隧道工程是集地质勘察、结构设计、机械施工于一体的综合性工程领域，其施工效率与质量高度依赖专业化设备的选型与应用。根据隧道施工工序（开挖、支护、衬砌、运输、辅助作业等），可将常用设备划分为开挖类、支护类、衬砌类、运输类、辅助类五大核心类别，本文结合不同施工工法（钻爆法、TBM 法、盾构法等），对各类设备的功能、适用场景及技术特点展开详细阐述。

一、 开挖类设备：隧道成型的核心装备

开挖是隧道施工的首道工序，设备选型需匹配隧道断面尺寸、地质条件（软岩 / 硬岩 / 复合地层）及施工工法，核心设备分为钻爆法专用设备与机械化掘进设备两大类。

（一） 钻爆法开挖设备

钻爆法适用于硬岩地层或大断面隧道施工，具有适应性强、成本相对较低的特点，核心设备包括凿岩设备、装药设备及起爆设备。

1、凿岩台车（钻孔台车）

功能：替代人工完成隧道掌子面的钻孔作业，用于布设炮孔、锚杆孔或注浆孔。

技术特点：采用液压驱动多臂机械臂，可实现钻孔角度、深度的精准控制；配备自动定位系统（GPS / 激光定位），确保炮孔排布符合爆破设计要求；部分智能型台车集成钻孔数据采集功能，实时记录孔深、孔位偏差，便于施工质量追溯。

适用场景：铁路、公路山岭隧道的钻爆法施工，尤其适用于 Ⅲ - Ⅴ 级硬岩地层。

2、装药车

功能：实现炸药的自动化装填，分为粉状炸药装药车、乳化炸药装药车两类，解决人工装药效率低、安全风险高的问题。

技术特点：配备防静电、防殉爆装置，满足隧道内防爆安全要求；可根据炮孔直径自动调节装药量，确保爆破能量均匀分布。

3、起爆器与爆破网络设备

功能：通过电雷管或非电雷管实现爆破网络的精准起爆，控制爆破顺序与延时，减少对围岩的扰动。

关键设备：高能起爆器、毫秒延时雷管、导爆管等，需严格遵循爆破安全规程操作。

（二） 机械化掘进设备

机械化掘进设备以隧道掘进机（TBM） 和盾构机为代表，是现代隧道工程实现 “高效、安全、绿色” 施工的核心装备，适用于长距离、大断面隧道，可大幅降低人工成本与地质灾害风险。

隧道掘进机（TBM）—— 硬岩掘进专用

分类：按掘进方式分为敞开式 TBM、护盾式 TBM；按断面尺寸分为小型（≤3m）、中型（3 - 8m）、大型（≥8m）TBM。

核心结构与功能

刀盘：配备滚刀，通过旋转挤压破碎硬岩，刀盘直径与隧道设计断面匹配；

护盾体：敞开式 TBM 无护盾，适用于围岩稳定性好的地层；护盾式 TBM 配备护盾结构，可支撑掌子面，防止围岩坍塌；

出渣系统：刀盘破碎后的渣土通过刮板输送机、皮带输送机输送至后方运渣车辆；

支护系统：集成锚杆钻机、喷射混凝土机械手，可同步完成掘进与初期支护。

适用场景：水利引水隧道、铁路山岭隧道等长距离硬岩隧道工程，如川藏铁路部分隧道标段采用超大直径 TBM 施工。

盾构机 —— 软土及复合地层掘进专用

分类：按支护方式分为土压平衡盾构机（EPB）、泥水平衡盾构机（SPB）；特殊工况还包括双模盾构机、异形盾构机（如矩形盾构）。

核心结构与功能

刀盘与密封舱：土压平衡盾构通过调节密封舱内渣土压力平衡掌子面水土压力，防止地表沉降；泥水平衡盾构以泥浆为介质，实现渣土输送与掌子面支护；

管片拼装系统：配备拼装机，可自动完成预制混凝土管片的抓取、定位与拼装，形成隧道二次衬砌；

同步注浆系统：在管片拼装完成后，向管片与围岩之间的间隙注浆，填充空隙、控制沉降。

适用场景：城市地铁隧道、过江隧道、海底隧道等软土或复合地层工程，如上海长江隧道采用超大直径泥水平衡盾构机施工。

二、 支护类设备：保障隧道围岩稳定的关键装备

隧道开挖后围岩应力重新分布，需及时进行支护作业防止坍塌，支护分为初期支护与临时支护，核心设备涵盖喷射混凝土设备、锚杆支护设备、钢拱架安装设备等。

1、湿喷机械手（湿喷机）

功能：用于隧道初期支护的喷射混凝土作业，相比传统干喷机，具有粉尘少、混凝土强度高、回弹率低的优势。

技术特点：采用液压机械臂操控喷头，喷射范围覆盖隧道拱顶、边墙；配备自动计量系统，精准控制水灰比；部分机型集成速凝剂添加装置，实现混凝土快速凝结。

适用场景：各类隧道的初期支护施工，是隧道绿色施工的标配设备。

2、锚杆钻机

功能：用于钻孔并安装锚杆，通过锚杆的锚固作用增强围岩稳定性，分为手持式锚杆钻机、履带式锚杆台车两类。

技术特点：履带式锚杆台车机动性强，可在狭小隧道空间内作业；配备钻杆自动推进系统，钻孔效率是人工的 3 - 5 倍；部分机型集成锚杆安装与注浆功能，实现 “钻孔 - 安装 - 注浆” 一体化作业。

3、钢拱架安装台车

功能：替代人工完成工字钢、格栅拱架的吊装与定位，解决大断面隧道钢拱架安装难度大、安全风险高的问题。

技术特点：采用液压升降平台与夹持装置，可精准调整钢拱架的间距与垂直度；配备载重底盘，可同时运输多榀钢拱架，提升施工效率。

三、 衬砌类设备：实现隧道永久成型的装备

衬砌是隧道的永久支护结构，分为现浇混凝土衬砌与预制管片衬砌，对应设备需满足混凝土浇筑、振捣、养护及管片拼装的施工需求。

1、衬砌台车

分类：按结构形式分为针梁式衬砌台车、穿行式衬砌台车、液压模板台车，适用于现浇混凝土二次衬砌施工。

技术特点：采用液压系统控制模板的升降与开合，模板精度可达 ±2mm，确保隧道断面尺寸符合设计要求；针梁式台车可在自身轨道上移动，无需额外铺设轨道，适用于曲线隧道施工；部分台车集成混凝土输送管道与振捣装置，实现浇筑、振捣同步进行。

适用场景：铁路、公路隧道的现浇混凝土衬砌，尤其适用于断面多变的隧道工程。

2、管片拼装机（盾构配套设备）

功能：作为盾构机的核心部件，完成预制混凝土管片的自动化拼装，形成圆形隧道衬砌结构。

技术特点：采用多自由度机械臂，可实现管片的平移、旋转、微调；配备真空吸盘或液压夹具，确保管片抓取稳定；集成管片接缝密封系统，同步完成止水条安装。

3、混凝土搅拌运输车与输送泵

混凝土搅拌运输车：负责将搅拌站生产的混凝土运输至隧道内，罐体持续旋转防止混凝土离析，适用于长距离运输。

混凝土输送泵：分为车载泵与拖泵，通过高压管道将混凝土输送至衬砌台车或喷射机械手，适用于隧道内狭小空间的混凝土浇筑作业。

四、 运输类设备：隧道施工物料转运的保障装备

隧道施工过程中需转运大量渣土、混凝土、钢材、支护材料等，运输设备的选型直接影响施工效率，核心设备分为出渣设备与物料运输设备两大类。

1、出渣设备

装载机：用于隧道掌子面渣土的铲装作业，分为轮式装载机与履带式装载机，履带式装载机适用于泥泞、松软的隧道地面。

自卸卡车：与装载机或 TBM / 盾构机出渣系统配套，运输渣土至洞外弃渣场，需选用低污染、低噪音的环保型车型，满足隧道内通风要求。

皮带输送机：作为 TBM / 盾构机的配套设备，将刀盘破碎的渣土连续输送至后方自卸卡车，实现掘进与出渣同步进行。

2、物料运输设备

轨道运输车：适用于长距离隧道施工，通过铺设轨道运输混凝土、钢拱架、锚杆等物料，具有运输量大、速度快的优势。

叉车：用于隧道内小型物料的装卸与转运，如管片、注浆材料等，适用于断面较大的隧道空间。

五、 辅助类设备：保障隧道施工安全与效率的配套装备

隧道施工环境复杂（黑暗、潮湿、空间狭小），需配备一系列辅助设备保障施工安全、改善作业环境，核心设备包括通风设备、排水设备、照明设备、监测设备等。

1、通风设备

轴流式通风机：分为压入式、抽出式两种，通过风管将新鲜空气输送至隧道掌子面，排出爆破产生的烟尘与有害气体，确保洞内空气质量符合安全标准；长隧道需采用多级通风系统，分段布设通风机。

2、排水设备

潜水泵：用于排除隧道内的地下水与施工废水，分为移动式潜水泵与固定式潜水泵，大流量潜水泵适用于富水地层隧道施工。

排水管道系统：将隧道内积水输送至洞外沉淀池，防止积水浸泡隧道基底，影响施工机械作业。

3、照明与供电设备

防爆照明灯：采用 LED 防爆灯具，布设在隧道两侧墙壁，确保施工区域照度均匀；需选用防水、防尘型灯具，适应隧道潮湿环境。

移动变电站与电缆：为隧道内各类设备提供电力支持，移动变电站可随施工进度前移，电缆需采用阻燃、耐磨的矿用电缆。

4、监测设备

围岩收敛计：监测隧道围岩的变形量，判断围岩稳定性，及时调整支护参数。

地表沉降监测仪：适用于城市隧道施工，实时监测地表沉降数据，防止沉降超标影响周边建筑物安全。

TBM / 盾构机姿态监测系统：通过激光导向或惯性导航技术，实时监测掘进机的位置、姿态，确保隧道轴线符合设计要求。

六、 隧道工程设备选型的核心原则

匹配地质条件：硬岩地层优先选用 TBM 或钻爆法设备，软土地层优先选用盾构机，复合地层可选用双模盾构机。

匹配隧道参数：根据隧道断面尺寸、长度、曲线半径选择设备型号，如大断面隧道选用大型 TBM 或盾构机，曲线隧道选用针梁式衬砌台车。

兼顾效率与安全：优先选用自动化、智能化设备，减少人工干预，降低高空、爆破等作业的安全风险。

符合绿色施工要求：选用低噪音、低排放、低能耗的环保型设备，配套通风、除尘系统，减少施工对周边环境的影响。

隧道工程设备的发展趋势正朝着大型化、智能化、绿色化方向迈进，如智能 TBM 可实现掘进参数自动优化、远程监控与故障诊断，盾构机集成 BIM 技术实现施工全过程数字化管理。未来，随着隧道工程向更深、更长、更复杂地层延伸，专业化设备的研发与应用将成为推动隧道工程技术进步的核心动力。