機械化配套技術在石林隧道施工中的運用

李秀君

【摘 要】隨著我國交通事業的迅猛發展，機械化配套施工技術成為土建工程施工的一種發展趨勢。合理的機械化配套施工，對工程經濟性和安全性都有很大的提高。石林隧道在充分借鑒現有長大隧道施工經驗的基礎上，通過對“鋼拱架輔助安裝設備、防水板輔助鋪掛機械、仰拱整體自移式弧形模架、仰拱鋼筋預彎平臺、仰拱鋼筋彎曲機、水溝電纜槽整體移動式模架”等設備的革新，實現了快速有序施工。

【關鍵詞】機械化；隧道施工；應用

0.引言

石林隧道施工機械設備本著“技術先進，性能可靠，滿足需求，略有富余”的原則進行配備，施工中不斷進行機械化、半機械化工藝革新，開發出了一系列適應現場實際的施工機具，有效減輕了勞動強度，提高了工效，實現了石林隧道施工快速提供了保障。

1.設備配套方案

隧道施工中，開挖、運輸、支護三條主要作業線的設備選型和配套是確保能否快速施工的關鍵。按照開挖是龍頭、出碴運輸是關鍵、支護保安全的原則去選定設備：一要從設備功能及適應性考慮；二要從數量上滿足要求；三要從匹配配套上考慮。

石林隧道開挖采用多功能作業平臺配合風鉆，初支鋼拱架安裝采用輔助設備，初支噴射混凝土采用機械手濕噴技術、仰拱施工采用整體自移式弧形模架，仰拱鋼筋預彎采用自制鋼筋預彎平臺，防水板鋪掛采用機械輔助設備，水溝電纜槽施工采用整體移動模架等機械化配套技術。整體形成了開挖、支護及二襯等機械化平行流水作業線，實現了石林隧道施工的快速、連續、均衡生產。

2.鋼拱架機械輔助安裝

利用多功能作業平臺上安裝的起吊設備，或利用裝載機等其它設備將已經拼裝好的拱架起吊放置在起升臺架上，再通過起升臺架縱向平移到拱架要安裝的里程部位，然后起升調整拱架高度、角度進行定位安裝，定位完成后進行連接鋼筋焊接，拱架固定牢固后，再進行下一榀拱架安裝。最后統一打設鎖腳錨桿。

2.1工藝流程

2.2 操作要點

①多功能臺架就位時盡可能保證位于隧道中線處，便于施工。

②拱架拼裝時注意拱頂位置盡可能接近提升吊下部，方便提升。

③提升拱架時要緩慢均勻，拱腳處要有人輔助抬升，并調整拱架方向。

④確保拱架固定牢固后方可退出起升臺座，確保安全。

⑤施工完成后注意保護液壓起升臺架，防止液壓部件損壞。

3.機械手濕噴混凝土施工技術

3.1工藝流程

3.2操作要點

機械手濕噴混凝土作業時，噴射距離、角度、噴射順序、噴頭移動等對噴射混凝土質量、回彈都有很大影響。

①噴射順序。噴射應先墻后拱，從下至上、以S曲線移動進行噴射。隧道從兩側邊墻底部開始噴射，噴射到拱頂中心線位置閉合，完成一環噴射混凝土的一次噴射。

②噴射角度。噴射時，噴頭應保持與受噴面垂直。噴射交角過小將增加混凝土的回彈率，降低噴射密實度；垂直于巖面噴射時，連續的混凝土“稀薄流”對反彈物有二次嵌入作用，可以降低回彈率，增加一次噴射厚度。

③噴射距離。由于濕噴要求的風壓較大，如果噴頭距受噴面太近，高壓風會將剛“附著”在受噴面上的混凝土吹掉，使混凝土的回彈量增大。CSS3噴射機械手濕噴作業時，噴頭距巖面的距離宜為0.8～1.2m。

④噴頭移動。噴射混凝土回彈在剛噴射時最大，當巖面噴厚達到2～3cm 后，回彈最小，且穩定，當噴射到附著在巖面的混凝土滑落、流淌時，一次噴厚達到最大，此時不能再繼續噴射，應等噴射混凝土初凝后方能進行復噴。

⑤堵管處理：噴射施工中極少發生堵管，若發生時應立即關閉機械手及計量泵，關掉輸送風，拍打軟管，并倒掉管內存留混凝土，堵管處理完成后應先加水噴射洗管，確保管路暢通無誤后才能進行再次噴射施工。

⑥風壓、風量調整：風壓調整應根據工作面距離，合理選用CSS3機械手的輸送管直徑，確保得到合適的混凝土出口速度，實際施工中應根據混凝土和易性、風壓穩定性影響進行調整，以保證噴射混凝土在噴射口形成連續噴射、無流淌、并使得噴射混凝土能以合適速度垂直射向受噴面。

⑦外加劑計量系統：CSS3混凝土噴射機械手外加劑計量系統：能夠精確測量并自動調節外加劑添加量，在泵送參數發生變化時保持外加劑添加比率恒定，按照機械手噴射混凝土配合比要求，根據每立方混凝土中膠凝材料（水泥、粉煤灰）用量按3～5%設置速凝劑添加量。

4.隧道仰拱整體自移式弧形模架

目前，隧道仰拱施工中，沒有定型的仰拱弧形背模，導致仰拱混凝土振搗不密實、仰拱混凝土線形不符合設計要求，造成仰拱混凝土質量達不到設計要求。通過對仰拱結構設計尺寸、設計意圖的分析了解，我們對仰拱模板提出一種新思路——組合弧形鋼模板和。

4.1設計結構

自移式仰拱弧形模架內模主要由主梁、加固筋、配重槽、輪子、加固栓、電動機、內模、起重滑輪、鋼邊止水帶固定槽、鋼邊止水帶固定條構成。

弧形模架長度9m，弧形鋼模板面板采用5mm厚鋼板，面板主框架采用8#槽鋼，面板加肋筋采用5cm角鋼配合使用加工而成。整體模架主梁分行走部分、懸臂部分、連接行走與懸臂的豎撐三部分，加工時分別采用I20、I14和I18型鋼鋼架各兩根背焊，行走部分長度6m，懸臂部分長度7.5m。行走部分與豎撐、懸臂部分與豎撐之間分別采用Φ22、Φ25鋼筋作為連接拉桿。懸臂部分安設4個起重滑輪（兩處），起重滑輪的起重量不小于1噸。

行走輪子由鑄鐵制作，直徑為22cm，寬為12cm；加固栓采用22Φ以上的鋼筋焊接在內模上，利用馬蹄扣和打入巖體的固定鋼筋連為一體；電動機位置如圖，采用磁輪裝置和行走輪子連為一體，建議功率為7.5千瓦；起重滑輪的起重量不小于1噸，共有4個；為保證整體結構平衡穩固，行走部分充分考慮配重槽，方便配重使用。

4.2結構加工

4.3投入使用

5.仰拱鋼筋預彎

自制鋼筋預彎平臺加工過程中，特別要注意仰拱弧形鋼筋的加工。邊墻處鋼筋加工采用自制彎筋機。首先按照設計圖紙對鋼筋進行下料，確定下料長度及預彎半徑后，考慮人工現場彎制時鋼筋存在一定回彈量，確保其線型要與現場放樣線型一致?，F場技術員跟班作業，檢查弧長及半徑是否與設計一致。經檢驗合格后進行鋼筋安裝。

（1）仰拱鋼筋采用電弧焊連接時，在鋼筋焊接接長之后，再將接長的鋼筋放在特制的鋼筋預彎工作平臺上，嚴格控制彎曲半徑，在同一水平面上均勻的預彎成鋼筋半成品。

（2）仰拱鋼筋采用搭接連接時，先將需要搭接的兩根鋼筋的搭接段用鐵絲固定好，再將搭接好的鋼筋放在專用的鋼筋預彎平臺上，控制好彎曲半徑，在同一水平面上均勻預彎成鋼筋半成品，預彎完成后將固定的鐵絲拆除，并將預彎好的鋼筋分類存放好，并做好標識。

6.防水板機械輔助鋪掛設備

6.1施工方法

防水板輔助鋪設機械由作業臺架、減速電機、二級伸縮機械臂、限位器、橫桿、控制器組成。鋪設防水板時，首先將一卷防水板掛在橫桿上，然后操作控制器，使機械臂自隧道左邊墻起繞電機軸心轉動，防水板卷筒貼近隧道內壁滾動。當伸縮臂前端的限位器觸碰隧道洞壁時，限位傳感器發出信號使機械臂自動縮回。作業人員隨機械臂轉動及時固定防水板。

6.2操作要點

⑴防水板鋪設從一側邊墻下部向拱部、再從拱部向另一側邊墻鋪設（圖10）。鋪設開始，操作機械臂上的防水板卷筒降低至一側邊墻下部，打開包裝、人工拉出防水板1～2m進行對位。防水板須與前一幅防水板平順搭接，要保證相鄰兩幅防水板搭接寬度不小于15cm。防水板松緊應適度并留有余量，一般設計周長和鋪設長度按4：5比例預留。

⑵防水板對位正確后，從邊墻下部開始，用超聲波焊槍將防水板與熱熔墊圈連接。啟動機械臂繞軸緩慢旋轉，由于防水板下側已固定，防水板會自動從卷軸上釋放，順次焊接防水板與固定熱熔墊圈。

⑶由于隧道斷面非圓形，在拱腳起點機械臂內部的二級油缸伸出（為機械臂最長狀態），機械臂繼續旋轉，當機械臂端部觸碰隧道洞壁時，因防水板支承架外側（機械臂端部）安裝有4個限位傳感器，限位傳感器發出信號使機械臂油缸收縮，機械臂自動縮回。機械臂抓握防水板卷筒自隧道一側邊墻起繞轉軸轉動，使防水板卷筒貼近隧道內壁滾動，掛板作業人員即可完成防水板的鋪設任務。

7.隧道水溝電纜槽整體移動模架施工

整體移動模架以支撐系統作為主要框架結構，根據水溝電纜槽的設計結構尺寸預先加工長約12m的移動式模架及配套的定型模板。通過絲桿將模板懸掛，可以左右移動模板到設計的平面位置；擰動螺絲帽可上下調整模板高度，使模板與設計標高一致；在模板調整到設計位置后，通過“定位卡”固定模板與模板之間的相對位置和模板與模架的相對位置；模板固定后，一次分層澆筑混凝土結構；待結構成型脫模后，通過人工推動或機械牽引使模架的整體移動到下一?；炷翝仓奈恢?。

長大隧道施工風險高、難題多，施工中只有不斷總結、不斷探索、不斷創新，才能實現安全、優質、高效的管理目標。石林隧道施工中，革新了一些施工設備，為快速施工總結了一定的技術經驗，希望可以對以后施工提供借鑒。 [科]

【參考文獻】

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