隧道施工中的机械设备配套技术研究
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摘要：在隧道施工过程中，施工机械设备的配套技术是确保施工人员安全、经济效益的重要保障。本篇文章简要分析施工机械配套技术的应用在隧道施工中的重要作用，探讨隧道施工项目中机械配套的设置原则，而后研究隧道施工中主要应用的施工机械设备的类型选择。
关键词：隧道施工；机械设备；配套
1 隧道施工中设备配套的重要性
在隧道工程施工工作中，较为经常使用的施工机械设备有钻岩石的设备、泥石装运设备、喷锚衬砌设备、隧道通风作用的设备，以及其他设备如照明电器设备、氧气供给设备等。可选择使用的设备类型繁多，但设备类型不能随意选择，需要选择施工所需要的款式型号。怎样才能选择最合适的设备和相应的设备组合，在确保施工人员人身安全的重要前提下，也能确保隧道工程施工应有的进度和适当的经济性，而且在保障施工质量的基础上，应当适当减少隧道工程施工所需要发时间，减少施工成本的耗费。多种类型的施工设备同时间进入隧道工程施工区域，若没有制定详细的施工机械设备配套技术方案，工程施工现场的工人安全管理工作将是一个不小的挑战。总而言之，为隧道工程的施工工作配备合理的设备配套技术，能确保机械设备在施工过程中不停滞，有效确保隧道工程施工方案的进展不受影响，而且能为施工单位降低成本投入。
2 隧道施工机械配套的设置原則
隧道工程施工应用的机械设备需要符合一定的规定，施工合同中对施工机械设备有相应的规定，需要满足工程施工期限、安全问题、施工质量问题、对环境的影响不能超过规定，在这些基础规定上再考虑工程经济性，例如施工设备的能源耗费情况、投入的人力成本、工程施工效率、设备易操作使用、设备容易维修护理、设备能灵活应用等。机械设备配套的选择要考虑下面几个原则：
（1）机械设备便于管理。在隧道施工时会有许多的施工机械设备，这些设备同时运行和施工使用，不仅要求机械设备的生产能力，也要求施工现场的科学管理，不但要管理工人做什么工作，也要管理机械设备的情况。因此不仅需要施工机械的操作人员、机械设备的维修人员，也需要管理人员，这些人员需要有优质的职业素养和专业技术能力，才能使隧道施工现场的管理更加科学合理，才能确保施工作业规范进行，施工机械设备的维修更加标准化，并且能有效减少机械设备的维修率，确保隧道工程的施工进度不受影响。
（2）机械设备的使用寿命及其相应的配套零部件。机械设备款式型号的选择和相互组合，不仅要考虑购买成本和质量，也要重视机械设备后期的维修及其零部件的更换和购买。对于特殊类型的机械设备，其购买渠道较少，以及运输较为困难的机械设备应当慎重考虑。机械设备的使用寿命及其零部件的使用要有预见性，适当做一些零部件的储备。
（3）氧气制作机械设备、通风机械设备、尘土防御设备、排水机械设备等应当归入到施工机械设备配套方案中，如此才能合理确保隧道施工现场人员的安全性，确保隧道施工进度不受影响。
3 主要机械设备选择
3.1 凿岩机械选择
凿岩机械设备选择需要考虑多方面的因素，岩石的性质硬度、断面尺寸大小、施工进度安排、工程施工量的大小、工程施工造价等。
（1）确定同时开动凿岩机械的数量。决定其数量的因素包括凿岩机械的生产率和施工机械的开挖断面尺寸，可根据下述公式进行计算：N=∑ /T ，公式中的 定义是机械每一循环钻孔总长度，公式中∑ 的定义是开挖断面的面积大小， 凿岩机在施工过程中的实际生产率，单位是每分钟掘进多少米，T在公式中定义为开挖循环作业计划的凿岩时间，T 定义为每个凿岩设备的施工面积。
（2）凿岩机械隧道施工生产率，主要是依据凿岩机生产方给予的数据信息来判断，计算公式为 = ，公式中的 定义为凿岩机械设备在隧道施工过程中的实际生产率，单位是每分钟多少米，φ在公式中定义为凿岩机械设备同时施工的干扰系数，β在公式中定义为凿岩机械设备工作时间利用系数，φ和β的取值大小一般不大于1的，具体取值要依据实际施工环境情况，取值范围一般是0.7至0.9之间， 定义为凿岩机械纯钻速，单位是每分钟多少米。
凿岩机械设备按照结构形式的不同主要有三种不同的类型，一是开敞式结构设计的硬岩掘进机，此种类型的凿岩机主要应用于地质情况较为稳定的隧道，不然在施工过程中需要相关机械设备的辅助和保护；二是单护盾式结构设计的硬岩掘进机，此种类型的凿岩机有着较为完整的圆形状的护盾；三是双护盾式结构设计的硬岩掘进机，此种类型的凿岩机有着前后护盾设计、伸缩护盾结构设计和支撑靴的支撑作用，能在不同地质情况凿岩施工。
3.2 装岩与运输机械选择
隧道工程在施工过程中，主要有三种类型的运输方式，即为无轨道运输方式、有轨道运输方式以及皮带运输方式。其中的皮带运输方式工作效率较低，应用较少。无轨道运输方式主要是应用自卸车辆进行运输，适合应用在长度较短的隧道和断面较大的隧道。优势特点是自卸车的使用较为机动灵活，倾倒运输的废渣较为方便，缺点是隧道里会产生尾气和噪声，需要配备较好的制氧设备和通风设备。有轨道运输方式比较适合应用在长度较大的隧道和断面较小的隧道，这种运输方式更能减轻对隧道底部的损坏，而缺点是轨道的铺设成本较大。有轨道运输方式的施工管理工作也更加困难，且在运输轨道的终端需要配备车辆转运废渣。
3.3 辅助作业线施工机械
辅助作用的作业线包括隧道通风系统、隧道施工供水系统和排水系统、隧道施工供电系统等，这些辅助系统是确保隧道内正常施工、工人安全的重要保障。（1）通风系统。隧道里的空气自然通风不好。通风系统的设计需要考虑多个因素，如隧道施工的长度大小、隧道里的工作人员数量、爆破后产生一氧化碳的大概浓度、风速等。（2）用电设备。在隧道施工过程中使用的用电设备众多，如照明设备、施工电器等。应当依据相关用电负荷计算法得出最大用电负荷。如在野外进行隧道施工工作，应在隧道洞外的合理位置架设高压变配电中心，再从变电站引出电路，分别用于隧道内的施工使用，另一路用于同外的用电设备和生活设施用电等。（3）施工供水、排水设施。隧道内施工要认真考虑供水和排水设计，凿岩车的正常运行需要供水。隧道里可能会有积水，渗出来的水或者是下雨后的积水，为了能正常施工需要进行排水工作。若是隧道顺着坡施工，则应当在隧道两侧设置排水沟使积水顺坡排出。
4 结束语
在隧道工程的建设与施工，施工机械设备选择合适的类型款式、选用合适的配套技术和设备有着重要的作用，不但影响隧道施工的质量和效率，而且会影响隧道施工人员的人身安全和隧道施工的经济效益，因此要根据施工隧道的情况选择合适的施工设备，选择合适的机械设备配套技术。
参考文献
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[2] 熊军华. 隧道施工中的机械设备配套技术[J]. 设备管理与维修，2018（z1）：98-99.
[3] 曹科. 特长铁路隧道机械化施工设备配套技术探讨[J]. 铁道建筑技术，2017（6）：15-18.
作者简介：余佳，1991年12月5日，男，汉族，湖南省张家界市慈利县，设备管理员，助理工程师，本科双学位，研究方向：隧道施工过程中的机械化配套施工。
（作者单位：重庆隧诚劳务建筑有限公司）
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