对铁路隧道机械化施工的探析

对铁路隧道机械化施工的探析

高军1王立军2马建忠2闫志刚2林晓3

1.清华大学土木工程系2.中铁十二局集团内3.沧州渤海石油技术学院

摘要：铁路是现代交通中的重要组成部分，具有较快的运输湿速率和较大的运输能力，是现代人群出行的良好选择。为满足铁路运输的基本需求，铁路建设可能会穿行山区环境，为缩减线路的距离，则需要展开隧道施工。展开对铁路隧道机械化施工的研究，分析具体的铁路隧道机械化配套设施及方案，再对具体施工注意事项进行研究，旨在保障铁路隧道机械化的施工的顺利完成，发挥铁路运输的经济与社会效益。

关键词：铁路；隧道工程；机械化施工；配套

铁路隧道是铁路施工中的重点，且隧道施工易受到围岩环境、施工技术和施工方案等的影响，造成隧道施工质量问题。而且，隧道施工如果选择人工开挖加炮挖的方式，就会造成铁路施工的工期变得非常长，造成铁路建设周期增加，不利于铁路的功能发挥。基于此，本文对铁路隧道机械化施工研究，结合某一具体铁路隧道工程为例，分析具体铁路隧道机械化施工，再分析施工注意事项，内容如下。

1铁路工程概述

为研究铁路隧道的机械化施工，本文结合某一山区铁路为例，对其中某一施工隧道段为例，分析具体的机械化配套设施和施工方案。该隧道全长7081m，出口段为212m，设计出口段为三线车道，其余部分为单线隧道。经过前期有效地质勘测工作，得知周边存在明明显的粉质粘土、页岩和灰岩等，地质环境相对复杂，且围岩等级以IV级围岩为主，隧道易产生围岩失稳、甚至会对隧道施工造成不利影响。为进一步提升隧道施工效率，该铁路工程选择机械化施工。

2铁路隧道机械化配套及施工

铁路隧道施工符合现代铁路建设的基本需求，借助机械化施工可全面推动隧道工程施工效率，减少人为施工失误情况，增强隧道施工安全系数，对推动铁路隧道工程完成具有积极的作用，现结合上述工程基本情况，展开对具体配套及施工的研究，内容如下。

2.1铁路隧道机械化施工配套

现阶段，隧道施工技术的不断完善，各类施工设备逐渐成为施工的关键，常见的隧道机械化设备有三臂凿岩台车、湿喷机械手及多功能作业台、自行液式液压仰拱栈桥、弧形板、钢板止水带定位夹具、混凝土供给车及衬砌车、养护车等，借助这些机械设备，可以行形成不同作业线，这些机械化作业线，可以顺利推动隧道施工完成，在提升隧道施工效率的基础上，可以有效增强隧道施工的安全性。通常情况下，铁路隧道机械化可以分为六个作业线，不同作业线可对不同的机械设备进行运用，且机械化可分为三级配套，本工程选择I级配套机械化施工，故此，对作业线的各个设备进行阐述，详见如下表1。

2.2铁路机械化施工

根据上述的所提及机械设备，本工程展开机械化铁路隧道施工，对各个作业线展开施工，从而保障铁路隧道的顺利完成。

（1）开挖作业线。本工程选择三臂凿岩台车展开施工，为满足隧道需求，本工程选择两台，在配合挖掘机≤0.6m3。选择三臂凿岩台车施工，可完成对隧道测量、钻孔、装药和爆破的整个流程所用时间为3h，较比传统钻机的钻孔效率可以到达56~122%，有效节省开挖时间。由于本工程所处地质环境较为复杂，选择这类开挖作业方式，具体开挖，主要由三臂凿岩台车钻杆定位，再按照一定的倾角推进，有效提升钻孔质量，可明显较少人员操作，在降低施工成本和节省时间的基础上，可增加施工人员的安全系数。此外，其不仅可以完成开挖作业，还可以使用于炮孔加深、超前水平钻等工作，满足开挖作业的基本需求。

（2）装运作业。隧道开挖过程中，会造成大量石碴，为避免对隧道施工，则由机械设备完成装运作业，其中装载机、挖掘机用于石碴的装车，自卸车承担快速出碴的目的，保障掌子面的效果。较比相同施工段的基本情况，本工程在单位作业时间2.5~3h与单位耗油量70~84L，少于传统作业的4~5h，184~230L，差异显著。

（3）锚喷支护作业线。如下图1所示为传统锚喷支护施工的基本工艺。

图1：传统锚喷支护工序图

由此可见，传统锚喷支护施工中，所需工艺较为繁琐，且涉及内容较多容易受到人为因素影响，造成前期支护开裂的情况，严重影响隧道的安全与质量。针对这类情况，本工程运用湿喷机械手（≤20m3/h）用于施工，湿喷机械手具有极高的机械化程度，由2个人对其进行遥控作业，促使施工人员远离受喷工作面，有效降低操作风险，且可以增强施工效率。综合分析湿喷机械手施工作业，可有效达到节约成本的目的。

（4）仰拱与防水作业线。主要运用自行液式液压仰拱栈桥、弧形板、钢板止水带定位夹具，并合理对防水板铺挂车、焊机、止水带等进行运用，可到达隧道仰拱混凝土无缝隙，止水带的位置精确，可使得隧道仰拱美观性高。

（5）衬砌作业线。衬砌主要材料是混凝土材料，故此，自动化拌合站、泵送设备，混凝土运送车和衬砌车、养护车的运用，在全面减少人员操作的基础上，达到提升施工效率的目的，并减少人员风险。

3铁路隧道机械化施工的注意事项

铁路隧道机械化施工，需注意如下内容：

（1）施工机械设备的维护。为减少由机械化设备所造成的施工问题，必须严格实施机械设备维护和检修制度，由专业检修人员，每日对机械设备进行检测检验，及时发现机械设备隐患并处理。

（2）操作人员与作业线协调。机械化流程作业，需具备专业性人才，故此，铁路隧道施工之前，需展开全面、规范的培训工作，增强对具体技术掌握。此外，具体作业线，需合理安排施工工序，保障各项工作线的合理配合。

结束语：

综合分析本工程中机械化配套及施工，可全面推动铁路隧道的施工完成，减少由外界因素造成干扰，减少安全隐患的发生，发挥铁路隧道的功能，推动铁路事业的持续健康发展。

参考文献：

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[2]方明.对于铁路隧道机械化施工的探析[J].低碳世界,2017(15):221-222.

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[4]杨康.铁路隧道机械化施工探究[J].科研,2016(11):00145-00145.