李春辉 王彦芳

摘 要：在社会快速发展的带动下，各个领域的发展壮大都取得了良好的成绩，在这种发展形势下人们对于高铁隧道工程提出了更高的要求。为了切实对当前隧道钻爆法施工机械化水平较低、施工环境功能恶劣以及施工人员劳动强度大的问题加以缓解，本文以祁家庄隧道工程为实际案例进行综合分析，并且从大断面快修技术理论、机械配套设施、机械化配套条件中施工技术和信息化系统的实践运用展开深入的研究分析。

关键词：高铁隧道;机械化配套;信息化应用

中图分类号：U455.4 文献标识码：A

0 引言

社会快速的发展，人们对高铁隧道工程提出更高要求。为了有效提升当前隧道钻爆法施工机械化水平，下文结合实例分析了高铁隧道施工大型机械化配套及信息化应用情况。

1 工程概况

近年来新建的铁路工程从北京到张家口铁路JZSG-7标祁家庄隧道，其实际位置处在张家口范围内的花园区孟家坟村的北边，整个隧道结构是从低山丘陵地区横穿过去的。整个地区都是由第四系新黄土层覆盖，地面结构较为复杂，针对整个地区进行前期勘察发现，这一隧道的进入口位置的土层结构湿陷变形系数为0.059，湿陷的种类属于自重湿陷性换图。出口位置的实现变形系数为0.059，这类土层属于自重湿陷性黄土，祁家庄隧道均为低瓦斯施工隧道，起讫里程为DK144+125～DK149+856，全长5 731 m。本隧道DK144+710～DK144+780下穿京藏高速公路段，施工时采用弱爆措施，并且加强监控测量，高速公路为路堑段，质点安全震动速度控制在15 cm/s以下。本隧洞身围岩为Ⅲ-Ⅴ级，采用开挖工法为Ⅲ级：台阶法，Ⅳ级：三台阶法、三台阶临时横撑法;Ⅴ级：三台阶临时仰拱法（设临时钢架）、三台阶临时横撑法、三台阶七步法、CRD法。

2 建造理念

结合高铁工程建造原理以及相关专业知识，综合全断面挖掘对围岩结构干扰最小的理论来说，在进行工程设计工作的时候，应当切实的扭转以往老旧落后的设计理念，切实的将塌方载荷理念转变为变形控制设计方法。就施工方法的挑选来说可以选择运用大断面以及全断面挖掘方法。在施工技术方面来说，可以将砂浆锚杆调整为应力锚杆的方法，在将挖掘后支护工作转变为超前预加固转变。在风险控制方面设立隧道工程施工风险等级，就施工机械设备来说尽可能的选择小规模解析恶化施工设备，并且应当将多臂凿岩台车加以实践运用，从而就可以创建出完整的额施工流水线。就部分挖掘工程来说，大部分断面施工对于机械化程度的要求相对较高，并且围岩干扰程度较小。

3 机械化配套装备

3.1 全电脑三臂凿岩台车

（1）功能。借助电子设备来对三臂凿岩台车进行操控，并且需要人工支护的方法来加以辅助，涉及到的功能有：前期预测、超前支护、钻孔定位、收集数据、围岩结构测量等多种功能。

（2）使用效果。1）能够有效的促进实践工作效率的不断提升，并且整体施工效果较为显著，台车钻爆结合人工钻爆的结果按照一定的比例进行换算，能够有效的促进施工效率的提升。2）与以往老旧的人工操作相对比来说，人工操作需要大量的工作人员的参与，并且工作效率较差，而将专业机械设备加以合理的运用能够切实的将工作人员从巨大的工作量中摆脱出来，在保证施工效率的基礎上，对于提升工程施工质量也是非常有帮助的。3）与人工钻爆相对比来看，凿岩台车炮孔的设置都会结合围岩结构实际情况来加以设置，能够切实的对钻爆孔的距离进行合理的把控，提升光爆的效果，但是这种操作模式对于工作人员的专业能力以及综合经验要求相对较高。

3.2 三臂拱架安装机

（1）功能。针对全自动抓举大断面钢材结构支撑框架实施定位，并且完成安装操作。三臂可协调进行操作，这样就可以保证钢架安设的整体准确性。与机械设备进行通力配合，从而实现钻孔关注浆操作并且完成无损检测。

（2）使用效果。1）三臂框架机械设备进行实践运用可以切实的提升施工工作的整体效率，并且对于实际施工质量也可以从根本上加以保障。2）三臂拱架安装设备与以往老旧模式的台架相对比来说在保证工程施工工作人员的安全性方面能够起到重要的作用，三臂安装机械设备通常需要六个人来进行统一操作，以往台架安装工作需要十三个人，而将三臂拱架设备加以实践运用能够有效的促进施工效率的显著提升。3）三臂拱架安装机的主要作用就是实施全自动抓举大断面支护拱架的安设工作，三臂结构可以协作合作这样就可以切实的对拱架的安装和定位工作的效果加以保证。普通台架是可以为人工操作提供一定的辅助，拱架安装都是由施工工作人员结合测量放样的位置来加以控制，准确性相对较低。

3.3 多榀钢架安装台架

（1）功能。多榀钢架安装台架主要涉及到行走、提升、移动以及定位多个步骤组合而成，可以有效的对拱部钢架安装效果和质量加以保证，并且也可以对钢架安装的准确性加以保证，也可以辅助完成钻孔、装药、锚杆安设、混凝土灌注等施工工作。

（2）使用效果。1）在进行三个榀拱架安设工作的时候，通常需要四个小时，人工台架的安装工作往往会持续六个小时，相对比来说整体效率得到了显著的提升。2）与单纯的人工操作相比较来看，多榀拱架工作的实施往往需要配备七个人，而如果是人工操作进行安装工作至少需要十三个工作人员，从参与人数方面来说，多榀钢架安装台架具有较强的优越性，施工实践工作不但可以有效的对施工的质量和安全加以保证，并且也可以在遇到地质灾害的时候尽可能的避免对人员造成任何的损害，但是在运用这个方法的时候需要对高空坠落物造成的危险加以侧重关注。3）多榀拱架同步安装台架借助专业的机械设备能够对实践工作的效率和效果加以保障。普通台架只可以被当做人工施工操作的辅助这是，拱架安装过程中工作人员可以结合测量放样的位置来加以把控，但是最终工作的准确性性对较差。

3.4 防水板及钢筋自动化安装一体机

（1）功能。自主研发的防水板钢筋一体机最为突出的特征就是能够实现自动对宽幅防水板进行安设，并且自动完成环状钢筋以及纵向钢筋的安设，不但具备钢筋切料的功能，并且也可以提升整个钢筋结构的防水性。

（2）使用效果。1）与其他台架相对比来说，这一台车施工能够促进工作人员的人身安全，在整个施工过程中会设置辅助设施，并且通常会选择使用圆钢管结构来进行结构建造，平台的高度设置较为适合，两边设施的曲拱圈可以起到防护的作用，能够避免危险事故的发生。2）施工人员可以利用可伸缩的平台结构来进行围岩结构的施工建造，摈弃土工布以及防水板结构都可以利用机械设备进行摊铺和建造，对于施工的速度应当进行切实的把控，这样不但可以对施工效率和施工质量加以保证，并且也可以促进工程整体施工质量的限制提升。

3.5 自行式液压带弧模仰拱栈桥

（1）功能。自行式液压带弧模仰拱栈桥具备液压自行调节。自带弧形模板的功能，能够更加高效的进行止水带结构的安装，切实的满足仰拱与填充分开实施灌注的实际需要，并且自行进行振捣和收面。

（2）使用效果。1）与以往老旧模式的普通栈桥性对比来说，框架结构整体综合性能较强，并且稳定性较高往往不会出现变形或者是破损的情况。栈桥的综合性能较强，能够为超出60 t的各类施工车辆的正常行驶加以保障。栈桥与模板施工方法进行整合只需要留下一个仰拱施工工作面，这样就可以有效的提升施工工作的整体效率和效果，并且也可以为后续二次衬砌施工工作的实施给予辅助。2）栈桥配合模板施工方式所运用的是顶端梁体加固的方法，在模板框架安设完成之后，能够运用仰拱混凝土可以有效的促进施工整体美观性的提升，促进整个工程项目综合性能的提高。

3.6 智能化二次衬砌台车

智能化二次衬砌台车的运行原理就是利用最先进的科学技术与智能控制相结合来对二次衬砌施工过程中产生的所有的信息数据进行收集，并且最终利用专业的扫描仪来完成准确的定位和立模。

4 信息化应用

就以往高速铁路工程施工信息化管理工作实际情况来说，人们往往单纯的人为信息化也就是代表着二维码、视频监控等多个方面，其实信息化管理最为重要的就是将各项信息数据进行统一的收集和处理，并且在实践中加以高效的运行，这样才可以保证项目具有良好的可控性。在基础设施建设过程中，我国铁路信息化建设整体水平还没有达到成熟的状态，其中还存在诸多的问题需要我们加以切实的解决。祁家庄隧道工程在信息化技术的实践运用方面进行了大量的研究，并且已经形成了一定的规模，从而实现了工程管理工作的数字化和可视化的目的。

4.1 PMS工序过程卡控

结合实际情况和需要来对工序卡控制点的位置加以准确的判断，现场施工技术人员可以利用专业的设备来进行报检，对于整个过程进行全面的详细的记录，促进各个工序都能够维持在可控的状态。

4.2 拌合站、试验室信息化管理

结合各方面情况和需要来创建拌合站、实验室信息化管理系统，利用混凝土原材料安装摄像头来对二維码信息加以统一的收集，在保证混凝土材料质量达到规定要求之后方能加以实践运用。

4.3 智能化装备应用

全电脑三臂凿岩台车、智能化二次衬砌台车等装备的应用，初步具备通过过程数据指导施工的能力。智能化二次衬砌台车通过传感器对混凝土入模温度、台车自身应力等方面实现了写实并同步上传平台。

5 结论

总的来说，机械化施工从某种层面上来说可以反映出科学技术的发展，在切实的规避危险事故发生，控制环境污染，改善施工环境方面都鞥能够起到积极的作用，所以我们需要加以侧重关注，运用合适的大型挖、装、运机械化设备，提高隧道施工效率。

参考文献：

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