摘要：软弱围岩地质条件特殊,在该处组织公路隧道建设工作时,容易出现质量及安全层面的问题,以何种方式突破软弱围岩的局限性是现代工程建设中的重点探讨内容。文章以软弱围岩公路隧道工程为背景,重点对其机械化钻爆施工技术展开探讨,提出关键的工作要点,以期为类似工程提供参考。
关键词：软弱围岩;公路隧道;机械钻爆;
某软弱围岩隧道工程，全线围岩等级为Ⅳ、Ⅴ级。鉴于现阶段钻爆法在软弱围岩隧道工程中应用较为广泛的特点，提出两项机械化钻爆方案，并展开对比分析。方案一以单台凿岩台车为主体施工设备，适配立拱台车，开展联合作业;方案二以双台凿岩台车为主体施工设备，辅以立拱台车，开展联合作业。
1 两种机械化钻爆法的施工工艺流程
1.1 方案一
方案一的流程具体如图1所示。
1.2 方案二
方案二的流程具体如图2所示。
2 机械化钻爆法（两种方案）的关键施工内容
2.1 机械钻孔
钻孔利用液压凿岩台车完成，由具有资质的工作人员操控，确保钻臂定位的准确性。践行信息化施工的现代化工程理念，为双臂凿岩台车适配全电脑系统，以期通过该手段改善设备的运行状态，提高运行水平，但从实际施工情况来看，并未取得良好的效果。
现场围岩地质条件欠佳，以Ⅳ、Ⅴ级为主，若启用全电脑系统，运行期间容易发生空打的情况，拖慢施工进程。对此，在后续的施工中不再采用全电脑系统，采用人工操作的方式代替，有利于提高控制的精细化水平，兼顾钻孔质量和效率的双重要求。
上部断面施工阶段，单臂凿岩台车采取“先左后右、先上后下”的顺序。相比于开挖断面的尺寸(偏大)而言，单臂凿岩台车提供的作业宽度有限，为满足全断面施工要求，需要完成一次横向移动操作。
一台单臂凿岩台车作业区间如图3所示。
单臂凿岩台车位于A处时，可覆盖的区域为1和2;待该设备转移至B处时，可覆盖的范围则转移至2和3。经过一次横向移动后，可以完成全断面炮眼的凿岩作业。上部钻孔工作落实到位后，调整单臂凿岩台车的位置，使其退至下部掌子面，以便在该范围内钻孔，此时钻孔的空间跨度较小，无须移动。
在凿岩台车运行全过程中，定位是基础工作，精准的定位有利于提高后续作业的精度。在该隧道工程中，断面的最小施工尺寸为10.25 m×6 m，两台凿岩台车运行时，彼此间需要保持1 m的间距，有序施工。
上部断面钻孔完成后，转至下部断面，但该区域空间有限，难以满足两台凿岩台车同步运行的要求，转为单臂凿岩台车作业的方式，双臂凿岩台车无须参与作业。钻眼时按照“掏槽眼→周边眼→辅助眼”的顺序依次钻孔。
凿岩台车应由具有丰富经验的员工操作，以提高设备运行精度。
(1)正式运行前进行全面检查，例如操作杆、停车制动系统、挡位转换开关等，各装置均要维持稳定运行的状态，否则需要查明成因，采取维护措施。
(2)施工期间密切关注现场的情况，判断是否存在障碍物，若有则及时清理，以免影响凿岩台车的正常运行;对于上坡或下坡路段，不宜采用空挡滑行的驾驶模式;随凿岩台车施工进程的推进，待其接近掌子面时，以缓慢的速度伸出前支撑腿并进行调整，目的在于确保凿岩台车可始终维持水平状态且具有足够的稳定性[1,2,3]。
(3)双台车协同运行时，加强对各作业臂工作姿态的控制，避免交叉干扰的情况。
(4)钻孔完成后，退回推进梁，根据大臂的实际位置进行调整，直至其到达行走位置，推进梁应当与车身保持水平的位置关系。
(5)完成对推进梁的调整后，若无误则关闭液压泵，断开电源;开启水龙头，使原本汇集凿岩台车内的水可以高效排出，以便深度清洗推进梁上附着的各类杂物，使推进梁恢复洁净的状态。
(6)清洗作业完成后，收回支撑液压缸，调整台车的位置，下放支撑装置，使轮胎可以在支撑装置提供的支撑作用下脱离地面。
2.2 机械立钢拱架
纵观现阶段的公路隧道建设状况，立钢拱架安装普遍以人工作业的方式为主，需要由施工人员完成拱架的搬运、安装等一系列工作。拱架的自重较大，单个节段的重量普遍达到160 kg甚至更重，若仅采用人工作业的方式，存在费时、费力的情况，且施工安全性难以得到全面保证。经过多方的协同商讨后，决定采用优化后的新型立拱台车，可以改善现场施工条件，确保施工的安全性，且有助于降低员工的工作量，使其能够以更饱满的精神面貌和生理状态参与钢拱架的安装工作。
结合图中内容展开分析，结构组成方面以车架为主要框架，安装液压支腿、工作平台、驾驶棚等装置，适配操作系统及控制系统等软件装置，共同组成立拱台车。
3 人工钻爆法与机械化钻爆法的对比分析
软弱围岩公路隧道施工中，钻爆法的细分形式较多，例如人工钻爆、机械钻爆是较为典型的形式。
人工钻爆法得以有效应用的关键前提在于得到大量人力资源的支持，导致现场协调工作难度较大，员工之间易出现沟通不及时、沟通内容不全面等问题。
机械化钻爆的方法可以精简人员配置，发挥出机械设备的生产力优势，达到提质增效的效果，是现代公路隧道钻爆施工中应用较为广泛的形式。
两种方案关键工序施工的人员配置情况如表1所示。
单位：人
(1)钻孔施工期间若采用人工钻爆法，可以增强施工的灵活性，工作人员可及时掌握实际情况，以全局化的视野对相关问题进行判断，采取针对性控制措施。人工钻爆施工对于人员数量以及人员的“质量(综合工作水平)”均提出了较高的要求，且现场施工环境复杂，面对突发安全事故时难以有效组织疏散工作。立钢拱架环节需要由人工将钢拱架提升至拱顶处，精准就位后再采取固定措施，工作量大、安全隐患多。人工钻爆法在施工安全和施工效率方面均有较明显的局限性。
(2)针对人工钻爆法存在的不足之处，进一步提出机械化钻爆法，经技术可行性验证后，将其作为软弱围岩公路隧道施工的关键方法。在钻孔施工环节，通过凿岩头台车的应用，可以有效保证施工的安全性，创设良好的施工条件，钻孔效率得以提高。对于工作人员而言，则远离掌子面，因此不会受到安全因素的影响，自身的安全得到保证。在立钢拱架施工环节，配套立拱台车，机械手可以根据相关要求灵活操作，将钢拱架稳定转移至拱顶位置，待前述主体工作落实到位后，由人工采取固定措施即可，全程各项工作紧密衔接。立拱台车的作业能力较强，在面对较大尺寸、较大重量的钢拱架时，仍能够将钢拱架抬立至指定位置[4,5]。
因此，钻工钻爆法可以取得较好的施工效果，实际结果也予以了充分的论证，施工全程安全状况良好，能够高效完成各项工作。
4 结语
综上所述，机械化钻爆法在软弱围岩公路隧道工程中具有良好的应用效果，可切实解决人工钻爆等传统方法存在的安全隐患多、效率低、质量可控性差等问题。通过对软弱围岩公路隧道工程的分析得知，利用凿岩台车和立拱台车能够形成工作合力，将钻爆循环周期有效缩短，提升施工质量。机械化钻爆法的可行性较高，在后续类似的软弱围岩公路隧道工程中，有关工作人员可以从中借鉴，灵活应用该方法。
参考文献
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