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长大铁路隧道机械化施工配套技术经济分析研究(2)

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2．1 配套方案差异分析研究

首先针对双线铁路隧道施工Ⅰ级机械化配套方案的6条作业线进行差异分析，旨在寻求经济分析工作的重点。作业线差异分析见表1。

针对表1隧道机械化施工设备配套技术的差异性分析，将重点对凿岩台车开挖和机械手喷射混凝土的循环时间测定、机械手喷射混凝土回弹率、凿岩台车开挖超挖量、初期支护和二次衬砌混凝土回填量、仰拱栈桥、模架、台架等研发设备的计算与摊销模式、隧道综合进度及定额进度取定等项目进行重点研究。

2．2 凿岩台车开挖超挖量研究

由于液压凿岩台车自身结构原因，凿岩台车钻凿周边眼时产生的外插角比手持风动凿岩机产生的外插角要大。工程实践证明，凿岩台车(TamRockT12)钻凿周边孔的外插角一般为3～5°。外插角的大小与凿岩机结构尺寸和钻臂推进梁范围内的洞壁支护状况密切相关。一般而言，凿岩机尺寸越大，钻臂推进梁越短，推进梁范围内的支护厚度越大，产生的外插角就越大。

外插角的客观存在导致钻孔底部超出开挖轮廓，爆破后会产生超挖;受隧道围岩结构构造和施工操作水平影响，隧道超挖也客观存在。根据规范，围岩收敛变形、拱架预留沉落、测量允许误差、施工允许误差以及超前管棚、超前锚杆、超前小导管轮廓线下的楔形坍落都属于难以避免的技术性超挖。

按现行铁路定额的工程量计算规则，隧道专业在计算工程数量时是根据开挖净断面提供的工程数量，难以避免的技术性超挖要在定额中合理考虑。为此，对样本隧道23个开挖循环的超挖情况进行统计，从测定的数据分析可知，Ⅲ级围岩的平均线性超挖为27 cm，Ⅳ级围岩的平均线性超挖为28．3 cm，Ⅴ级围岩的平均线性超挖为31．7 cm。结合现行铁路隧道施工规范可知，双线铁路客专隧道用凿岩台车开挖比用常规风钻开挖延米超挖量要多3．81～6．43 m3(占设计开挖断面的 2．9% ～4．4%)。

表1 作业线差异分析表Table 1 Comparison and contrast between Grade I mechanized construction and conventional construction?

2．3 支护混凝土回填量研究

由于凿岩台车钻孔开挖比传统的风钻钻孔开挖产生的超挖量要多，其多超挖部分要用初期支护的喷射混凝土或二次衬砌混凝土进行回填。为合理取定凿岩台车开挖情况下机械手喷射初期支护混凝土定额子目和二次衬砌混凝土定额子目的混凝土材料消耗量，对2011年7—9月施作的175．8 m范围内的仰拱及回填、247．58 m范围内的拱墙衬砌混凝土消耗情况和212．7 m范围内的初期支护喷射混凝土消耗情况进行了统计分析，结果如表2和表3所示。

表2 二次衬砌混凝土消耗情况统计表Table 2 Consumption of secondary lining concrete?

表3 喷射混凝土消耗情况统计表Table 3 Consumption of shotcrete?

综合以上统计的二次衬砌混凝土和初期支护喷射混凝土的消耗情况，按围岩级别推算的延米超挖回填混凝土量和平均线性超挖情况见表4。

表4 延米混凝土回填量和平均线性超挖情况表Table 4 Correlation between backfilling concrete quantity and average linear overbreak?

由表4可以看出，在凿岩台车开挖条件下，推算的Ⅲ级围岩的平均线性超挖为28．5cm，Ⅳ级围岩的平均线性超挖为30．1cm，Ⅴ级围岩的平均线性超挖为28．1cm。与前面凿岩台车开挖工程数量研究中得到的平均线性超挖数据(Ⅲ级围岩27．0 cm，Ⅳ级围岩28．3 cm，Ⅴ级围岩31．7 cm)虽稍有差异，但还是比较接近的。经分析，造成的差异主要是由围岩实际沉降量与设计预留沉降量不符合，以及立拱地段拱架体积占用支护空间等原因造成的。

由于喷射混凝土价格较二次衬砌混凝土价格高，为降低造价，在工程实践中往往会尽可能多用二次衬砌混凝土来回填超挖部分，但这必须以满足安全质量为前提。开挖基面喷射混凝土平整度较差会产生应力集中，并会导致隧道防水质量受影响。如果因混凝土喷射量不足发生坍塌等安全事故，将会对隧道建设造成更为恶劣的影响。

2．4 湿喷机械手喷射混凝土回弹率研究

目前长大隧道施工中普遍使用了混凝土湿喷机械手(目前长大隧道施工中最受欢迎的机械之一)，它的使用既提高了工作效率，又减少了混凝土回弹量，同时使隧道内的作业环境和工作条件均得到了极大的改善。

为合理确定混凝土湿喷机械手喷射混凝土定额的材料消耗，采用铺设彩条布收集回弹料的方法，对样本隧道在不同围岩条件下使用湿喷机械手(Sika-PM500PC)喷射混凝土的回弹率进行了测定。

文章来源：《上海经济研究》网址: http://www.shjjyjzz.cn/qikandaodu/2021/0323/787.html