隧道工程機械的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

摘要：隨著科技的進步，我國隧道工程的建設日益增多且對工程施工要求也越來越嚴格。為了從根本上提高我國的隧道工程建設，必須實現(xiàn)隧道工程的機械化。將機械化與施工技術(shù)和施工工藝科學的結(jié)合，是隧道工程發(fā)展的必然趨勢，本文主要針對該情況，對隧道工程機械進行了分析，首先介紹了國內(nèi)外常見的集中隧道施工方法，然后結(jié)合實際情況，對常用的隧道工程機械進行了闡述，最后分析了我國隧道工程機械的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：隧道工程；施工方法；工程機械現(xiàn)狀；工程機械發(fā)展

中圖分類號：TU607文獻標識碼：A文章編號：1673-9671-(2012)042-0208-02

當今我國科技與經(jīng)濟高速發(fā)展，機械滲入各個領(lǐng)域，尤其是在隧道工程以及礦山工程中，逐漸的被用于具有危險性的高強度的工作中，成為社會生產(chǎn)生活必不可少的工具。并且新科技、新工藝、新材料的應用促使了我國工程機械的快速發(fā)展，逐步實現(xiàn)了設備自動化以及智能化，提高了施工的效率，降低了成本。本文主要以隧道工程為例，介紹了工程機械的應用與發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和運營的需要，鐵路、公路隧道趨勢是越修越長、越修越寬，技術(shù)越來越難、越復雜。鐵路、公路隧道的修建涉及到結(jié)構(gòu)、防排水、巖土、地質(zhì)、地下水、空氣動力、光學、消防、交通工程、自動控制、環(huán)境保護、工程機構(gòu)等多種學科，是綜合復合技術(shù)，需要多學科進行聯(lián)合研究、進行攻關(guān)。目前，我國鐵路、公路隧道修筑技術(shù)已有長足的發(fā)展，對圍巖動態(tài)量測反饋分析技術(shù)，組合式通風技術(shù)，運營交通簡易監(jiān)控技術(shù)，新型防水、排水、堵水技術(shù)，圍巖穩(wěn)定技術(shù)，支護及襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)等都有許多成功實例，其中大部分成果已處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，還有一些成果已達到國際先進水平。在大規(guī)模的建設過程中，國內(nèi)隧道建設也暴露出一些不足。

1隧道工程施工方法

1.1鉆爆法隧道施工

在鉆爆法施工中主要的施工流程為開挖、鑿孔及爆破；在工作過程中，要注意支護、通風照明、防塵等?，F(xiàn)階段的鉆爆法隧道施工主要采用了新奧法支護、錨噴支護和光面控制爆破，主要采用的機械有：

1）鑿巖機械?，F(xiàn)在的工程機械已經(jīng)逐漸的步入了液壓化，而且技術(shù)趨于成熟。高科技使用到鑿巖工程機械中，例如氣動鑿巖機的基礎(chǔ)理論、測試技術(shù)的采用，大大的提高了工程機械的性能；現(xiàn)代波動力學、減振、消聲和新材料應用，通過改變活塞的幾何形狀，達到最優(yōu)能量傳遞的效果，采取擴大活塞直徑等措施，提高了機械的沖擊頻率以及零件的使用壽命。

2）裝渣及運輸機械。在隧道工程施工中，工程中出渣作業(yè)占了整個掘進作業(yè)循環(huán)時間的40%，因此對裝渣及運輸機械的選用是提高掘進工作的重點。

為了滿足現(xiàn)在隧道工程的施工要求，適應大斷面和全斷面開挖的需要，裝渣機械正發(fā)展高效連續(xù)裝碴和無軌運輸設備，主要有立爪、蟹爪及立蟹爪裝碴機、正裝側(cè)卸式裝載機。

國外的先進運輸機械和牽引設備正由有軌向無軌發(fā)展，通過隧道裝渣系統(tǒng)實現(xiàn)快速施工，提高了工作效率。我國的隧道施工機械發(fā)展較國外還不是很成熟，主要的運輸車輛有斗車、斗式列車，槽式、梭式礦車，梭式汽車、自卸汽車和膠帶輸送機等。

1.2現(xiàn)代盾構(gòu)掘進施工

在現(xiàn)代盾構(gòu)掘進隧道施工中，主要采用的工程機械是盾構(gòu)掘進機械。該機械具有一個可以移動的鋼結(jié)構(gòu)外殼（盾殼），內(nèi)裝有開挖、排土、拼裝和推進等機械裝置，采用了液壓、機電控制、測控等技術(shù)，實現(xiàn)了開挖、支護、襯砌等多種作業(yè)的一體化施工，在歐美等國被廣泛的使用，其中以德國、美國、日本技術(shù)的盾構(gòu)掘進機械最為先進。

1.3隧道聯(lián)合掘進施工

隧道聯(lián)合掘進施工作為一項比較先進的施工技術(shù)在國外被廣泛的使用，且技術(shù)也比較成熟，但是在我國該項技術(shù)還沒有得到推廣。該種施工方法主要采用的工程機械式隧道聯(lián)合掘進機，采用高壓水電和流技術(shù)，不僅提高了機械破巖的能力，而且降低了費用，而且該工程機械具有極高的機械性，便于自動化操作，擴大了掘進機的使用范圍和使用效率

2隧道工程機械現(xiàn)狀

在隧道隧道工程施工中，主要有鉆爆法、現(xiàn)代盾構(gòu)掘進法以及隧道聯(lián)合掘進法三種施工方法。結(jié)合我國的隧道工程施工情況以及施工方法的考量，本文主要介紹現(xiàn)階段隧道施工中，常用的意大利C6鉆機以及小松WA380裝載機。

2.1意大利C6鉆機

1）意大利C6鉆機介紹。意大利C6鉆機，即CASAGRANDEC6是一臺多功能全液壓履帶式鉆機，該工程機械可用于土層、粘土層、砂石層、巖石層和含水層等各類不同地質(zhì)進行錨桿、錨索、硬巖破碎、地質(zhì)鉆探、雙管鉆進、注漿加固操作，以及地下微型樁等深孔的回轉(zhuǎn)沖擊和常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆進操作。該機械適用范圍廣，例如可用于邊坡支護、微型擠壓樁、硬巖破碎、雙管鉆進等旋噴，尤其可以用于深孔地質(zhì)鉆探。該工程機械自身配備了專用的分析軟件，能夠獲取隧道前方的準確的圍巖狀況，并經(jīng)過安全性等分析確定合適的施工方案。與傳統(tǒng)的鉆機相比，意大利C6鉆機具有很好的自動化能力，較好的環(huán)境適應力以及廣闊的使用范圍，并且該機械鉆孔具有深度大，精度高，穩(wěn)定性強的特點。

2）意大利C6鉆機的特性。①適用性。由于C6鉆機采用T12006V型的大功率動力頭，其機械的轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，并且設置了高、低速檔，可以單獨的控制轉(zhuǎn)速，滿足了在施工過程中，對于機械不同轉(zhuǎn)速的需求；機械具備的搭載液壓沖擊錘，滿足了施工過程中破碎硬巖的需求；而且該機械可與電腦系統(tǒng)搭載，能夠準確的完成監(jiān)控鉆進深度、注漿壓力，液壓系統(tǒng)流量以及動力頭扭矩等的測量工作，能將測量的數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，同時進行同步記錄，便于了工作人員對隧道施工的了解和決策。該設備具有很好的可擴展性，可打載水泵、泡沫泵、注油器等輔助裝置，實現(xiàn)工作隧道的高效率施工；②高效性。意大利C6鉆機的鉆架主要是有液壓油缸控制，鉆架前部配有液壓伸縮式插塊定位機構(gòu)，且在底盤配置了四個穩(wěn)定的支腿，這些特點使得C6鉆機具有很好的靈活性、較大的鉆進角度、較好的地面高差適應性以及較好的鉆孔精度。鉆架的是高強度箱型結(jié)構(gòu)，動力頭在鉆架上的有效行程為4米，而且動力頭配置看側(cè)移裝置，這些技術(shù)的采用，降低了鉆進施工時的換桿次數(shù)，和節(jié)約了定位調(diào)整時間，大大的提高了工作效率。

2.2小松WA380裝載機

在隧道施工中，小松WA380裝載機是比較常用的工程機械

之一。

1）工作性能好。該機械具有較好的工作性能，采用2級液壓系統(tǒng)，在卸料時，動臂舉升過程中，工作裝置的油量增加提高舉升速度；在進行挖掘、裝載工作時，工作裝置油量減少，減少的功率分配到驅(qū)動輪，提高牽引力，實現(xiàn)了裝載工作的高效完成。該機械具有較強的裝載能力以及較大的卸載高度。其提高最大鉸接銷高度達到了4#8198;095毫米，使卸載高度增加，增強了高裝載性，使裝載作業(yè)空間更充分，能夠輕易的完成卸料與堆垅作業(yè)。具較強的裝載能力以及較大的卸載高度。

2）操作簡易。該工程機械具有較好的操作性，工作裝置采用PPC閥實現(xiàn)控制，PPC閥安裝在工作裝置控制桿底部，通過連桿與控制桿連接。因此工作人員在操作控制桿的過程中，操作力輕，行程短，提高了操作性。而且沒有軟軸進行連接，提高了可靠性。該機械使用了電磁式變速箱控制桿，將磁鐵安裝于變速箱控制桿底部，隨著控制桿的操作一起移動，霍爾IC安裝于控制開關(guān)內(nèi)集成電路板頂端，與控制桿前后進、速度段處磁鐵的位置相對應，共配有七個（F、N、R、1速、2速、3速、4速），在操縱控制桿時，磁信號通過磁鐵與控制開關(guān)的間隙及開關(guān)箱傳到集成電路轉(zhuǎn)化為電信號，不用接觸可向變速箱控制閥傳遞電信號，提高了操作性。

3隧道工程機械發(fā)展趨勢

3.1工程機械的自動化與智能化

隨著計算機網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，人們開始逐漸的研究利用機械車載計算機輔助土方作業(yè)系統(tǒng)技術(shù)。主要是通過研究土方機械動力學控制系統(tǒng)，對工程機械的各工作參數(shù)進行監(jiān)測，其中主要利用電子計算機技術(shù)，將土方機械的作業(yè)工況、作業(yè)介質(zhì)和機器狀況進行情況進行分析并反饋給操作人員，讓工作人員能夠及時的了解施工狀況并且做出及時的處理，工程機械中自帶的分析和決策程序是工程機械自動化和智能化實現(xiàn)的關(guān)鍵。

3.2工程機械的成套化與系統(tǒng)化

成套化和系統(tǒng)化是工程機械發(fā)展的主要趨勢和必然趨勢。國外許多著名大公司已逐步實現(xiàn)了其產(chǎn)品系列化進程。形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。

與此同時，產(chǎn)品能夠通過中央控制室的控制，實現(xiàn)機械各個部分的有機結(jié)合和施工工作的協(xié)調(diào)配合。

總而言之，我國的隧道工程機械水平還比較低，與國外發(fā)達國家有很大的一段距離。我們在引進國外先進技術(shù)的同時，要注意及時研制與最新施工方法相適應的新型隧道機械，解決我國隧道施工中的難題，促進我國隧道施工的發(fā)展。

參考文獻

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