本站原创摘 要：以某高速公路隧道施工项目为实例,分析了设备选型配套基本原则和考虑因素,探讨了主要施工工艺机械设备配套,最后对掘进过程中经济性对比分析.
关 键 词：长大隧道；机械化配套；经济性对比
隧道的快速施工,主要是体现在幵挖、出渣等工序上,合理的机械化配套施工提高了以上这些工序的效率即解决了快速施工的难题.论文对高速公路特长虽大施工机械配套技术及其经济性对比进行了分析,为以后隧道的机械化施工提供参考.
1工程背景
L高速公路隧道为特长分离式双洞,左线3424m、右线3367m.左洞进口桩号为ZK46+416,左洞出口桩号为ZK49+840,位于缓和曲线上,纵坡采用+2.4%的单向上坡；右洞进口桩号为K46+453,位于R等于3350m的圆线上,右洞出口柱号为K49+820,位于缓和曲线上,纵坡采用+2.4%的单向上坡.
2设备选型配套基本原则和考虑因素
2.1设备选型配套基本原则
（1）L隧道机械配套方案,应满足施工组织及进度要求,以挖、装、运为主线,按照地质超前预报、开挖、装渣、运输、喷锚、支护、衬砌、通风、防排水等工序配置
机械设备,形成各工序机械化流水生产作业线.
（2）机械配套上保证设备的技术先进性和经济合理性.具体从生产效率、可操作性、安全性、耐用性、维修性、能耗水平、、厂家信誉、售后服务等方面综合考虑.严禁选择技术陈旧、性能落后,能耗大或淘汰产品.
（3）设备选型配套时,要考虑其通用性,既可在岩山隧道工程中使用又可在其他相关工程中使用,以降低设备的购置成本和运行成本.
（4）设备选型配套时,对工序中同一用途的多台设备尽量在规格、型号,厂家上统一,有利于设备的维修保养、配件储备和使用管理.
（5）设备选型配套时,对中小型设备可留有一定数量的备用,这样既可以及时替换故障设备,又可以对设备能力不足的环节作必要的补充.
（6）设备选型配套时,要立足于自己的经济实力和企业效益,在补充新购设备的同时也要发挥现有设备的作用,及时在单位内部进行调剂.
2.2设备选型配套考虑因素
（1）工期要求
一般情况下,施工机械化程度越高,生产效率就越高,施工进度也越快,因此工期要求紧时,应选择性能好、产量高的设备,且数量要能满足要求,各种设备之间互相匹配,防止降高就低,瓶颈制约,造成部分设备生产能力得不到充分发挥.L隧道要求必须在42个月内贯通,其中平导和2#斜井对打段施工线路长9135米（其中辅助导坑长3875m,正洞长5260m）,为关键线路,工期压力极大,机械设备配备的型号和数量必须满足此要求.
（2）施工方案
隧道通风以压入式通风为主,配备大型通风设备；反坡施工排水配备大功率排水设备,防范突水风险.
设备配套主要以无轨运输正洞全断面和台阶法二种施工方法为主要研究内容.重点解决超前地质预报、开挖、支护、装渣与运输、防水板铺设与二次衬砌机械化施工等作业线对设备配套进行了试验、研究、配置与实施.
3主要施工工艺机械设备配套
3.1开挖作业
（1）超前地质预报
L隧道共有22条断层、4个向斜、1个背斜,并两次下穿寨蒿河,断层带物质较杂,岩体破碎,围岩稳定性差；地表沟溪纵横发育,沟内常年有水,裂隙发育,除地质素描、加深炮眼、TSP外,在地质复杂及对设计地质疑惑段应配置超前钻机对前方围岩进行判断.目前国内隧道施工中比较常见的30米钻孔都是采用MK5钻机为主,该超前水平钻所占用的工序时间较长,达到10个小时以,为提高工程进度,岩山隧道采用国际先进钻孔设备C6水平超前钻机,进行超前钻孔（同时兼掏榕中空眼）.
（2）钻孔
L隧道分进口、平导、1#斜井、2#斜井、3#斜井及横洞等六个工作面施工,根据地质情况采取全断面、上阶、CD法、CRD法等施工方法,每个工作面配备一台多功能作业台车及12-25台YT28风钻.
（3）爆破
在传统的光面爆破基础上,L隧道试验段采用了岩石定向断裂爆破技术.该技术通过采用特殊方式,在周边炮孔之间的连线方向上首先形成初始裂纹,为炮孔爆破裂纹的形成定向,而后初始定向裂纹在炮孔内爆炸荷载作用下扩展,形成孔间贯通裂纹,从而达到提高周边光面爆破效果的目的.根据炮孔壁上初始裂纹形成机制和方式的不同,岩石定向断裂爆破大体上分为三类,即切槽孔岩石定向断裂爆破、聚能药包岩石定向断裂爆破和切缝药包岩石定向断裂爆破.在岩山隧道施工中,经过工程实践应用表明,切缝药包爆破技术爆破效果良好,且具有装药结构简单、操作容易、施工快速等诸多优点,具有显著的经济和社会效应,易于推广应用.
（4）通风
高压风：L隧道全部采用电动移动式空压机,有美国寿力27.2m3/min和无锡20m3/min两种.风、风镐、混凝土喷射机等风动机具（机械）的动力用风选用150mm的无缝高压钢风管.
高压电：施工前期采用自发电（康明斯300kw、400kw）+农网供电,后期采用专为高速铁路架设的35kv电力干线下载至洞口附近,设S11-500/10、S9-315/35、S9-400/35、S9-800/35变压器供施工用电,为保障设备正常运转,同时考虑高压进洞.
施工通风：施工前期采用压入式通风,选用山西鑫丰康SDF（C）-N012.5或天津2*110kW通风机,150cm软风管.待有工作面贯通后,自一个口压入,另一个口抽出混合通风方式.
3.2出渣作业
在隧道掘进过程中,装渣运输作业在一定条件下将是影响掘进速度的一个重要因素.全隧共弃碴234.8万方（实方）,其中进口弃磁36.5万方,用于站场填方,平导工区弃碴42万方,其中10万方弃磴于DK217+500前进方向左侧730in,剩余32万方用于站场填方；二号斜井工区弃碴37.5万方,弃碴于DK228+650前进方向右侧1550m；三号斜井工区弃碴31.2万方,弃磁于DK230+500前进方向右侧1450m,横洞工区弃碴48.6万方,弃碴于DK233+150前进方向左侧500m.出碴运距一般1500m以上,装载机采用WA470、柳工856型装载机,正洞每工点配置2台,根据运距长短每工点配6?8台北方奔驰ND3253B34自卸汽车.辅助坑洞因断面受限,采用五局自行研制LDWZ200履带式挖装机（仿德国TCL挖装机）进行辅助坑道出磴,正常情况下实际出碴量超过60m3/h,解决了长大隧道辅助导坑施工设备配置,旦电动式减少了洞内空气污染.
4掘进过程中设备经济性对比分析
4.1开挖中机械设备的选择
该隧道采用钻爆法施工.一般的开挖方式有两种：人工台车开挖和多臂凿岩台车开挖.施工前期每个工作面配备的是两台多功能作业台车及12-25台YT28风钻.后期不断完善中购入了多臂凿岩台车.
4.2每循环出渣量
（1）
在该式子中：S取平导正洞掘进断面面积为131.03m2；Ke为松散系数,取1.4；L为开挖循环进迟,多臂凿岩台车为4.5左右,而人工开挖在3.4左右.
经过计算可得：多臂凿岩台车的开挖V为825.52m3,人工幵挖的V为623.7m3.在每个循环出渣量上,多臂凿岩台车开挖是远远高于人工开挖的,这样就提高了施工进度,间接的影响了经济效益.
4.3经济成本对比
在这里,以L隧道平导正洞III级围岩为例.仅对配置人员和设备不同之处进行经济成本对比,对照明、高压供水、用量等不予比较.我们按普通工人人工费200/天、机车操作维修人员250/天来计算.根据岩山隧道机械配套施工进度表所供的资料可知,组织机械配套施工前后的月进度分别为120m和220m.
按照每天24小时三班倒,运用多臂台车机械开挖每月需支付的人工费用为：（60006+750022）3等于603000元,即2741元/m.运用人工台车开挖每月需支付人工费为：
（600028+750012）3等于774000,即6450元/m.可得多臂台车比人工台车开挖要节约3709元/m.一个含III级围岩为1Km的隧道仅仅开挖人工费这一项即可节约371万.
显而易见多臂台车开挖比人工台车开挖不单单在人工成本上具有优势、更具有绝对速度优势,从而演变成经济优势.多臂台车的优势不单单表现在能加快施工速度、减少成本费用上,其本身的一机多用性,也应用在了快速完成注装孔、超前导管等方面,更为不良地段的处治提供了有力的保障.
5结束语
运用先进的大型机械,合理的机械配套设备施工,降低了劳动强度,施工的人工成本较之以前大大的减少；由于很多大型机械设备是程序化作业,比人工作业质量高,提高了隧道施工的质量.