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摘要：对现代隧道施工而言，大量机械设备是必不可少的，只有充分确保所选设备足够合理，才能充分保障施工安全、质量、成本及周期等的有机协调。本文将简单分析在隧道施工中对机械设备进行合理选择的必要性，研究对应的选择原则，并以某工程案例探究其合理选择方法。
关键词：隧道施工；机械设备；合理选择
隧道工程施工离不开机械设备，而规格、型号、性能、成本等各方面均符合实际施工需求的机械设备，能够最大程度地满足保障施工质量，同时也能协调施工成本与周期，更能防止施工安全事故发生。因此在隧道施工中，如何正确、合理选择机械设备已然成为广受关注的问题。隧道施工具有施工量大、施工耗能多、施工机械数量种类多等特点，在实际施工过程中，其机械设备的使用调配的合理程度直接关系到隧道施工的成本和效率。
一、在隧道施工中对机械设备进行合理选择的必要性
随着长达隧道的建设数量不断增加，隧道施工过程中的涉及的技术要点越来越多，新的施工工艺也越来越多，因此，隧道施工过程中，需要对机械设备进行合理的调配和调度，从而提高施工效率，保证施工进度。但隧道内部的施工空间有限，工艺过程衔接过于紧密，机械的施工半径相互制约，因此，机械的选择需要更为精炼，隧道施工机械配备需要更加科学、细致，选型配套更加实用，从而保证施工任务完成的程度达到最优化。隧道施工过程中会用到大量不同类型的机械设备，主要包括通风设备、装运设备、钻爆设备、盆喷锚衬砌设备、制暖设备、制氧设备、照明设备、电力设备等。隧道工程是一项工程量巨大、涉及领域广的复杂工程，隧道施工更是要考虑多方面因素，而机械设备正是其中的主要因素，只有在大量不同类型设备的协同作用下，施工活动才能顺利、高效进行，取得良好成效。但凡其中任一设备存在问题，那么将会对整个施工活动造成难以预估的影响与破坏，导致隧道施工质量难以得到保证，同时施工成本可能大幅上升，施工周期有所延长，严重时更会引发安全事故。因此在进行隧道施工时必须做好机械设备合理选择工作，既要确保各机械设备性能完全满足实际施工需求，也要从各设备的协调配合进行整体调控，保障施工活动按照规划顺利进行，实现施工质量、安全、成本及周期的深度协调。
二、隧道施工机械设备选择原则
（一）机械选型原则
在对机械设备进行选择时，首先应当从性能层面进行考虑。根据施工方案以及实际施工条件，对施工所需的各种设备的性能提出明确要求，从而以性能为基础对设备型号及规格进行初步选择，确保设备能够有效支持施工活动顺利进行。其次应当从经济效益加以考虑。隧道施工成本需求巨大，降低施工成本是施工管理的一大目标，在确保机械设备性能及质量满足实际施工需求前提下，还需要对设备经济效益进行深度研究，主要根据单位产品费用及生产率进行综合分析，选择出合适的机械型号。另外还需要从环保性、运输条件、施工现场条件等方面进一步对机械设备加以优选，尤其要重视机械设备与其他设备之间的配套情况。 制定施工机械化方案时，应当考虑国情、施工条件、工期和本单位现有机械设备技术条件等因素。比如，相同的隧道可以采用机械化施工也可以采用半机械化施工；具有选择施工机型型号时，应根据隧道的围岩分类、断面、长度、工艺要求、现有机械设备和投资情况等确定；选型配套时要进行经济比较，综合考虑机械的价格、使用费用和维修费用、寿命等因素；成套机械的各个机械参数必须得到最大限度的使用。主要机械与辅助机械之间必须协调一致，辅助机械的选定首先应保证主要机械参数充分发挥最大效果的前提下进行，各机组之间也要相互协调，不能发生互相不联系的“断层”，即两头的作业都采用机械化，而中间某重要作业仍然手工作业，相互不协调，使占用机械不能充分发挥作用；尽可能选用先进的机械、一机多用的机械，近两年，出于对隧道施工安全、质量的要求，隧道施工机械化得以不断深入，一些新型设备不断出现，为这些机械安排足够的工作量，保证机械的使用效率和相互之间功效的匹配；一个工程中所选用的机械型号规格尽可能统一，性能尽可能兼容，便于设备的维修保养工作。
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（二）设备机群组合配套原则
实行机械化施工，进行选型配套时，经常将若干机械或机组配成“成套机械”。所谓成套机械，是指在主要参数方面彼此协调一致而专门组成的机组，或相互联系的机组组成的“机群”。成套机械中，起主要作用的机械或机组称为主要机械或机组，另外还有辅助机械或辅助机组。成套机械中的主要机械和机组决定着施工方式、方法和工程的施工进度。正确选择机械或机组并配套成“成套机械”充分发挥机械的群体效能，可以使施工机械达到理想的效果。
在使用机械设备进行隧道施工时，为了避免某一设备出现故障而对整个施工活动造成严重影响，在实际操作时一般都会采取多条施工生产线并列施工的方式，即使用设备机群进行同时施工。即便设备机群中的某一机械设备出现故障或损坏，其他设备都能在不受影响的情况下继续工作，保障施工质量及安全，同时推动施工进度稳定前进。在进行设备机群组合配套时，应当尽可能地减少组合机械机种，否则停工概率会有所提升，同时作业效率也会有所降低。而且出于调度和维修管理考虑，设备机群的各设备性能、型号都应当尽可能地相同。
三、隧道施工机械设备的合理选择
（一）工程概况
某隧道工程规划施工周期为25天，施工地层构造较为复杂，包含大量花岗岩，施工难度较大。该工程进度指标为II级围岩120m/月，III级围岩100m/月，IV级围岩70m/月，对应的每循环进尺分别为2.4m、2.0m和1.6m。在该工程中进行机械设备选型时，应当确保运输能力高于装渣能力并进一步大于钻爆能力，否则很容易出现大量岩土碎渣堆积，使得施工现场混乱且严重限制机械设备使用效率的情况。
（二）运输机械设备选择
运输能力应当高于装渣能力，由于现场施工产生的岩土碎渣量较大，因此在选择运输机械设备时应当优先选择运输方量偏大的设备。而工程规划周期仅有25天，因此装渣设备数量应当大于运输车数量，以免有车而无装渣设备的情况发生。为了保障装渣运输效率，本工程采取无轨运输方式进行运渣，主要包括自卸汽车、液压台车、装载机与挖掘机等，其中挖掘机数量仅为1，装载机和液压台车数量均为3，自卸汽车数量为6。
（三）喷锚支护作业线施工机械设备选择
锚喷支护作业需要充分保障支护质量，否则容易引发严重安全事故。在选择相应的机械设备时，应当确保锚杆本身质量好，同时配射设备及喷射工艺先进。在本工程中选用的是瑞士MEYCO Potenza混凝土喷射机，其最大喷射宽度及喷射骨料粒径分别为20m与22mm，可喷射面积达到了240m2，可喷射高度也高达14m，完全满足施工要求。另外高压管蹦极、自动配料机、强制式拌合机以及混凝土搅拌输送车等的规格与性能需要满足该喷射机作业要求。
（四）衬砌路面作业线施工机械设备选择
衬砌路面作业线施工需要用到液压衬砌台车、混凝土输送泵、混凝土搅拌输送机、压路机等。由于本工程隧道围岩好，因此路面混凝土施工并没有特殊要求，相应的机械设备选择也只需要秉持维修量小、性能可靠、使用简单、经济实惠等原则，选择合适的设备即可。
结束语：
综上可知，选择合适的机械设备是保障隧道施工质量与安全的基础，同时促进施工成本降低、周期缩短的重要途径。在实际施工中应当根据工程实际情况，严格按照机械设备选择原则，合理选择运输、锚喷支护、路面衬砌等施工活动的机械设备。
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论文作者:周攀
论文发表刊物:《防护工程》2019年20期
论文发表时间:2020/3/7
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