员消耗，实现资源的有效利用。

2.2. 施工质量提高

隧道工程质量的优劣关系到整个建设项目的成败，隧道机械化施工技术可保证隧道施工的质量和精度，有效地提高了施工质量。隧道机械设备能够自动完成钻掘、支护和出土等环节，规避了传统人工开挖中由于技术工艺和施工工人水平等方面所导致的难以避免的施工质量问题，同时可大幅度降低不同施工人员之间由于技术熟悉程度和文化背景的差异等引起的质量问题风险.

2.3. 施工成本降低

隧道机械化施工技术可以在提高施工质量的前提下降低施工成本，为建筑企业节约成本带来了极大的帮助。相对于传统手工挖掘施工，隧道机械施工在取土、衬砌、支撑钢板、桁架和道床等使用材料方面，均可大量减少并达到节约施工人力和材料成本的效果，为投资方节约了诸多成本。

2.4. 施工安全性提高

隧道机械施工，可以有效降低施工人员和设备在施工现场运行时的风险。隧道机械设备在进行掘进、支护、衬砌浇筑等工作时，能够替代人工完成施工，减少了施工中暴露的风险。

3：机械化施工技术的实际应用和效果

机械化施工技术在铁路隧道工程中已有广泛的应用，其实际效果也得到了业内的一致认可。本部分将针对目前机械化施工技术在隧道工程中的实际应用和效果进行介绍和分析。

宜兴高铁联络线-万家山隧道

万家山隧道全长12841m，属于特长隧道工程，万家山隧道位于中低山区，隧道围岩主要为花岗闪长岩，隧道主要不良地质为危岩落石、高地应力、高温、和放射性等，隧道施工风险高，隧道以Ⅱ、Ⅲ级围岩为主，占比96.4%，其中Ⅱ级围岩9175m，占比71.4%；Ⅲ级围岩3200m，占比24.9%； Ⅳ级围岩375m，占比2.9%；Ⅴ级围岩91m，占比0.7%。该隧道以机械化配套施工工法为基础，从工装选型、配套着手，建立隧道机械化施工“一洞五线”、“一法三配套”的新型施工组织模式施工进度快、施工效率高一洞五线：即建立隧道机械化大断面法施工超前支护、开挖、初期支护、衬砌、水电槽五条施工作业线。一法三配套，即大断面机械化施工工法、工装配套、人员配套、制度配套。各工序配备专业工装并进行错缝、间歇式作业，形成成套作业流程工序作业线。机械化施工技术也在宜兴高铁的建设中得到了充分的验证。通过对万家山隧道机械化施工的实际效果进行观察和数据统计，施工效率相较传统做法提高了1.8倍以上，施工质量、进度大幅提高。

4：结束语

随着社会的快速发展和交通运输潜力的不断释放，铁路交通规模和运输压力不断增加。铁路隧道工程作为铁路建设的重要组成部分，机械化施工技术的应用和发展为其注入了新的动力。机械化施工技术具有施工效率高、施工质量好、施工成本低、施工安全等优势，在现实工程案例中得到了验证。但其应用和推广需考虑隧道工程的实际环境和要求，对设备进行优化和升级，同时加强人才培训和认证，提升技术人员的素质和技能水平。未来，机械化施工技术在铁路隧道工程中的应用将得到进一步扩展和提升，成为铁路建设的重要支撑技术。相信随着技术不断进步和创新，铁路隧道机械化施工技术将得到进一步优化和发展。

参考文献：

[1] 中国铁路总公司.Q/CR 9604高速铁路隧道工程施工技术规程[S].北京,中国铁道出版社,2015.

[2]中国国家铁路集团有限公司. Q/CR 9575-2021铁路隧道机械化全断面设计施工指南[P].北京, 中国铁道出版社,2021.