多功能隧道拱架安裝車施工應用

朱太禮，袁有朝，李建輝，李 杰

（中鐵隧道集團一處有限公司，重慶 401120）

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)高質量發(fā)展，綜合國力不斷增強，高新技術不斷發(fā)展，我國隧道施工發(fā)展前景非常廣闊，提高隧道機械化施工水平，減輕勞動強度，隧道工程的現(xiàn)代化必須實現(xiàn)隧道開挖支護工序施工的現(xiàn)代化，多功能隧道拱架安裝車的應用邁出了重要一步，減輕了拱架安裝人員的高強度體力勞動。

1 工程概況

貴陽太金線牛角坡隧道出口項目主要施工內容為牛角坡隧道出口端（左線約992m，右線約885m）和隧道出口路基工程（挖方約25 萬m3）。牛角坡隧道左線起終點里程為ZK9+773～ZK11+756，長1 983m，右線起終點里程為YK9+741～YK11+510，長1 769m。牛角坡隧道為雙向八車道分離式隧道，左右洞開挖邊線間距31～37m，出口端左右洞門距離245m，隧道進口位于安貓山金燕路旁，出口以立交連接已建賓陽大道及擬建觀潭大道。

2 設備簡介

多功能隧道拱架安裝車適用于隧道全斷面和臺階法施工的鋼拱架（含型鋼拱架和格柵拱架）安裝與鋼筋網(wǎng)鋪設，可作為質量檢測、風水管安裝、缺陷修復、注漿、輔助安裝錨桿、裝藥等多種高空作業(yè)平臺。該產(chǎn)品深度結合隧道施工現(xiàn)狀，解決拱架安裝耗用時間長、工人數(shù)量多、安裝不到位等問題，保證施工效率和質量，降低施工成本。多功能隧道拱架安裝車構造圖如圖1 所示。

圖1 多功能隧道拱架安裝車構造圖

設備作業(yè)范圍如圖2所示，主要性能參數(shù)如下。

圖2 多功能隧道拱架安裝車作業(yè)范圍

多功能隧道拱架安裝車安裝步驟為：拱架安裝前準備工作→多功能隧道拱架安裝車就位→鋼拱架倒運至施工場地→地面連接拱架→左臂舉升第一榀拱架→右臂舉升第一榀拱架→拱架對接→焊縱向拉筋→進行下一榀拱架安裝。

3 拱架安裝方案分析

隧道支護參數(shù)如表1 所示。

表1 隧道支護參數(shù)表

3.1 資源投入

1）人工法安裝 作業(yè)臺架1 臺，自卸汽車1輛，挖掘機或裝載機（吊裝）1 臺，電焊機3 臺，CD 開挖法配置2 個班組，大斷面約12 人／班，小斷面約8 人／班。

2）設備法安裝 自卸汽車1 輛，挖掘機或裝載機（吊裝）1 臺，多功能隧道拱架安裝車1 臺，電焊機3 臺，配置1 個班組，約7 人／班組。

3.2 拱架安裝時間

1）人工法安裝 以每循環(huán)安裝3 榀拱架為參考，CD 開挖法大斷面每循環(huán)（3 榀）耗時約4.5h，小斷面每循環(huán)（3 榀）耗時約3.5h。

2）設備法安裝 以每循環(huán)安裝3 榀拱架為參考，CD 開挖法大斷面每循環(huán)（3 榀）耗時約2.5h，小斷面每循環(huán)（3 榀）耗時約1.5h，每天大小斷面各1 個循環(huán)合計約4h。

3.3 設備法安裝與人工法安裝對比分析

3.3.1 經(jīng)濟成本

如表2 所示，多功能隧道拱架安裝車1 臺設備只需7 人即可完成鋼架安裝與鋼筋網(wǎng)鋪設，相比人工安裝可節(jié)省人力投入5 人，且汽車底盤機動靈活，一臺設備可以兼顧多個掌子面，減少更多的人員及設備投入。由表3 可得出采用設備安裝相對于人工安裝大斷面每月可節(jié)約6.42 萬元，小斷面每月可節(jié)約2.59 萬元。

表2 拱架安裝方案的經(jīng)濟性對比（按月計算）

3.3.2 安全方面

人工立拱需要大量人員配合安裝，拱架需要挖機以及小型起重機配合吊至臺架上，且鋼拱架采用200mm 的H 型鋼，重量重，在臺架上作業(yè)時只能靠人工安裝，工人勞動強度大，體力消耗快，效率較低。簡易臺架施工，人員上下攀爬、作業(yè)環(huán)境惡劣，作業(yè)面人數(shù)多，易發(fā)生群傷安全事故。多功能隧道拱架安裝車配備兩支機械臂和兩個工作平臺，拱架在地面拼裝好后，多功能隧道拱架安裝車直接抓起，只需輔助工人配合調好間距尺寸，然后進行連接。全程無需人工抬拱架，大大減少了工人的勞動強度以及安全風險。

3.3.3 質量方面

在加工拱架時每節(jié)段拱架制作弧長較長，使用拱架安裝車安裝拱架可以減少拱架連接板的數(shù)量，整榀拱架可以在地面緊固螺栓，緊固力更能滿足規(guī)范要求，拱架接頭少，提高了隧道初期支護質量。

3.3.4 進度方面

1）CD 法開挖大斷面設備安裝每循環(huán)（3 榀）耗時約2.5h，人工安裝每循環(huán)（3 榀）耗時約4.5h，每循環(huán)節(jié)約2h，每月按30 個循環(huán)計算，可節(jié)約60h，每月進度可提高2.5 個循環(huán)。

2）CD 法開挖小斷面設備安裝每循環(huán)（3 榀）耗時約1.5h，人工安裝每循環(huán)（3 榀）耗時約3.5h，每循環(huán)節(jié)約2h，每月按30 個循環(huán)計算，可節(jié)約60h，每月進度可提高2.5 個循環(huán)。項目工期為18 個月，進度可提前1.5 月。

采用設備安裝相對于人工安裝本項目至工期結束大約可節(jié)約129 萬元。

4 結語

多功能隧道拱架安裝車較人工立拱安全系數(shù)高、效率高、施工質量高、安裝速度快和機動性好，適合長大隧道的初期支護施工。