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摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，铁路行业在我国发展十分迅速，隧道施工受到工艺技术和所处地理环境、自然环境的束缚，对于机械设备使用率较高。机械设备配套管理技术对隧道施工效率的提高具有重要作用。以新建铁路某铁路隧道为背景，探讨山区鐵路隧道机械化施工设备配套技术，提出了机械设备选型原则与施工机械设备配置方案，分别分析了以凿岩机械、装运机械、支护机械和衬砌机械为主的施工机械管理技术手段。通过机械配套设备合理实施，使隧道施工工期得大大缩短，对今后铁路隧道施工具有很重要的借鉴意义。
关键词：铁路隧道;机械化施工;施工设备;配套技术
引言
经济不断发展导致人们对交通的需求量越来越高，我国作为人口大国，铁路线也较为完善，但是一些山区高速想要开通新的路线，往往需要开展隧道工程。虽然近些年我国科学技术突飞猛进，但是在隧道机械化施工技术上，还处于初期发展阶段，技术条件依然有待提高。从我国隧道机械化施工现状来看，相关技术人员不断钻研国内外先进的技术知识，将相关资料整合优化，吸取国内外先进的施工经验和管理经验，对机械施工和人工施工进行了合理配置，这也让我国铁路隧道施工基技术有了明显提高，已经达到了国际平均水准。面对高速铁路隧道机械化施工来说，要在施工过程中注重改进，并构建符合隧道工程发展的施工理念，这样才能够保证最终隧道工程的效益。
1机械化设备配置原则
在隧道施工中，机械化设备配置原则是：先进高效、配套合理、能力富裕、满足工程快速、优质、安全、经济和均衡生产的要求，保证各工序相互协调，设备效能最佳。现场按照机械化程度高低进行设备配套方案的制定，机械化程度的划分主要按机械设备配置的生产能力、进度指标、围岩级别等原则进行划分。围岩Ⅲ级以上其成洞指标为：170m/月以上为Ⅰ级机械化，140～170m/月为Ⅱ级机械化，140m/月以下为Ⅲ级机械化程度。Ⅲ级以上围岩，进行全断面施工;Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法施工，暂不考虑Ⅴ级以下围岩情况下设备配置;汽车运输;开挖作业的施工能力按照出渣、仰拱单作业工序施工能力的1.2倍考虑。
2铁路隧道机械化施工设备配套技术探讨
2.1TBM硬岩掘进机
开敞式硬岩掘进机，以德国Wirth公司的双排支撑靴结构和美国的Robbins公司的单排支撑靴结构机型为典型机型，作用是在岩石不易坍塌和地层较为稳定的隧道施工中进行施工，如果需要在较为破碎的地层中掘进施工时需要在护盾后即刻进行喷锚支护，最终的隧道支护施工方式是砼衬砌;单护盾式硬岩掘进机，单护盾式TBM与开敞式TBM有所不同的地方是单护盾式TBM配置了完整的圆形护盾，推进方式是依靠推进缸支撑在安装完成的整体衬砌或管片上获得支反力，但是由于单护盾式TBM的掘进和安装管片不能同时进行，所以施工进度较慢而应用得较少;双护盾式硬岩掘进机，掘进的原理和单护盾式硬岩掘进机完全相同，不同之处在于双护盾式TBM配置有前后护盾，前后护盾间设置了伸缩护盾，后护盾配置了支撑靴，在地质条件恶劣的情况下双护盾式的TBM采用单护盾的方式推进，在地质条件允许的条件下则采用双护盾式TBM掘进，掘进和安装管片可以同时进行，可以获得较快的掘进速度。
2.2施工机械设备配置方案
该隧道按照“安全第一、效率优先”的原则运用喷锚构筑法进行作业施工，所有现场机械设备均采取轨运输模式配备。开挖到支护以及衬砌等诸多流程能够科学运转，对于提高项目施工效率，较好完成项目施工目标，具有重要现实意义。采取液压凿岩台车作为钻爆主要设备对Ⅲ级围岩全断面进行钻孔，并通过风动凿岩机对强度为Ⅳ级、Ⅴ级围岩进行作业。隧道洞身运用光面钻爆工艺进行钻孔，并且通过载重量为20t以上的渣土车进行运输。运用台车打孔的方式进行支护，并用湿喷的方式对岩石混凝土界面进行喷射。按照项目施工的要求，运用长管路压入式通风方式，对隧道爆破前状况进行提前勘测。在勘测以后，通过压入式通风相结合的方式进行钻爆。钻爆后隧道截面处运用仰拱先行的工艺进行衬砌，衬砌运用仰拱先行方式通过高强度混凝土进行连续性浇筑。
2.3喷锚作业线
喷锚作业线的施工流程为：准备工作——初喷混凝土（厚度为4cm）——锚杆孔放样、钻孔、安装——挂设钢筋网片——再次喷混凝土到设计厚度——混凝土养护——下一个循环施工。这个系统施工流程主要是采用机械与人工相结合的方法，用凿岩台车钻锚杆孔，安装和注浆工作用人工方法进行。采用PM500型喷浆机械手进行混凝土喷射工作，要求工作人员距离喷射部位30m以上以保证安全，在安全距离内采用遥控手柄操作，通常喷射头能够实现360°的旋转，喷射宽度为25m以上，回弹率要控制在15%以内，每小时喷浆控制在25m3左右，是普通TK500湿喷机的5倍，效率非常高。在隧道工程中使用湿喷机械手，提高施工的效率，节省成本，能处理围岩差、浅埋偏压等情况，减少事故率。
2.4隧道开挖作业线
钻爆法常用的风动式凿岩机不仅存在钻孔精度低，效率差等问题。还会对光面岩壁的爆破效果造成严重影响。相对而言，三臂凿岩车作为机械化施工配套中的典型设备，能够有效改善传统机械的施工效果和进度。不仅能够实现自动化作业，还能利用多臂同时进行钻孔。具备多臂同钻的功能。在钻孔的精度上还能依靠电气液压自动调节来实现精确的钻孔定位。三臂凿岩车还能完成超长距离钻探和注浆加固等施工操作，并结合现场的实际情况在线完成判断和爆破支护方案的设计等过程，大幅度的提升了整体施工环节的进度。利用机械化施工配套方式不但能够在人力和施工成本上做到大幅节省，还能有效提升施工过程的安全性，具有较大的推广和应用价值。
2.5铁路隧道机械化施工的科技化和自动化
掘进机的设计制造在一定程度上反映了一个国家的综合科学技术和工业水平体现了计算机、新材料、自动化、信息传输和多媒体等的技术的综合水平。目前在办公室所在地可以直接从计算机屏幕上获取远距离的掘进机施工图像和参数并可以发出指令进行控制，这是机械化设备自动化发展的趋势;同时计算机硬件和软件的迅速发展掘进机的计算机优化设计和施工系统的开发也是发展方向之一，越来越多的机械原理、电子学原理和机器人原理都会被合理的应用到岩土工程学中。
2.6衬砌机械配置
衬砌施工要遵循“仰拱先行、连贯衬砌”的施工方案要求。对于衬砌的持续时间来说，要立足于项目施工区域的特点进行确定，要确保在围岩和支护完成稳定以后再进行衬砌。为了提高项目施工效率，防止局部隧道坍塌，要及早进行衬砌施工。按照项目施工，仰拱和开挖面相邻距离要控制在85m，衬砌和掌子面的距离保持在180m。运用架设栈桥的方式进行仰拱施工，每相隔12m的位置进行混凝土浇筑，并且对钢筋进行捆扎，插入振捣器对其进行充分振捣。衬砌施工需要和开挖施工同步进行。在施工区域配置一台全断面液压钢模衬砌台车进行作业施工。
结语
在高速铁路隧道施工环境中应用机械化施工配套，能充分优化施工过程的合理性并降低施工人员的工作强度与难度，提升施工安全性。为有效保证机械化施工配套的应用效果，需要从施工管理，设备管理和人员技能的提升等多角度共同发力，构建合理的施工流程和完善的管理方案。
参考文献
[1]郭海坡.机械化施工配套在高速铁路隧道施工中的应用[J].山西建筑，2013，39（26）：144-146.
[2]付庭茂.隧道机械化配套施工新模式分析[J].工程技术研究，2018（1）：37-38，130.
关键词：铁路隧道;机械化施工;施工设备;配套技术
引言
经济不断发展导致人们对交通的需求量越来越高，我国作为人口大国，铁路线也较为完善，但是一些山区高速想要开通新的路线，往往需要开展隧道工程。虽然近些年我国科学技术突飞猛进，但是在隧道机械化施工技术上，还处于初期发展阶段，技术条件依然有待提高。从我国隧道机械化施工现状来看，相关技术人员不断钻研国内外先进的技术知识，将相关资料整合优化，吸取国内外先进的施工经验和管理经验，对机械施工和人工施工进行了合理配置，这也让我国铁路隧道施工基技术有了明显提高，已经达到了国际平均水准。面对高速铁路隧道机械化施工来说，要在施工过程中注重改进，并构建符合隧道工程发展的施工理念，这样才能够保证最终隧道工程的效益。
1机械化设备配置原则
在隧道施工中，机械化设备配置原则是：先进高效、配套合理、能力富裕、满足工程快速、优质、安全、经济和均衡生产的要求，保证各工序相互协调，设备效能最佳。现场按照机械化程度高低进行设备配套方案的制定，机械化程度的划分主要按机械设备配置的生产能力、进度指标、围岩级别等原则进行划分。围岩Ⅲ级以上其成洞指标为：170m/月以上为Ⅰ级机械化，140～170m/月为Ⅱ级机械化，140m/月以下为Ⅲ级机械化程度。Ⅲ级以上围岩，进行全断面施工;Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法施工，暂不考虑Ⅴ级以下围岩情况下设备配置;汽车运输;开挖作业的施工能力按照出渣、仰拱单作业工序施工能力的1.2倍考虑。
2铁路隧道机械化施工设备配套技术探讨
2.1TBM硬岩掘进机
开敞式硬岩掘进机，以德国Wirth公司的双排支撑靴结构和美国的Robbins公司的单排支撑靴结构机型为典型机型，作用是在岩石不易坍塌和地层较为稳定的隧道施工中进行施工，如果需要在较为破碎的地层中掘进施工时需要在护盾后即刻进行喷锚支护，最终的隧道支护施工方式是砼衬砌;单护盾式硬岩掘进机，单护盾式TBM与开敞式TBM有所不同的地方是单护盾式TBM配置了完整的圆形护盾，推进方式是依靠推进缸支撑在安装完成的整体衬砌或管片上获得支反力，但是由于单护盾式TBM的掘进和安装管片不能同时进行，所以施工进度较慢而应用得较少;双护盾式硬岩掘进机，掘进的原理和单护盾式硬岩掘进机完全相同，不同之处在于双护盾式TBM配置有前后护盾，前后护盾间设置了伸缩护盾，后护盾配置了支撑靴，在地质条件恶劣的情况下双护盾式的TBM采用单护盾的方式推进，在地质条件允许的条件下则采用双护盾式TBM掘进，掘进和安装管片可以同时进行，可以获得较快的掘进速度。
2.2施工机械设备配置方案
该隧道按照“安全第一、效率优先”的原则运用喷锚构筑法进行作业施工，所有现场机械设备均采取轨运输模式配备。开挖到支护以及衬砌等诸多流程能够科学运转，对于提高项目施工效率，较好完成项目施工目标，具有重要现实意义。采取液压凿岩台车作为钻爆主要设备对Ⅲ级围岩全断面进行钻孔，并通过风动凿岩机对强度为Ⅳ级、Ⅴ级围岩进行作业。隧道洞身运用光面钻爆工艺进行钻孔，并且通过载重量为20t以上的渣土车进行运输。运用台车打孔的方式进行支护，并用湿喷的方式对岩石混凝土界面进行喷射。按照项目施工的要求，运用长管路压入式通风方式，对隧道爆破前状况进行提前勘测。在勘测以后，通过压入式通风相结合的方式进行钻爆。钻爆后隧道截面处运用仰拱先行的工艺进行衬砌，衬砌运用仰拱先行方式通过高强度混凝土进行连续性浇筑。
2.3喷锚作业线
喷锚作业线的施工流程为：准备工作——初喷混凝土（厚度为4cm）——锚杆孔放样、钻孔、安装——挂设钢筋网片——再次喷混凝土到设计厚度——混凝土养护——下一个循环施工。这个系统施工流程主要是采用机械与人工相结合的方法，用凿岩台车钻锚杆孔，安装和注浆工作用人工方法进行。采用PM500型喷浆机械手进行混凝土喷射工作，要求工作人员距离喷射部位30m以上以保证安全，在安全距离内采用遥控手柄操作，通常喷射头能够实现360°的旋转，喷射宽度为25m以上，回弹率要控制在15%以内，每小时喷浆控制在25m3左右，是普通TK500湿喷机的5倍，效率非常高。在隧道工程中使用湿喷机械手，提高施工的效率，节省成本，能处理围岩差、浅埋偏压等情况，减少事故率。
2.4隧道开挖作业线
钻爆法常用的风动式凿岩机不仅存在钻孔精度低，效率差等问题。还会对光面岩壁的爆破效果造成严重影响。相对而言，三臂凿岩车作为机械化施工配套中的典型设备，能够有效改善传统机械的施工效果和进度。不仅能够实现自动化作业，还能利用多臂同时进行钻孔。具备多臂同钻的功能。在钻孔的精度上还能依靠电气液压自动调节来实现精确的钻孔定位。三臂凿岩车还能完成超长距离钻探和注浆加固等施工操作，并结合现场的实际情况在线完成判断和爆破支护方案的设计等过程，大幅度的提升了整体施工环节的进度。利用机械化施工配套方式不但能够在人力和施工成本上做到大幅节省，还能有效提升施工过程的安全性，具有较大的推广和应用价值。
2.5铁路隧道机械化施工的科技化和自动化
掘进机的设计制造在一定程度上反映了一个国家的综合科学技术和工业水平体现了计算机、新材料、自动化、信息传输和多媒体等的技术的综合水平。目前在办公室所在地可以直接从计算机屏幕上获取远距离的掘进机施工图像和参数并可以发出指令进行控制，这是机械化设备自动化发展的趋势;同时计算机硬件和软件的迅速发展掘进机的计算机优化设计和施工系统的开发也是发展方向之一，越来越多的机械原理、电子学原理和机器人原理都会被合理的应用到岩土工程学中。
2.6衬砌机械配置
衬砌施工要遵循“仰拱先行、连贯衬砌”的施工方案要求。对于衬砌的持续时间来说，要立足于项目施工区域的特点进行确定，要确保在围岩和支护完成稳定以后再进行衬砌。为了提高项目施工效率，防止局部隧道坍塌，要及早进行衬砌施工。按照项目施工，仰拱和开挖面相邻距离要控制在85m，衬砌和掌子面的距离保持在180m。运用架设栈桥的方式进行仰拱施工，每相隔12m的位置进行混凝土浇筑，并且对钢筋进行捆扎，插入振捣器对其进行充分振捣。衬砌施工需要和开挖施工同步进行。在施工区域配置一台全断面液压钢模衬砌台车进行作业施工。
结语
在高速铁路隧道施工环境中应用机械化施工配套，能充分优化施工过程的合理性并降低施工人员的工作强度与难度，提升施工安全性。为有效保证机械化施工配套的应用效果，需要从施工管理，设备管理和人员技能的提升等多角度共同发力，构建合理的施工流程和完善的管理方案。
参考文献
[1]郭海坡.机械化施工配套在高速铁路隧道施工中的应用[J].山西建筑，2013，39（26）：144-146.
[2]付庭茂.隧道机械化配套施工新模式分析[J].工程技术研究，2018（1）：37-38，130.