特長公路隧道單頭快速掘進施工技術(shù)研究

楊曉鋒

（天津大港油田集團工程建設(shè)有限責(zé)任公司，天津 300272）

現(xiàn)階段，在對特長公路隧道進行施工的過程中多采用新奧法，施工工作結(jié)束之后，通過無軌運輸?shù)姆绞綄⑼猎\至垃圾處理區(qū)域。這種施工方式的機械化水平相對較弱，施工速度慢，存在較多的事故隱患，施工后會對環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。而使用單頭快速掘進施工技術(shù)，在施工過程中主要采用三臂鑿巖車、自行式液壓仰拱棧橋、防水板臺車等設(shè)備，在減少作業(yè)人數(shù)的同時，能夠有效控制施工對環(huán)境帶來的不利影響，從整體的角度出發(fā)，保證施工效益。

1 特長公路隧道施工過程中單頭快速掘進施工技術(shù)的應(yīng)用意義

在對特長公路隧道進行開掘的過程中，使用單頭快速掘進施工技術(shù)具有非常好的施工效果：（1）從施工隊伍的角度來看，隧道掌子面施工人數(shù)大大減少，工人的勞動強度大幅度降低；（2）從施工環(huán)境的角度來看，洞內(nèi)的作業(yè)環(huán)境得到了大幅度的改善，粉塵污染、噪聲污染的問題得到了有效解決，有效提升了施工作業(yè)過程中的安全度，工人出現(xiàn)職業(yè)病問題的概率大幅度減少，施工過程更體現(xiàn)人性化的理念[1]；（3）從施工質(zhì)量的角度來看，混凝土密實度大幅度提升，為最終的施工質(zhì)量提供了充足的保障；（4）從施工全過程的角度來看，單頭快速掘進設(shè)備配備了完善的監(jiān)控系統(tǒng)，能夠達(dá)到24h對隧道內(nèi)情況進行監(jiān)控的目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)問題可以第一時間尋找解決方案，最大限度地保障施工人員的安全。

2 單頭快速掘進技術(shù)的內(nèi)涵

2.1 單頭快速掘進技術(shù)的適用范圍

在使用單頭快速掘進技術(shù)對特長公路隧道進行施工的過程中，若公路隧道的長度小于3km，則不適用于這項技術(shù)。單頭快速掘進技術(shù)在大于3km的公路隧道施工中具有十分明顯的優(yōu)勢，但是對于小于3km的公路隧道進行施工則無法體現(xiàn)其基本優(yōu)勢。除此之外，對施工進度和施工質(zhì)量均有較高要求的隧道以及施工環(huán)境相對復(fù)雜的隧道，也可以嘗試使用單頭快速掘進技術(shù)[2]。

2.2 單頭快速掘進技術(shù)的工作原理

在隧道施工環(huán)境復(fù)雜、長度較長的情況下，通過超前地質(zhì)鉆機能夠提前獲得地質(zhì)情報，施工過程中實現(xiàn)鉆注一體化，尤其是在對復(fù)雜巖層進行施工的過程中，具有十分明顯的優(yōu)勢。通過有效分析鉆孔數(shù)據(jù)能夠高質(zhì)量地預(yù)測未開挖區(qū)域的地質(zhì)情況，進而最大限度地保障施工過程的安全度[3]。從基本原理的角度而言，單頭快速掘進技術(shù)的主要工具是三壁鑿巖車，其主要作用是鉆眼、測量和裝藥，能夠最大限度地避免隧道施工給周圍巖層帶來的擾動。在此基礎(chǔ)上，可使用車載式濕噴機械手對施工環(huán)境進行優(yōu)化，有效解決施工現(xiàn)場的粉塵問題。

自行式液壓仰拱棧橋是施工過程中的另外一項重要設(shè)備，其主要起輔助作用，這項設(shè)備能夠自動行走，在仰拱施工環(huán)節(jié)中應(yīng)用十分普遍，通過機電一體化技術(shù)達(dá)到一次完成仰拱混凝土澆筑工作的目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，使仰拱能夠具有較強的整體性，避免工程質(zhì)量受到影響。

防水板臺車的主要作用是對隧道鋼筋網(wǎng)進行施工，使施工人員的勞動強度大幅度降低，在此過程中，有效提升整體的施工效益，提升防水板的掛設(shè)速度。在防水板臺車工作的基礎(chǔ)上，二襯臺車會隨時跟隨，使施工質(zhì)量能夠得到最大限度的保證。與此同時，通過建立網(wǎng)上監(jiān)控系統(tǒng)，有效避免隧道內(nèi)有害氣體超標(biāo)的問題，全面監(jiān)控隧道內(nèi)存在的地質(zhì)隱患，真正達(dá)到信息化施工的目的，在此基礎(chǔ)上，全面保障施工人員的安全，避免工程事故問題的發(fā)生。

3 單頭快速掘進技術(shù)的施工流程

3.1 三臂鑿巖車運行過程中的技術(shù)要點

在正式開始對特長公路隧道進行施工之前，需要做好檢查工作，具體包括空壓機、泵的工作情況，接頭和各個管路是否存在漏油、漏氣或漏水的問題，保證控制儀表及控制裝置能夠正常工作。正式開始行走之前，需要先將升降平臺的高度調(diào)低，與滑動工作臺保持平齊，將臂架縮回，鑿巖機只需要保持在始動位置即可，將支腿縮回，確保三臂鑿巖車能夠正常行走。三臂鑿巖車正式開始行走之前，先觀察場地周圍的情況，保證三臂鑿巖活動范圍無人逗留，不存在障礙物，在此基礎(chǔ)上，操作人員發(fā)出指示信號，指揮三臂鑿巖車活動。

三臂鑿巖車在開展鉆眼工作的過程中，鉆眼坡度和鉆眼角度是兩項重要的內(nèi)容，掌子面附近的坡度控制線，在確定坡度控制線的前提下，在下方位置需要提前確定中心位置，坡度控制線的分布情況如表1所示。

除此之外，鉆眼的位置也需要有工作人員提前確定，布孔的位置要在中心線確定的前提下，以中心線為參照設(shè)置，位置設(shè)置要保證精確性。在未設(shè)置布孔位置的前提下，嚴(yán)禁開孔施工，防止整體隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性受到影響。

表1 掌子面附近坡度控制線的分布情況 單位：條

三臂鑿巖車的活動要保證平穩(wěn)，在出現(xiàn)緊急情況的時候要最大限度地避免意外事故的發(fā)生，尤其是在上下坡的過程中要特別注意[4]。由于三臂鑿巖車長度較長，因此轉(zhuǎn)向的過程中非常容易發(fā)生意外，技術(shù)人員需要慎重操作。液壓油溫需要控制在70℃以下，一旦液壓油溫超過70℃，需要第一時間使三臂鑿巖車停止工作。連接水管之前，先采用技術(shù)手段排除管內(nèi)的塵埃，將供電裝置與絕緣電纜線連接到一起。在對升降平臺進行操作的過程中以及鑿巖工作的開展過程中，先張開三臂鑿巖車的支腿，將機體固定，避免導(dǎo)桿和臂在工作的過程中遭到破壞。在臂需要移動的情況下，先將導(dǎo)桿退回，使工作面與頂點分開，避免兩者發(fā)生碰撞，損壞油管。臂在實際移動的過程中，要做到遠(yuǎn)離軟管，避免發(fā)生相互纏繞的問題。升降平臺移動的過程中需要提前提醒相關(guān)工作人員注意，防止發(fā)生事故。運轉(zhuǎn)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)漏油問題，三臂鑿巖車需要第一時間停止工作。

3.2 自行式液壓仰拱棧橋安裝過程中的技術(shù)要點

棧橋安裝工作結(jié)束之后，要使鋼軌與前后車輪之間保持一定距離，距離需要控制在5cm左右，前支腿和后支腿同時接觸地面，在此基礎(chǔ)上，對后坡橋、前坡橋、過渡橋的情況進行檢查，保證橋板墊實。在此過程中，各類車輛均可通行，為橋下仰拱作業(yè)做好充足的準(zhǔn)備，但是需要注意鋼軌和前車輪后，車輪之間的距離要保持在10cm以上。對電器的運轉(zhuǎn)情況進行檢查，保證完好，將行走電機啟動，使棧橋能夠向下一工位移動。各部分檢查工作結(jié)束之后，棧橋安裝準(zhǔn)備工作基本結(jié)束。結(jié)束棧橋組裝工作之后，要對每一個連接螺栓進行檢查，保證連接牢固。正式通車之前，確保各部位均能夠牢固支撐，照明設(shè)備能夠正常工作，在此期間，應(yīng)限制車輛通行的速度，車速通常情況下需要控制在5km/h以下。同時，為了有效避免安全事故的發(fā)生，需提前在危險地帶安裝警示燈和安全標(biāo)志。棧橋正式開始自行之前，需要保證周邊地帶沒有障礙物。棧橋自行過程中，橋的兩側(cè)和橋下均不得有人逗留，一次只能有1輛重車通過棧橋。

3.3 防水板臺車運行過程中的技術(shù)要點

防水板臺車正式開始工作之前，固定防水板是一項最基本的工作，防水板需要留出一定的富余，具體富余量根據(jù)初期支護面的平整度來確定，在此基礎(chǔ)上，最大限度地避免防水板在混凝土的擠壓作用下發(fā)生破壞。為了保證防水板焊接位置的質(zhì)量，在接頭長度的基礎(chǔ)上，防水板每環(huán)鋪設(shè)長度需要增加2m，確保防水板能夠相互搭接到一起。防水板鋪設(shè)工作結(jié)束之后，要注意將各道工序有機地結(jié)合到一起，在保證鋼筋綁扎結(jié)實的前提下，做好混凝土的關(guān)注工作。若開挖面與軟弱圍巖地段距離較近，在防水板接頭的位置需要加裝相應(yīng)的防護措施，掌子面出現(xiàn)爆破問題的時候，防止在飛石的作用下遭到破壞。在檔頭模板安裝、設(shè)置各種類型的預(yù)埋件、安裝鋼筋襯器的過程中，要最大限度地避免防水板遭到破壞。一旦防水板遭到破壞，不僅會拖慢工程進度，施工質(zhì)量也會相應(yīng)的受到影響。因此，防水板臺車運行過程中，需要對防水板的問題密切關(guān)注，防水板的完整性是防水板臺車正常運行的前提條件。

4 結(jié)束語

綜上所述，在對特長公路隧道進行施工的過程中，相比于傳統(tǒng)的施工手段，單頭快速掘進施工技術(shù)不僅能有效控制施工區(qū)域的粉塵問題和噪聲問題，有效優(yōu)化洞內(nèi)的施工環(huán)境，避免工人的健康受到威脅，同時對于提高工程施工過程中的安全性、控制事故的發(fā)生率具有十分積極的現(xiàn)實意義，因此具有較高的推廣價值。特長公路隧道施工是未來在高速公路修建過程中必須解決的一個重要問題，由此可見，單頭快速掘進施工技術(shù)的應(yīng)用具有十分廣闊的前景，其成功使用也為今后特長公路隧道施工提供了重要的參考，具有較強的趨向性，從而實現(xiàn)我國公路交通事業(yè)的快速發(fā)展和不斷進步。