随着我国高速铁路建设的迅猛发展,国家中长期铁路网的规划实施,必然会修建大量的长大隧道,而长大隧道往往成为控制性工程。长大隧道施工工期长、投资大,合理的机械化成套施工方案通过减少劳动力的投入,降低能源和资源的消耗,提高施工效率,能够保证经济效益提高和安全质量可靠。隧道机械化施工能够改善目前艰苦条件下作业的劳动力严重缺失和劳动力成本增加的局面。尤其是“一带一路”和“企业走出去”战略的实施,越来越多的国外基础设施建设由中国企业来承担,其中国高铁具有很强的竞争力。但同时又存在为适应各国当地劳动力政策,隧道施工需要劳动力过多,成本激增的风险。研究如何提高隧道的机械化水平,加强隧道施工操作的标准化,提升多种机械机群协同性,从而来减少施工环节中的资源浪费,加快了施工进度,提高了隧道施工的质量显得非常重要。
 
    大隧道在克服高山峡谷等地形障碍、缩短空间距离及改善陆路交通工程运行质量等方面具有不可替代的作用。可以预见,随着我国西部大开发进程的加快,在地形、地貌及地质背景复杂、水能及矿产资源丰富、陆路交通网密度远低于全国平均水平的西部地区,在铁路、公路、水电、跨流域调水及矿产资源等领域将会修建更多的长大隧道工程。“多、长、大、深”,即,数量多、长度大、大断面、大埋深将是21世纪我国隧道工程发展的总趋势。大量工程实践表明,深埋长隧道由于其埋深大,穿越的不同地质单元多,因而,除了具有一般浅埋隧道的工程地质问题外,还有一系列特殊的或较浅埋隧道更为严重的工程地质和地质灾害问题。尤其是其中的软弱围岩大变形,它不仅仅是地质问题,它的孕育、激发及灾害程度还与断面形式、开挖方式、开挖顺序、开挖进度及支护技术等密切相关。 因此,研究在深埋软弱围岩隧道中采用何种断面形式、开挖方式和怎样的支护结构、设计参数和加固技术具有非常现实的意义。
    从检索的结果看,国内有研究注浆、横撑加固围岩的报道,如文献1中在Ⅴ级围岩区段,拱部120°范围设超前管棚和小导管,宽大节理掌子面超前小导管注浆加固,在Ⅵ级围岩区段,超前支护采用管棚工作室施作拱部180°及以下1 m范围的0°角长管棚,全断面超前水平钻孔注浆,初期支护取消系统锚杆,采用I20型钢钢架、三台阶型钢临时横撑和双层防水板,文献2对变形段采取了封闭工作面、径向注浆、横撑加固、拆换处理等措施,文献4提出了对中墙基底围岩采用小导管注浆方式进行加固,并设置临时横撑进行支护,文献5公开了一种软塑坍塌体岩溶隧道加固工艺,包括设置4道横撑、采用锚管注浆加固围岩等过程,但以上文献未提及设置临时仰拱和底部锚杆,且注浆和横撑部位与本项目不同。 有提出设置锚杆、横撑加固围岩的报道,如文献7针对断层岩溶角砾岩围岩软弱、破碎、地下水丰富的特点,采用大管棚加小导管综合超前支护、中台阶拱脚纵梁加固等技术,形成了桩筏结构施工前隧道墙脚周边围岩锚杆注浆加固和墙脚横撑加固支护技术,文献8提出了地表网喷加固、洞内加长锚杆、增设水平横撑的应急措施,但未提及设置临时仰拱,且锚杆和横撑部位与本项目不同。
    三臂凿岩台车在钻臂之间不发生干涉的条件下,优化凿岩钻孔孔序,采用最快捷的钻孔顺序,利用钻孔速度快、定位精度高,提高钻孔的精度,通过钻爆参数的优化设计进行光面爆破,有效缩短循环作业时间、加快作业效率、提高钻爆精度减少超欠挖,减少对围岩的损伤,同时也节约初期支护成本。伴随着铁路的出现和发展,隧道也逐渐发展,但受制于技术条件的限制,在很长时间内,隧道规模规模也很有限,直到20世纪,伴随着人类技术水平和可以装备的进步,才出现了一些大型隧道,世界铁路隧道的世界纪录也不断被更新。新依法隧道技术现在利于时代的前沿。隧道开挖时应减少对山体的开挖,避免对山体的扰动,造成对自然生态环境被破坏、造成水土流失及引起边坡失稳等;隧道弃碴不能随意堆放,以避免淤塞沟渠、河道及侵占农田,应选择合理堆放场地及设置必要拦碴工程。
    自行式仰拱栈桥采用液压控制,具备前、后、左、右移动功能,行走采用电控专用小车,整个栈桥就位无需人工铺轨,不需要机械设备配合。传统的仰拱模板安装采用小模板,现场用锚固钢筋支撑和拼装,安装时间长,错台易超限,无法保证仰拱混凝土的施工质量。采用的仰拱桁架式模板,在仰拱与二衬边墙连接处设置宽2.5米的弧形整体模板,模板整体吊装就位。弧形模板分两部分组成,上部分弧长1.5米,下部分弧长1.0米,中间采用铰接连接,仰拱浇筑完成后,把下部分模板提起来,直接浇筑仰拱填充混凝土,保证了仰拱与填充分次浇筑。采用仰拱桁架式模板,将仰拱和边墙基础分段全幅施工,一次成形,不留纵向施工缝,加快施工进度,节约成本,仰拱两侧曲墙部采用自制模板能保证线形顺畅,施工质量能够得到很好的控制,从而使施工工艺达到设计要求。
    防水板半自动铺挂平台主要由行走机构系统总成、门架系统总成、作业平台系统总成、拱圈系统总成、卷扬提升系统总成、液压系统总成等六部分组成,设计结构简单,便于操作。 通过设计拱圈系统和卷扬机系统,将防水板固定在滚轴上,滚轴通过沿拱圈运动的小车固定,小车通过卷扬机提升,与液压系统进行配合作业,将防水板沿着隧道开挖面运动,从而实现防水板铺设的机械化作业。铁路为陆上运输的的主力军,在长达一个多世纪的时间内处于垄断地位。但是20世纪以来,随着汽车,航空和管道运输的迅速发展,铁路不断受到新的浪潮的冲击。为了提高列车运行速度,使铁路适应现代社会发展。从20世纪初到50年代,德国、法国、日本等国都开展了大量的有关高速列车的理论研究和试验工作。中国幅员辽阔,人口众多,更需要一种强有力的且运输速度快的运输方式将整个国家和国民经济联系起来。我国的铁路运输已趋于饱,而且铁路的客流量越来越大。所以我们更需要一个更强有力的运输方式。所有都指向高速铁路。
    02、方案级:提出的技术概念原理方法论证可行
 
    随着我国高速铁路建设的迅猛发展,国家中长期铁路网的规划实施,必然会修建大量的长大隧道,而长大隧道往往成为控制性工程。长大隧道施工工期长、投资大,合理的机械化成套施工方案通过减少劳动力的投入,降低能源和资源的消耗,提高施工效率,能够保证经济效益提高和安全质量可靠。隧道机械化施工能够改善目前艰苦条件下作业的劳动力严重缺失和劳动力成本增加的局面。尤其是“一带一路”和“企业走出去”战略的实施,越来越多的国外基础设施建设由中国企业来承担,其中国高铁具有很强的竞争力。但同时又存在为适应各国当地劳动力政策,隧道施工需要劳动力过多,成本激增的风险。研究如何提高隧道的机械化水平,加强隧道施工操作的标准化,提升多种机械机群协同性,从而来减少施工环节中的资源浪费,加快了施工进度,提高了隧道施工的质量显得非常重要。隧道施工的机械化成套应当本着“性能可靠,技术先进,满足需求,略有储备”的原则进行。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,因此在具体工程施工时,应尽量选择性能好的设备,且数量须满足作业要求,各种设备之间互相匹配。
    依托苏家岩隧道施工,对开挖支护、仰拱、二衬、防排水四条作业线进行了机械化施工改造与创新,投入的设备和工装包括:三臂凿岩台车、湿喷机械手、自行式仰拱栈桥、仰拱桁架式模板、仰拱钢端模、衬砌模板台车及二衬钢端模、防水板半自动铺挂平台、水沟电缆槽门架台车,取得了良好的效果。开挖采用液压三臂凿岩台车施工,通过机械的精准定位以及孔序的优化设计,减少了超欠挖量,加快了开挖速度,同时解放了风枪钻孔所需的大量劳动力;锚喷支护采用回弹量少的湿喷机械手施工,保证了初期支护的质量;仰拱施工采用自行式仰拱栈桥配合仰拱桁架式模板和钢端模施工,定位准备,安拆快捷,确保仰拱和仰拱填充分开浇筑,提高了结构的整体性和施工速度;防水板半自动铺挂平台提高了防水板铺挂效率,减少了施工班组作业人员,同时提高了施工质量;二次衬砌使用中埋式止水带钢端模,来实现更好的防水效果;整体式水沟电缆槽保证了水沟电缆槽的线型控制及外观质量,避免了水沟电缆槽板缝之间的错台。通过以上四条机械化配套作业线达到快速施工、作业人员减少、能耗降低、安全质量可靠的目的。隧道进口起始里程为DK493+415,设计为纵坡为
    随着我国高速铁路建设的迅猛发展,国家中长期铁路网的规划实施,必然会修建大量的长大隧道,而长大隧道往往成为控制性工程。长大隧道施工工期长、投资大,合理的机械化成套施工方案通过减少劳动力的投入,降低能源和资源的消耗,提高施工效率,能够保证经济效益提高和安全质量可靠。隧道机械化施工能够改善目前艰苦条件下作业的劳动力严重缺失和劳动力成本增加的局面。尤其是“一带一路”和“企业走出去”战略的实施,越来越多的国外基础设施建设由中国企业来承担,其中国高铁具有很强的竞争力。但同时又存在为适应各国当地劳动力政策,隧道施工需要劳动力过多,成本激增的风险。研究如何提高隧道的机械化水平,加强隧道施工操作的标准化,提升多种机械机群协同性,从而来减少施工环节中的资源浪费,加快了施工进度,提高了隧道施工的质量显得非常重要。隧道施工的机械化成套应当本着“性能可靠,技术先进,满足需求,略有储备”的原则进行。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,因此在具体工程施工时,应尽量选择性能好的设备,且数量须满足作业要求,各种设备之间互相匹配。