特长公路隧道单头快速掘进施工技术研究

王学

中铁一局集团第五工程有限公司  陕西 宝鸡 721000

摘要：目前，特长公路隧道工程多采用新奥法，完成工程后，利用无轨道运输将其运到垃圾处理区。该工程的机械化程度较低，施工进度缓慢，安全隐患大，对周围的环境有很大影响。而采用单头快速开挖技术，施工中主要采用三臂凿岩车、液压抬拱栈桥、防水台车等设备，既可降低工人数量，又可有效地降低施工对环境的负面影响，从而确保工程的经济效益。

关键词：特长公路隧道；单头快速掘进；施工技术

目前，我国大部分的隧道工程都是采用新奥法，开挖方式主要是钻孔爆破，出碴多为无轨道运输。隧道施工快速施工设备配套技术水平、施工装备和机械化水平尚处在施工机械化的初级阶段，总体技术水平还比较落后，施工进度差异大，事故隐患较多，工后环境影响较大。为了提高施工机械化程度，施工质量，效率，提升施工信息化水平，城市开特长隧道是国内在建高速公路中的第三长隧道。本装置主要包括掘进台车、三臂凿岩台车、车载式湿喷机械手、多功能超前地质钻机、二衬台车、液压抬拱栈桥、防水台车、检测管理系统等。

1特长公路隧道施工过程中单头快速掘进施工技术的应用意义

在对特长公路隧道进行开掘的过程中，使用单头快速掘进施工技术具有非常好的施工效果：(1)从施工团队的角度来说，可以大大减少隧道工作面的工作人员，大大减轻了工人的劳动强度：（2）在施工环境方面，工作环境大大改善，粉尘、噪声污染等问题得到了很好地解决；(3)在工程质量方面，混凝土的密实度有较大提高，保证了工程的最后质量；(4)从整个施工过程来看，单头快速掘进设备具有良好的监测系统，可以实现24小时实时监测，一旦出现问题，及时解决，保证工人的生命安全。

2单头快速掘进技术的内涵

2.1单头快速掘进技术的适用范围

在采用单头快速掘进技术进行专业公路隧道建设时，如果隧道长度小于3 K，就不能采用该技术。单头快速开挖技术在3公里以上的隧道施工中有着非常显著的优越性，而在3公里以下的隧道中，它不能充分发挥其优越性。此外，在对工程进度、工程质量要求高的情况下，在施工条件比较复杂的情况下，也可以采用单头快速掘进技术。

2.2单头快速掘进技术的工作原理

在复杂的施工环境和较长的施工环境中，利用超前地质钻机可以提前获取地质信息，并在施工中实现施工一体化，特别是在复杂地层施工中，更是有着显著的优越性。对钻孔资料进行有效的分析，可以对未开挖地区的地质状况进行高品质的预报，从而使施工过程的安全性得到最大程度的保证。从基本原则上讲，三壁式钻机是以三面式钻机为主，它的主要功能是钻眼、测量、装药，最大程度地减少了隧道施工对周边岩石的干扰。利用该方法，可以利用汽车式湿喷机械手进行施工环境的优化，从而有效地解决了工地上的粉尘问题。

自行式液压仰拱栈桥是施工过程中的另外一项重要设备，它的主要功能是辅助功能，它可以自己走路，在仰拱施工中很常见，它采用机电一体化技术，一次完成仰拱混凝土的工作，在此基础上，使仰拱能够具有较强的整体性，避免工程质量受到影响。

防水板台车的主要功能是对隧道的钢筋进行加固，大大减轻了工人的劳动强度，提高了整体的施工效率，提高了防水板的安装速度。根据防水板台车的工作情况，二衬台车会时刻跟在后面，以确保工程质量。同时，通过建设网络监测系统，可以有效防止隧道中的有毒气体含量超标，对隧道中的各种地质隐患进行全面监测，实现信息化建设，从根本上保证施工人员的人身安全，防止工程事故的发生。

3单头快速掘进技术

3.1工作原理与适用范围

由于隧道长、地质条件复杂，采用超前地质多用途钻机进行超前地质预报、注浆一体化作业，可快速进行各类复杂岩层的超前地质预报，并对钻孔数据进行分析判断，有效探明隧道开挖前方的地质情况，大幅度提高施工安全。单头快速钻具的工作原理是采用三臂钻具进行测量、钻眼和装药，以减小对周围岩石的干扰，再由车载湿喷机械手进行作业，改善钻孔作业后的作业环境。

自行式液压仰拱栈桥提供辅助作用，该系统具有机电一体化的特点，能够自行行走，为仰拱施工提供了一个小型的流水线，能够满足整个仰拱混凝土一次成形、快速施工的要求，保证了仰拱施工的整体性，确保了施工质量。防水板在完成防水板施工后，可作为施工平台进行钢筋网施工，大大降低了人工劳动强度，提高了施工效率，安装防水板的速度也大大提高。二衬台车及时跟踪，确保工程质量；通过建立健全的监测与管理系统，对隧道内的有害气体进行实时监测，对可能发生的各种地质问题进行24小时的监测，使隧道的信息化程度得到了提高，同时也保证了工人的人身安全。

3.2施工工艺流程

单头快速掘进技术的工艺流程如图1所示。

3.3三臂凿岩车运行过程中的技术要点

在专业公路隧道正式开工前，要对空压机、泵的工作状况、接头和管道有无漏油、漏气、漏水等问题进行全面的检查。在正式行走前，首先要降低升降台的高度，使其与滑台处于同一水平，然后将吊杆收回，钻机只要维持在启动状态，就可以收回支架，保证钻机的正常运行。三臂凿岩车在开动前，首先要注意周围的环境，确保三臂凿岩的活动区域内没有任何障碍，然后由操作者下达指令，让钻机移动。

三臂凿岩车在进行钻眼作业时，斜度和斜角是两个主要内容，在斜率控制线的基础上，在斜率控制线的基础上，必须事先确定中心点，斜度控制线的布置见表1。

表1掌子面附近坡度控制线的分布情况

控制线	分布情况
中心控制线	1
拱肩坡度控制线	4
边墙坡度控制线	4

另外，钻孔的位置也要事先由工作人员来决定，钻孔的位置必须以中心线为基准，并根据中心线来设定，并确保精度。不设洞口的情况下，不得进行洞口施工，以免影响整个洞室的稳定性。

三臂凿岩车要保持运动的平稳性，在突发事件时尽量减少意外，特别是在上坡和下坡时。由于三臂凿岩车的长度比较长，所以在转弯时很容易出现事故，所以技术人员必须谨慎。液压油温必须低于70℃，当油温高于70度时，必须立即停机。在与管道连接前，应首先对管道进行技术上的清除，然后把电源设备和绝缘电缆连接起来。在对升降台进行作业时，在进行凿岩作业时，应首先打开三臂凿岩车的支架，使其保持牢固，以免在作业时损坏。当机械臂需要运动时，应将导向棒向后推，以分离工作面和顶点，防止二者相撞，造成管道损伤。在实际运动时，应尽量与软管保持一定距离，以免产生交叉。在搬运升降机时，应事先通知有关工作人员，避免意外。在运行期间，如果出现泄漏情况，三臂凿岩车必须立即停止作业。

4结语

综上所述，在特长公路隧道施工中，采用单侧快速掘进技术，可以有效地控制施工区域的粉尘、噪声、优化施工环境，防止工人的身体健康，并能提高施工的安全性，控制事故的发生，具有很大的实用价值。特长公路隧道工程建设是今后高速公路建设中亟待解决的重大课题，因此，采用单头快速法进行工程施工是一种很有前途的技术，它的成功运用对今后的专业公路工程建设具有很大的指导意义，并具有很强的趋向性，从而实现我国公路交通事业的快速发展和不断进步。

参考文献

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