利用反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行巖石開挖與管道吊運(yùn)施工方案

劉 潔

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 工程概況及地質(zhì)條件

張峰水庫輸水管線金峰山段位于山西省晉城市沁水縣東端，山坡管線長330.13 m（TO+000～T0+330.13），均安裝DN 1600 PCCP管道，每節(jié)長6 m，重約10 t。山坡坡度32.16°，全線地質(zhì)條件為：樁號(hào)TO+000～T0+259.87段穿過地層巖性為及砂巖、泥巖，基巖強(qiáng)風(fēng)化帶厚度2～5 m。樁號(hào)T0+259.87～T0+330.13段地表地層巖性為低液限黏土，低液限黏土之下有厚0～5 m的卵石混合土層，覆蓋層厚度大于14 m，下伏基巖，表層9 m范圍內(nèi)土層具濕陷性，為I級(jí)非自重濕陷場(chǎng)地。

2 施工條件

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員實(shí)地考察，金峰山四周沒有任何可上山道路，且可見山上風(fēng)化巖較多，山坡此起彼伏，處處存在塌落隱患，修筑臨時(shí)施工道路受限。

坡底向上游70.26 m段(T0+259.87～T0+330.13)地質(zhì)主要為濕陷性黏土，此段利用反鏟挖掘機(jī)從上向下方式直接開挖，管道采用履帶吊吊裝，常規(guī)方法即可。施工困難是存在于從樁號(hào)T0+259.87繼續(xù)向上游至坡頂?shù)膸r石段。根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)，此巖石段采用鉆孔爆破法開挖，但施工期間正值當(dāng)?shù)匕踩拢瑤r石開挖嚴(yán)禁使用爆破器材，炸藥批復(fù)困難。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形地質(zhì)情況，在管溝一側(cè)可修筑成型的施工道路不足4m,但履帶吊地面行駛寬度要求4.5m，按原施工組織設(shè)計(jì)利用履帶吊吊裝管道無法實(shí)施。

3 解決方案

3.1 確定臨時(shí)施工道路

金峰山上巖石陡峭，四周原來就無任何上山道路，修筑施工道路受限，迫于施工，臨時(shí)道路只能順設(shè)計(jì)管線在其左、右側(cè)修筑，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)觀察，設(shè)計(jì)管線左側(cè)巖石面整體起伏較右側(cè)平緩，風(fēng)化巖石較右側(cè)少，且在黏土段與巖石段交界處有一小平臺(tái)，修整后應(yīng)可放置管材且可停放車輛，故決定在設(shè)計(jì)管線左側(cè)修筑臨時(shí)施工道路。

3.2 巖石開挖方案

為配合當(dāng)?shù)卣踩ぷ鞯直仨毐ＷC工期，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)研究，改變?cè)O(shè)計(jì)爆破施工方案，采用反鏟挖掘機(jī)安裝液壓破碎錘進(jìn)行巖石破碎。

液壓破碎錘的發(fā)展始于20世紀(jì)50年代，中國進(jìn)入21世紀(jì)后隨著國內(nèi)基本建設(shè)和建筑業(yè)的發(fā)展，挖掘機(jī)的市場(chǎng)增長后液壓破碎錘的技術(shù)使用才逐漸增多。液壓破碎錘作業(yè)是以液壓為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞達(dá)中程時(shí)高速撞擊釬桿，由釬桿破碎巖石。使用時(shí)，拆掉反鏟挖掘機(jī)鏟斗后在原位安裝破碎錘，由專業(yè)人員安裝，并正確安裝液壓油管路系統(tǒng)。

開挖時(shí)由山頂向下游進(jìn)行分層分段巖石破碎。施工時(shí)將液壓破碎錘的釬桿壓在巖石上，并保持一定壓力后再開動(dòng)破碎錘，利用破碎錘的沖擊力，將巖石破碎。錘擊作業(yè)時(shí)，擊穿方向必須與鋼釬成一直線，如果錘擊方向傾斜，作業(yè)時(shí)鋼釬可能會(huì)滑脫，引起鋼釬及活塞斷裂或卡死。并且為了有效破碎，破碎錘還應(yīng)使用適當(dāng)?shù)膿舸┝?，如果擊穿力不足，活塞的錘擊能量將不能有效碎石，如果擊穿力過大并且進(jìn)行破碎作業(yè)時(shí)，挖掘機(jī)可能會(huì)在碎石瞬間突然傾斜，尤其是斜坡上，更為危險(xiǎn)。液壓破碎錘開挖至預(yù)留保護(hù)層面停止開挖，預(yù)留保護(hù)層利用手持風(fēng)鉆開挖，人工剝離開挖至設(shè)計(jì)建基面。

3.3 管道運(yùn)輸

運(yùn)輸PCCP管道是此段施工遇到的最困難的問題。按原施工組織設(shè)計(jì)是利用現(xiàn)場(chǎng)履帶吊吊運(yùn)PCCP管道。但因現(xiàn)場(chǎng)地形情況限制，修筑的臨時(shí)施工道路寬度無法滿足履帶吊正常行駛，原方案無法實(shí)施。原方案放棄后即考慮安裝龍門架起重設(shè)備進(jìn)行吊運(yùn)。龍門架及軌道設(shè)備重量很大，黏土段地基較軟，運(yùn)行汽車易陷；巖石段巖面光滑巖隙又大，汽車輪胎打滑、卡輪，履帶吊又無法上行，加之坡度較陡，運(yùn)輸困難。在這樣艱難的施工條件下工期又緊，施工方立即成立了臨時(shí)運(yùn)輸專家組，由項(xiàng)目經(jīng)理、總工、施工部長、機(jī)械工長、安裝工長及經(jīng)驗(yàn)豐富的機(jī)械工、安裝工組成。大家集思廣益，認(rèn)真探討，綜合部署，最終決定利用現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有的兩臺(tái)330履帶反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行管道吊運(yùn)并入槽就位。具體方案如下：

3.3.1 修筑起吊、試吊平臺(tái)

管線左側(cè)黏土段與巖石段交界處有一小平臺(tái)，用挖機(jī)順地勢(shì)盡量拓展開挖，增大空間，形成存放上游管材及起吊、試吊管道的平臺(tái)。

3.3.2 起吊準(zhǔn)備工作

起吊前，檢查挖掘機(jī)大臂和鏟斗是否良好，油氣路是否暢通，液壓傳動(dòng)與應(yīng)用制動(dòng)器是否完好。另外，在兩臺(tái)挖機(jī)鏟斗背面各焊接一個(gè)15 t吊鉤，用30 mm厚鋼板滿焊，嚴(yán)禁用鏟斗斗齒直接吊運(yùn)。同時(shí)準(zhǔn)備2根15 t吊帶，檢查其完好無損。

3.3.3 試吊

因PCCP管材供貨數(shù)量有限，單根成本較大，如起吊損壞不僅耽誤工期、增加費(fèi)用，且可能造成不必要的索賠。故施工方先將現(xiàn)場(chǎng)備用幾根湊合節(jié)焊接成10 t重的整根鋼管，采用已定方案進(jìn)行試驗(yàn)。

（1）平地試吊

在試驗(yàn)鋼管兩端距離端口1.5 m處分別套上吊帶，兩臺(tái)挖機(jī)面對(duì)面各停置在兩端口一側(cè)，挖掘機(jī)大臂成45°角，副臂垂直于地面，鏟斗背部吊鉤勾住吊環(huán)。指定機(jī)械工長專人指揮，指揮人員一手拿紅色旗，一手拿黃色旗，分別控制兩臺(tái)挖機(jī)的行駛速度。在專人指揮下，兩臺(tái)挖機(jī)操作人員同步平穩(wěn)起吊鋼管，離地面20～30 cm處停止起吊，再設(shè)定同樣行走速度后，沿指定行進(jìn)路線一臺(tái)挖機(jī)前進(jìn)行駛，另一臺(tái)挖機(jī)倒后行駛。行駛中指揮人員可參照吊帶與管身垂直度調(diào)節(jié)挖機(jī)行進(jìn)速度。平臺(tái)原地起吊平地吊運(yùn)試驗(yàn)基本成功，之后進(jìn)行斜坡吊運(yùn)試驗(yàn)。

（2）斜坡試吊

在巖石段坡底處，兩臺(tái)挖機(jī)吊運(yùn)管道準(zhǔn)備就緒，聽從指揮緩慢上坡，管道承口始終順?biāo)鞣较?。斜坡管道運(yùn)輸沒有想象的那么順利，坡道上大部分路段巖面光滑，挖機(jī)行駛中履帶打滑無法順暢行駛，走走停停，停頓時(shí)人工及時(shí)鏟土填平道路，鋪一段走一段，挖機(jī)行走后，巖石表面土體無法存在，向山下滑落，再行經(jīng)此段時(shí)需重新填鋪。兩臺(tái)挖機(jī)行走速度很慢，但最終順利運(yùn)輸?shù)轿?，其中合理指揮起到了關(guān)鍵作用。

3.3.4 斜坡運(yùn)輸

斜坡上PCCP管道自下而上逐節(jié)安裝，從坡底向上游前五節(jié)PCCP管仍可利用履帶吊吊裝，第六節(jié)開始利用挖機(jī)吊運(yùn)，按照斜坡試吊方法，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，緩慢吊運(yùn)管道，雖然速度很慢，但在大家團(tuán)結(jié)協(xié)作中，最終順利完成了挖機(jī)運(yùn)輸工作。

3.3.5管道入槽

挖機(jī)吊運(yùn)管道到位后，兩臺(tái)挖機(jī)停止行進(jìn)，調(diào)整距離，平穩(wěn)管道。聽專人指揮，兩臺(tái)挖機(jī)同步緩慢向管道兩端口相對(duì)移動(dòng)，同時(shí)大臂、履帶向管槽方向旋轉(zhuǎn)，邊移動(dòng)邊轉(zhuǎn)向，直到兩臺(tái)挖機(jī)慢慢靠攏且履帶、大臂垂直于管槽，使PCCP管道懸于管溝安裝位置之上。在轉(zhuǎn)向過程中PCCP管道承口始終平行于水流方向。定位后，兩臺(tái)挖機(jī)同步下放PCCP管道，溝內(nèi)人工配合進(jìn)行管道對(duì)中銜接。

4 結(jié)束語

本坡段施工因地質(zhì)、地形及外界因素影響，造成了特殊的施工條件，常規(guī)施工方法無法滿足。在特定的環(huán)境下，利用了挖機(jī)的拓展功能，有效完成了施工任務(wù)，保證了工期，避免了索賠，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，激發(fā)了團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造力。