“四新”技术助恩施公路建设提质增效

在恩施州普通公路“建养一体化”巴东县02项目包(中铁五局一公司承建)公路建设中，一种“新设备”、“新技术”出现在月明隧道，施工速度快、效率高、安全性能好，刷新了恩施公路隧道建设的“新速度、新高度”。这是面对公路施工中的重点和难点，在保证工程质量、提高安全系数、改善作业环境、降低作业强度、提升作业工效、有效节约资源方面，一次有针对性的“四新”技术(新技术、新工艺、新材料、新设备)推广应用。以三臂凿岩台车为主要设备的机械化施工，相较于人工作业，更精准、更安全、更高效，能满足超前地质预报、钻爆开挖、喷锚支护、仰拱、防排水、二次衬砌作业等机械化连续施工。

一、新设备基本情况

隧道机械化施工，在拉林、郑万、张吉怀等铁路项目上已有运用，随着技术的成熟，现尝试运用于恩施公路项目，并选用月明隧道出口作为大机试点工点。当前隧道施工主要机械设备工装配套有，2台三臂全电脑凿岩台车、1台三臂拱架安装台车、2台挖机、4台装载机、7台自卸汽车、1台喷浆机。

三臂全电脑凿岩台车拥有全新的电脑控制系统，主要用于开挖钻眼，利用挂篮装药;可将编辑好的爆破设计方案倒入三臂凿岩台车，台车于隧道掌子面坐标对位后，台车全程可实现全自动化打眼(也可随时切换手动模式)。MWD地质云图是三臂凿岩台车自带的地质分析系统软件，该系统软件通过采集施钻过程中钻孔的速度、扭矩、压力等参数，对前方围岩软硬进行分析，形成云状地质图，通过云状地质图的颜色区分，判定前方围岩的软硬程度及基本地质情况。根据台车三臂可控制钻眼范围将断面分为3个区域同时钻眼，眼位按照钻爆设计布置，单孔钻进用时10-30s，单循环钻爆时间约为210-240min。三臂凿岩台车(单台)最大作业范围:17.4m(宽)×13.3m(高)，作业时钻臂覆盖面积可达168m²，钻孔直径范围为43-102mm。除满足掌子面作业，也可向洞周进行施工锚杆、锚杆孔、掏槽孔、超前灌浆孔、管棚施工、围岩探测、装药、安装锚杆、灌浆以及安装风管等作业等。

二、新设备新技术运用情况

(一)指标完成情况

因月明隧道出口洞口段88米为Ⅴ级围岩，溶蚀沟槽发育、溶洞多，施工难度大，因此采用台阶法先进行人工开挖。

进入Ⅳ级围岩后，工区逐步将台阶法改为全断面进行大机施工。右洞于2020年8月19日开始进行大机开挖，当月开挖进尺达117米;左洞于9月19日进行大机开挖，当月开挖进尺达130米(Ⅳ级围岩)。10月份大机开挖共270米(左洞130米、右洞140米)，11月份大机开挖400米(左洞210米、右洞190米)，开挖进度快且稳步提升。

三、新设备新技术与传统人工钻爆对比

(一)技术对比

1.三臂凿岩台车虽不适于小断面开挖钻眼，但从安全质量、进度、操作方面结合预加固效果分析:优点有设备可以直接开至掌子面，进出场灵活;钻眼时间缩短，节省劳动力，作业人员劳动强度降低，安全系数高，钻眼精准。缺点有炸药单耗较高，欠挖不易处理，机械进出场占用时间较长，对相关专业操作人员的技术要求较高，水量需求较大。

2.人工钻爆施工工序复杂，需要推台架和退台架;作业人员数量要求多，劳动强度高，循环作业时间长，安全系数低，作业环境差，钻眼质量受人工操作水平因素较大，单循环进尺受限。

(二)效率对比

对比人工钻爆，采用三臂凿岩台车，施工进度提高50%-75%，节约时间成本，有效保证项目顺利推进。根据不同围岩类型，将机械化施工及人工施工各循环作业时间进行统计对比，具体数据如下表所示:

近年来，我州已探索出系列“四新”技术，LED隧道照明、碳纤维融雪除冰、机制砂、生态自密实混凝土、硬质沥青、大跨径转体拱桥等，并积极主动开展多层级的公路技术引进、科研工作，格宾石笼、气泡土、隧道机械化施工、特殊桥梁养护、山区公路安全风险预警研究等。“四新”技术的全面推广和应用，将为恩施公路事业发展带来新一轮的变革，工期大幅缩短，质量大幅提升，成本明显下降，作业环境改善，安全系数提升等。践行“十四五”，要牢固树立立科技引领行业健康发展的理念，积极转变思维方式，敢于尝试大胆创新，向科技要效益，靠创新求发展。

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