机械化施工配套在高速铁路隧道施工中的应用

刘兵

（中交一公局西北工程有限公司，陕西 西安 710000）

0 引言

为了能够满足人们对于交通出行的质量以及安全要求，相关人员在开展对应的高速铁路隧道工程施工时就应当采取一系列优良的技术来进行施工，通过此类良好的技术来有效地提升整体工程的质量，从而推动行业的良好进步。目前机械化施工配套是一种较为先进的施工技术，但是此类技术在传统的施工过程中存在一定的注意事项，相关人员应当在施工的过程随时注重此类注意事项，以此来提高施工技术的质量以及有效性。本文也就侧重于对当前机械化施工配套在高速铁路隧道施工中的应用进行分析，希望能够帮助到有需要的人。

1 注意事项

为了能够有效地提高当前机械化施工配套在高速铁路隧道施工中的应用效果，相关人员首先需要了解和掌握的一个重要内容就是在施工中所需要注意的一系列事项，只有对此类注意事项进行了了解和掌握才能够方便后续施工过程中避开此类问题，从而确保施工的质量以及效率。在机械化施工配套应用的过程中工作人员需要注意的事项主要有以下几个方面的内容：

第一，对于机械施工设备的选择过程，由于机械化施工配套是一种较为复杂以及繁琐的施工流程，因此在施工的过程中为了能够提高其施工的效率就需要应用到一系列机械设备，若是此类机械设备的质量以及性能不达标那么自然也就无法有效提升施工效率，反而可能带来一系列副作用。因此相关人员首先需要对机械设备进行选择，在选择的过程中应当严格在保障高速铁路隧道机械施工相关要求以及标准的基础之上来选择对应的机械设备，并且根据工程的规模以及数量来确定对应机械设备的数量以及型号[1]。同时还需要根据工程施工的具体情况来分配对应的机械设备，以此来确保机械设备的作用能够达到最大化。第二，在开展施工之前相关工程人员应当先对施工现场的实际情况进行掌握和了解，在传统的部分工程施工过程中工程施工人员在施工之前没能够对施工现场的实际情况进行掌握和了解，在施工的过程中就会存在一些错误的操作，针对于部分较为特殊的地形情况来说此类错误操作可能会导致整体工程出现塌方等一系列情况，若是产生此类情况不仅会拖延了整体工程施工的进度，同时还会对施工人员的生命安全造成威胁。除此之外，相关施工人员也需要对相关机械设备的使用方法进行掌握和了解，若是没能够提前对设备的使用方法进行掌握，那么在实际的运行过程中就可能会出现错误操作，从而无法有效提升整体的施工质量以及效率。第三，对于机械设备的质量把控，对于工程施工来说机械设备的运行质量也将会从很大程度上直接影响和决定了整体的施工效率以及质量，因此在这样的背景之下相关企业中的采购人员也应当在采购设备时按照对应的标准以及规范来进行采购，并且同时也需要对此类机械设备的相关资质以及证明进行检查和判断，若是存在质量不过关的机械设备就需要及时更换以及处理，以此来防止质量不达标的设备进入到施工现场[2]。通过这样一系列的操作能够有效地将整体工程施工的质量进行提升，并且同时也能够确保工程施工的安全性以及稳定性。

2 应用策略

2.1 隧道开挖环节

机械化施工配套在高速铁路隧道工程施工中的应用可以分为几个环节的内容，首先就是针对于隧道开挖的环节进行分析和探讨。隧道开挖环节在整体工程施工中都占据了非常重要的一个部分，在传统的开挖过程中人们所采用的方法基本上都是人工钻爆法。如图1所示。此类方法在应用的过程中所使用的设备基本上都是对应的风洞凿岩机（风动凿岩机），但是此类设备在应用的过程中具备的精度较低，同时施工的效率较低，因此使用此类设备进行隧道开挖所带来的效率以及质量相对来说较为低下。而若是能够在这样的一个环节中使用机械化施工配套的方式来进行开挖那么可以从一定程度上解决此类问题。在应用该技术时相关人员就可以采用全电脑三臂凿岩台车来进行隧道的开挖工作。如图2所示。而其具体的应用措施可以从以下几个方面入手。

图1 钻爆法施工流程

图2 全电脑三臂凿岩台车

首先是可以利用定位与扫描一体式的装置，该装置的主要作用以及目的就是为了能够帮助凿岩台车在工作的过程中准确地进行定位，之后就可以利用电脑来将对应地爆破设计图进行导入，那么相关机械设备在接受到对应的指令以及设计图之后就可以根据其包含的内容来进行钻孔工作，并且由于此类凿岩台车所具备的效率较高，因此在这样一个钻孔的过程中基本上不需要花费太多的人力，以此来实现一个全自动的钻孔效果。在钻孔的过程中其所使用的钻孔角度、位置以及深度等一系列参数都可以通过电脑来进行设置，后续电脑也能够对其进行实时监控，从而对其钻孔压力、速度等参数进行控制，从而不断地对爆破方案进行优化。

全电脑三臂凿岩台车自身也具备了良好的记录、存储3D扫描日志的功能，工作人员可以借助此类参数来对超挖以及欠挖等情况进行观察，后续也能够对此类情况所对应的土石方量进行计算。

2.2 初期支护环节

其次就是对应的初期支护环节，在该环节中同样也可以充分地利用机械化施工配套来进行施工，在开展对应的施工环节之前相关人员首先需要对其使用的机械设备进行选择，一般来说可以选择拱架拼装机或者双臂混凝土湿喷机。如图3所示。

图3 隧道用拱架预拼装台车

在初期支护环节中也分为两个不同的环节，首先是针对于支护环节，在进行该环节的工程施工时相关人员就可以采用对应的拱架拼装机。在传统的施工过程中人们基本上都会采用较为传统的人工配备开挖台车立架施工的方法，此类方法在实际的应用过程中所需要的人力以及资源较多，并且整体的施工过程也需要人工进行干扰和处理，因此整体的施工效率以及质量并不高。而利用拱架拼装机可以从一定程度上解决此类问题[3]。而其在实际应用的过程中首先时需要对其自身进行定位的工作，定位之后就可以通过与之配备的电脑来对断面进行扫描，经过扫描之后就可以根据其实际的情况来选择对应的架立位置。之后机械臂能够自我进行调控以此来对拱架进行精准的拼装工作，拱架连接法兰孔精准定位之后拱架的连接就会形成非常牢固可靠的状态。钢拱架的施工过程相比较于传统的施工来说其所花费的人员可以减少4-5人左右，人员所需要面临的施工安全风险以及劳动强度相比较于传统来说也可以大大降低，整体施工所花费的时间也能够减少50%左右，整体的施工质量大大增加。

其次是对于喷射混凝土环节的应用，在该环节之中则是可以充分地利用双臂混凝土湿喷机，该机械设备相比较于传统的设备来说最为明显的一个优势就是其喷射的速度能够达到50m³/h。在实际的应用中需要配备对应的操作手，而操作手可以通过远程控制的方式来对湿喷机进行控制，在工作的过程中可以随时地对其喷射角度、距离以及速度等进行调整，并且同时也能够对车载液体速凝剂掺量进行调整，那么这样在混凝土喷射的环节中大部分的行为都能够得到控制，从而有效地提高了整体的施工效率以及质量。

3 基于工程特点及岩爆特征的施工方法

为了能够更加有效地提高机械化施工配套与高速铁路隧道工程施工中的应用，相关人员也应当采取对应的方法来进行施工。在实际的施工过程中，相关施工人员需要对施工的实际情况进行调查和分析，同时也需要对岩爆的特征进行分析，而能够同时满足上述两个条件的方法就是采用地质综合分析法。该方法的实际应用步骤为以下几个环节：

首先利用地质调查法，通过地质调查法能够对施工先擦汗给你的掌子面以及附近围岩进行地质的素描，通过素描的方法能够初步对地质的情况进行掌握，其中包括了一系列结构面以及地下水等条件[4]。其次利用加深炮孔的方法来对掌子面前方3m左右尚还未开挖的地区进行分析和调查，以此来进一步确认周边的地质情况。再次是利用地震波反射法来对掌子面前方区域进行深入的调查，通过地震波的作用能够对前方地质情况中是否存在空洞、大型结构以及地下水等情况进行分析和判断。最后通过以上分析的情况来对当前区域内的地质情况进行掌握，综合确认区域内的围岩地质情况。

在这样的一个过程中同样也存在对应的预判别标准。首先是针对于地质调查法，在该方法的实际应用过程中主要是通过了素描的方式来对掌子面以及两侧边墙附近的地质条件进行初步的调查以及分析，并且利用素描来进行绘制，方便观察以及判断[5]。在这样的一个过程中可以对其开挖区域的岩性、风化程度以及地下水情况等一系列条件都进行一个较为清晰的分析和观察，从而判断此类情况的稳定性是否能够达标。其次是对应的加深炮孔法，该方法主要是利用了凿岩台车等一系列机械设备来对开挖工作面附近的地质进行超前勘察的一种技术，一般来说通过合理地应用可以帮助工作人员获取掌子面附近6m左右的地质信息，可以依此提前对此类情况进行计划和分析，从而确保施工的质量和有效性。

4 结语

总而言之，在当前的社会中，为了能够确保人们交通出行的安全性，相关人员必须对高速铁路隧道工程的施工进行优化和完善，采取机械化施工配套的方法来进行结合，通过这样的方式来切实提高整体工程施工的质量以及效率。在未来的发展过程中，此类技术的应用还需要得到不断发展和提升，从而共同推动社会以及行业的良好发展。