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摘要：我国由于经济发展的需要，已修建大量的铁路隧道。在我国广大隧道建设者的共同努力下，我们在基础理论研究，国外资料收集、设计、施工等多方面取得了突出的成就，积累了较为丰富的实践经验。然而，我国的铁路隧道施工的机械设备及相配套的施工技术水平等多方面与同期发达国家相比较，还有一定差距。针对现阶段的施工情况，要结合我国隧道机械化施工的技术水平以及建设现状进行多方面、系统化的研究分析，总结并找出阻碍我国铁路隧道机械化施工技术水平向上发展的制约因素，进一步提高我国隧道机械化施工的水平。
关键词：隧道施工；机械化；发展
1铁路隧道施工机械设备的选型配套和调迁
在铁路隧道工程施工中，机械设备的质量关系着铁路隧道工程建设的质量，因此要选取高质量的机械设备，从而确保隧道施工工程的质量。首先，在主要机械设备方面要选取高质量的产品，而对于非主要的机械设备要从经济性方面着手。比如：在铁路隧道工程施工建设中，由于隧道开挖的工程量大，而且涉及岩石层，因此在凿岩台车、装载机和大型自卸车方面需要准备先进的设备，为了确保铁路隧道工程施工的质量，可以选择进口设备。如：瑞典阿拉斯公司的两臂凿岩台车、日本生产的日野自卸车等。其次，在选取机械设备期间，要坚持一种机器选用同一机型，由于同一款机械零件设备相同，可以实施配件的采购储备，避免零件不足的现象，此外，机械管理者长期操作同一款机械，能够深入的研究，积累经验，从而有利于促进隧道工程施工设备的运用和操作，从整体上提高铁路隧道工程施工效率。第三，铁路隧道工程施工的机械设备配套数量要根据隧道的掌子面来确定，比如：双线隧道工程有四个掌子面，因此需要四套开挖设备投入工程施工中，隧道同时施工可以提高工程施工效率。
2我国隧道施工机械化的发展
隧道修建技术是涵盖多种专业、交叉性很强的综合技术。从我国隧道施工技术的发展看，铁路隧道施工技术的发展历史基本上代表了中国隧道施工技术的发展历史。一个多世纪以来，中国隧道修建技术可划分为以下4个阶段。
2.1人工开挖施工阶段
20世纪50年代以前，人工钢钎大锤打眼放炮，手推斗车运输出碴。基本是人力开挖、手工操作、机具简单、技术落后。对于土质或松软的石质隧道，则使用铁铲、镐、鹤嘴斧及铁撬棍和铁楔进行开挖，对于需要爆破的石质隧道，多数使用钢钎及铁锤人工打眼。出碴用架子车、板车、鸡公车，甚至人力挑运，一些较长的隧道使用土斗车，人力推车。隧道照明多用油灯，基本上无施工通风设备。开挖中的临时支护多用木料，永久衬砌则用青砖、石料和混凝土预制块以及现浇混凝土。
2.2由小型机械化到半机械化开挖施工阶段
新中国成立后50～70年代，铁路迅速发展，隧道施工由人力为主转入中、小型机械施工，是隧道设计、施工技术有较大发展的时期。70年代，采用风钻打眼，轨道翻斗车出碴运输。20世纪50年代初期开始，逐步配备了内燃空压机、发电机、电瓶车、OM-506凿岩机、抽水机、鼓风机等小型设备。采用了湿式凿岩，装碴机装碴，电瓶车牵引、有轨运输，搅拌机搅拌混凝土进行衬砌，卷扬机进行提升，首次采用平行导坑巷道式机械通风等，基本实现了主要工序小型机具、机械的部分配套作业，使铁路隧道施工进入了一个新的里程碑。
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20世纪60～70年代，从西南铁路建设开始，以成昆线为代表，购进了一批新的勘测设计和施工设备，在施工方面开始推广漏斗棚架法，部分采用全断面开挖，研究试用光面爆破，对整治岩溶、岩爆、坍塌、涌水和瓦斯突出等也逐步积累经验，使铁路隧道的修建技术得到迅速提高，山区铁路长隧道显著增多。
2.3机械化开挖阶段
20世纪80年代以后，铁路大发展，长大隧道普遍修建。隧道修建技术从传统的矿山法向采用以“新奥法”原则指导下的一系列新技术、新设备发展；凿岩台车、装载机和衬砌模板台车形成大型机械化配套作业，是隧道修建技术追赶世界先进水平的时期。
近10年来，铁路施工企业依托贵广铁路、渝利铁路等项目，不断探索、总结和完善隧道施工机械化配套模式，形成了长大铁路单线、双线隧道施工机械化配套模式。随着三臂液压凿岩台车、混凝土喷射机组、隧道挖装机、多功能钻机和拱架安装机、新型衬砌台车等一大批先进超前探测、开挖、支护、通风和出碴运输等设备的使用，隧道施工速度、质量和安全都有了前所未有的提高。
铁路客运专线、高速铁路隧道与普通铁路隧道的最大区别不仅仅在于其断面面积大，更重要的在于其施工质量要求非常高。安全、质量、环保、舒适是在施工阶段就必须要认真解决的问题。要从施工工艺、施工设备配置上予以解决。正在建设的郑万铁路湖北段项目集中10余台全电脑台车和大批先进隧道施工设备，将开启隧道施工机械化配套的新模式和新样板。
2.4工厂化施工阶段——TBM法
20世纪90年代，我国引进全断面隧道掘进机，实现工厂化作业。采用TBM施工，无论是在隧道的一次成型、施工进度、施工安全、施工环境、工程质量等方面，还是在人力资源的配置方面都比传统的施工工法有了质的飞跃。TBM法施工开创了隧道施工的新篇章，也被称为隧道建设的第四次飞跃。
3我国铁路隧道机械化施工趋势
铁路隧道机械化施工发展重点是隧道钻爆法施工机械化，采用液压凿岩台车进行铁路隧道施工，已取得较为良好的施工效果。创新发展并不断推广“新奥法”施工以及机械化配套技术现已经成为隧道钻爆法施工机械化的关键，其中推广和创新的重点是掘进机械化、装-运-卸机械化、锚杆-湿喷混凝土支护机械化以及衬砌（含仰拱）混凝土施工机械化。
3.1投入科研力量进行隧道掘进机的重点研制
国内与国外的先进施工设备进行对比，在多个机械方面以及技术方面还存在较大差距，比如：机械工作的可靠性、设计制造方面（液压系统、伺服系统、自动导向以及调向系统等）、机械刀具以及刀具轴承方面，主机大轴承等基本元件上。这已经成为我国隧道掘进机研制过程中急切需要解决的问题。为了能够使高速铁路特长隧道建设更加稳定向前，我们要学习国外先进的技术水平，采购先进的国外设备，与国外较为有名的掘进机制造厂进行长期合作，大力发展本地化生产工厂，自主学习创新出自己的机械设备。
3.2促进铁路隧道机械化施工科技化、自动化发展
掘进机的设计制造往往间接的反映出一个国家综合科研水平、工业化水平，还体现了新型材料、自动化、信息化传输以及多媒体等多方面的综合水平。目前，有些施工现场实现了办公室直接通过计算机屏幕，根据远距离的掘进机施工图像以及各项参数，直接对施工机械发出指令进行控制，这将是今后机械化设备自动化发展必行趋势；与此同时，随着中国计算机硬件、软件的快速发展，掘进机在计算机方面的优化设计以及施工系统创新开发也是今后发展方向。
4结束语
总之，隧道与地下工程修建技术的进步和发展，始终与机械设备的创新、进步和提升相依相伴、相互促进和发展。不断研发先进施工机械与装备，开发适合地下工程作业的专用工具、工装，攻克关键技术，掌握自主知识产权，尤其是真正实现机械化配套作业是隧道与地下工程发展的必由之路。
参考文献
[1]洪开荣．我国隧道及地下工程近两年的发展与展望[J]．隧道建设，2017，（2）：123-124.
[2]王梦恕．中国掘进机隧道技术现状、存在的问题及发展思路[J]．隧道建设，2016，（3）：179-187.
[3]吴忠善，杨钊，杨擎．超大直径泥水带压进舱换刀技术研究与应用[J]．隧道建设，2016，（7）：673-678.
论文作者:龚彬
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/29
标签：隧道论文; 铁路论文; 台车论文; 设备论文; 我国论文; 机械设备论文; 工程施工论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;