科技日报记者 雍黎
10月14日，随着最后一次爆破作业顺利完成，西安至重庆高速铁路（以下简称“西渝高铁”）重难点工程——四方山隧道顺利贯通。这条穿行于大巴山南麓的9485米长隧，自此告别“人海战术”，以一套全工序机械化施工体系，为高铁隧道智能建造写下新注脚。
让隧道建设从“人扛钎”到“智能掘进”
四方山隧道位于重庆市开州区境内，是西渝高铁康渝段的一级高风险隧道。它不仅要穿越滑坡体、采空区、老窑积水区，还要直面有害气体带、岩溶发育区，加上高地应力和边仰坡顺层等不良地质，施工组织和安全管控难度大。
过去遇到这类隧道，掌子面（即开挖工作面）往往需要大量工人轮番上阵：人工凿岩、肩扛钢拱架、洞内焊接绑扎……效率低不说，安全风险也高。对此，中铁十一局建设者通过科技创新，把人从危险作业面里“换”出来，让装备和工法站到前台。
“我们在掌子面、仰拱、二衬三大作业区排布了一套‘7+1+4’机械化配套矩阵。”中铁十一局西渝5标总工程师蒲昆介绍，他们在掌子面配置三臂凿岩台车、多功能装药台车等7类设备，仰拱作业采用56米大跨度移动栈桥，二衬作业引入智能衬砌台车、钢筋防水板自动铺挂台车等4类工装，实现开挖、支护、衬砌全流程机械化协同。
“传统隧道里‘掌子面站满人’，现在只需要少数操作手操作设备集群作业。”蒲昆说，比如在掌子面，三臂凿岩台车替代人工风枪打眼，多功能装药台车完成炸药填装，配合拱架安装机、钻锚注一体机、湿喷台车，开挖与初期支护一气呵成。
同时，四方山隧道把BIM可视化和洞内智能监测预警系统接进施工流程，对开挖、支护、衬砌各工序动态监管：围岩变形、有害气体浓度、设备状态一并上屏，异常即预警。
“让工人少待掌子面、让数据多跑预警线，施工效率提高了，安全风险也减少了。”蒲昆算了一笔账，以前一个隧道施工作业面需要110个工人，现在机械化施工，只需要80人左右。
科技创新 让三榀拱架“整体上线”
隧道支护里最吃劲的工序是立钢拱架。过去一榀一榀往岩面上拼，既要人工登高，又要洞内大量焊接，单循环往往耗上3小时。
对此，中铁十一局现场团队首创了“三榀铰接式钢拱架整体机械化安装”工艺，把多榀拱架在地面预拼成整体，通过铰接装置单向限位、扇形展开，并对拱架安装机进行调整，将提升能力从2.5吨提升到4吨，一次性可以将三榀钢拱架举升到位。立架单循环时间由3小时缩短到2小时，人员投入减半。
二衬环节同样在做“减法”。“我们受梳子应用的启发，创新研发以‘钢筋梳分器’为关键装置的隧道钢筋智能安装台车。”蒲昆说，以前工人需要一根一根地铺设钢筋，而通过自主研发的钢筋防水板自动铺挂台车，可一次性把12米衬砌环向120根双层钢筋整体提升、精准布设，还能顺带完成宽幅防水板铺设和自动焊接，标准作业人数下降了三成，劳动强度明显下降。
依托这套实践，项目目前已形成3项省部级工法、20余项专利，并参与编制《西昆高铁隧道机械化创新实践与变革》《铁路隧道全工序机械化设计施工技术规程》，把“单点经验”变成可复制的行业标准，推动高铁隧道机械化施工步入全工序、标准化新阶段。
西渝高铁是国家“八纵八横”高铁网京昆通道、包（银）海通道的重要组成部分。目前西安至安康段已于9月28日开通运营，康渝段已贯通隧道67座，全线进入无砟轨道、站房及四电安装攻坚阶段。
西渝高铁全线建成通车后，重庆到西安列车运行时间将从目前5个多小时缩至约2.5小时，中西部高铁网进一步织密。而四方山隧道留下的全工序机械化方案，也会跟着标准工法一起，走向下一座山、下一条隧。
网友评论
