懸臂式掘進(jìn)機(jī)在地鐵小凈距淺埋暗挖隧道施工中的應(yīng)用

龍明華、周軍強(qiáng)、劉云龍、湯宇、凌濤

（中鐵五局集團(tuán)第一工程有限責(zé)任公司，湖南長沙410117）

1 工程概況

青島市地鐵8 號(hào)線膠州北車輛基地出入段線暗挖隧道里程RDKO+015.000～RDK0+150.907，為單洞雙線馬蹄形斷面，全長15.907m，采用CD 法開挖，具體斷面如圖1所示。青平線左、右線暗挖隧道里程DK2+439.093～右DK2+575.000 為單洞單線馬蹄形斷面，全長15.907m，采用臺(tái)階法開挖。設(shè)計(jì)圍巖V 級(jí)，出入段線及青平線暗挖隧道埋深8.3～12.25m。場(chǎng)區(qū)地質(zhì)情況基巖以泥質(zhì)粉砂巖、砂巖為主，局部發(fā)育構(gòu)造巖，地下水主要類型為基巖裂隙水。

1.1 下穿站前大道

青平線隧道于DK2+464～DK2+492、出入段線隧道于RDKO+040～RDK0+065 下穿膠州北站站前道路。車站站前道路標(biāo)準(zhǔn)段寬23m，與青平線隧道頂豎向凈距約9.47m，與出入段線隧道頂豎向凈距約8.26m。

1.2 下穿220KV 膠鐵線地下電力管涵

青平線右線隧道于右DK2+518、青平線左線隧道于左DK2+507、出入段線隧道于RDKO+090 下穿220kV 下穿膠鐵線地下電力管涵。電力管涵為混凝土矩形斷面，凈空尺寸寬1.2m，高1.1m，埋深約0.75m，與青平線隧道頂豎向凈距約7.3m，與出入段線隧道頂豎向凈距約6.6m。

2 小間距隧道施工特點(diǎn)

埋深淺，下穿既有電力管廊、站前大道，風(fēng)險(xiǎn)高，偏壓，施工難度大。淺埋小間距暗挖隧道開挖對(duì)周邊隧道影響較大，受地層位移及地表沉降影響較大，對(duì)周邊環(huán)境影響較大，對(duì)開挖、初期支護(hù)等施工要求高。

3 施工方案選擇

3.1 施工方法確定

由于隧道斷面有單洞單線、單洞雙線，且下穿既有站前大道需加大斷面，采用傳統(tǒng)鉆爆法施工，對(duì)周邊圍巖擾動(dòng)非常大。隧道下穿既有電力管廊、站前大道，采用傳統(tǒng)爆破工藝施工，對(duì)圍巖擾動(dòng)大，施工難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)非常高。另因隧道距離既有濟(jì)青客站僅385m，臨近鐵路施工不允許放炮施工，僅能非爆破施工，采用破碎頭開挖工效非常低，進(jìn)度十分緩慢。

為有效加快施工進(jìn)度，減少施工安全風(fēng)險(xiǎn)，本工程引進(jìn)了1 臺(tái)EBZ260 型懸臂掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行隧道開挖，可同時(shí)滿足3 個(gè)暗挖隧道施工，施工工效高。

3.2 懸臂式掘進(jìn)機(jī)構(gòu)造介紹

EBZ260 型懸臂式掘進(jìn)機(jī)能夠連續(xù)實(shí)現(xiàn)切割、裝載、運(yùn)輸作業(yè)。懸臂式掘進(jìn)機(jī)由截割部、鏟板部、本體部、行走部、第一運(yùn)輸機(jī)、電氣液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、后支承系統(tǒng)等構(gòu)成。

設(shè)備參數(shù)如下：長12.63m，寬3.6m，總體高度2m， 總重95t，經(jīng)濟(jì)切割硬度小于90MPa，總功率468kW，供電電壓1140V。定位切割范圍：高5.2m，寬6.3m，面積31m2。具體截割部技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 截割部技術(shù)參數(shù)

3.3 暗挖隧道施工工法

青島市地鐵8 號(hào)線出入段線暗挖隧道為單洞雙線隧道，采用CD 法進(jìn)行開挖施工，青平線暗挖隧道為單洞單線隧道，采用臺(tái)階法進(jìn)行開挖施工。根據(jù)暗挖隧道地質(zhì)巖層報(bào)告顯示，巖石強(qiáng)度最大為23.6MPa，而EBZ260 懸臂式掘進(jìn)機(jī)切削強(qiáng)度達(dá)90MPa。

3.3.1 臺(tái)階法施工

通過此次哈佛管理導(dǎo)師課程學(xué)習(xí)讓我了解到對(duì)于溝通難題的解決方式：1.界定問題；2.篤行積極傾聽；3.確定公示領(lǐng)域；4.共同探索解決方案；5.決定計(jì)劃；6.展望未來。特別是在問題界定中有一條講到將溝通難題描述為差異而不是性格缺陷，讓我不再因?yàn)樽约盒愿竦膯栴}而感覺自卑開不了口。我相信我一定會(huì)將這些學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)用到今后的工作和生活中，確保每一次溝通都是積極有效的，確保溝通不再產(chǎn)生問題和難題。

對(duì)于單洞單線隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面，采用上、下臺(tái)階法進(jìn)行開挖施工，為有效減少對(duì)上部圍巖的擾動(dòng)性，上臺(tái)階采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行開挖施工，下臺(tái)階采用破碎頭進(jìn)行破碎開挖，上下臺(tái)階長度為一臺(tái)掘進(jìn)機(jī)的機(jī)身長度。

3.3.2 CD 法開挖施工

對(duì)于出入段線單洞雙線隧道，采用CD 法進(jìn)行開挖施工。①、②部的上臺(tái)階采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行開挖，①、②部的下臺(tái)階采用破碎頭進(jìn)行破碎開挖。

3.3.3 施工工藝

（1）施工流程

施工前期準(zhǔn)備—掘進(jìn)機(jī)進(jìn)入—掘進(jìn)開挖—噴霧降塵—轉(zhuǎn)盤、鏈帶倒運(yùn)渣土—裝載機(jī)接渣、出渣—渣土外運(yùn)—掘進(jìn)機(jī)退出—小挖機(jī)破碎修邊角—挖機(jī)扒渣墊平—初支作業(yè)—下一工序循環(huán)。

（2）操作要點(diǎn)

噴霧降塵：利用橡膠軟管自掌子面附近接入噴霧用水，噴灑方向自操作臺(tái)面向掌子面，由于破碎的巖土粉碎，降塵時(shí)務(wù)必保證噴頭噴出水為霧狀，不宜采用明水噴灑降塵，宜造成粘連對(duì)出渣不利[1]。

轉(zhuǎn)盤、鏈帶倒運(yùn)渣土：掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)過程中即可開動(dòng)托盤上的轉(zhuǎn)刀攜渣進(jìn)入鏈帶式槽道，通過鏈帶式槽道運(yùn)至機(jī)尾，由于渣土開挖速度較快，當(dāng)掌子面渣土堆載過多時(shí)，應(yīng)暫停開挖，通過調(diào)整掘進(jìn)前后左右位置先進(jìn)行出渣再繼續(xù)開挖。

裝載機(jī)接渣、出渣：出渣需裝載機(jī)緊跟，渣土自機(jī)尾掉入裝載機(jī)斗鏟中，裝滿后裝載機(jī)退出，需注意在裝渣過程中裝載機(jī)斗鏟前后左右伸展和掘進(jìn)機(jī)前進(jìn)后抬的機(jī)械配合。

渣土外運(yùn)：遠(yuǎn)程棄渣需由出渣車進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，隧道凈空小的短程隧道可退至洞口倒入出渣車，遠(yuǎn)程隧道可通過聯(lián)絡(luò)通道或倒車洞進(jìn)行調(diào)頭[2]。

掘進(jìn)機(jī)退出：掘進(jìn)機(jī)出場(chǎng)時(shí)，應(yīng)由專人配合按序?qū)Ｓ秒娎|線收攏盤置于掘進(jìn)機(jī)機(jī)身上固定位置。

小挖機(jī)破碎修邊、角：掘進(jìn)機(jī)開挖到最大程度后，掘進(jìn)機(jī)退出并由小挖機(jī)破碎錘進(jìn)行欠挖及邊角處理，處理完畢后由挖機(jī)進(jìn)行扒渣墊平。

初支作業(yè)：裝載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)開挖臺(tái)車至掌子面，打設(shè)超前小導(dǎo)管并注漿、架立格柵（工字）鋼架、打設(shè)鎖腳錨管、打設(shè)系統(tǒng)錨桿、焊接連接鋼筋、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片，及時(shí)進(jìn)行初噴等初期支護(hù)作業(yè)[3]。

4 現(xiàn)場(chǎng)施工情況

青島市地鐵8 號(hào)線從2018年10月12日引進(jìn)1 臺(tái)懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行施工，對(duì)8 號(hào)線單洞雙線隧道（開挖寬度12.1m，高9.8m，長136m），青平左、右線隧道（開挖寬度7m，高8.7m，長136m），2019年1月6日開挖完成，完成了3 個(gè)暗挖隧道施工。由于3 個(gè)隧道屬于小間距隧道，保證了懸臂掘進(jìn)機(jī)的利用率，日進(jìn)度達(dá)7.5m。通過采用EBZ260 懸臂式掘進(jìn)機(jī)施工，總結(jié)如下：

施工電力配置，需單獨(dú)配置630KVA 變壓器1 臺(tái)，專為懸臂掘進(jìn)機(jī)施工使用。

施工機(jī)械配置：懸臂掘進(jìn)機(jī)1 臺(tái)，自卸車3 臺(tái)，320挖機(jī)（帶破碎頭）2 臺(tái)，裝載機(jī)1 臺(tái)。

在一次性標(biāo)準(zhǔn)斷面循環(huán)施工中，開挖僅1.5～2h即可完成，且超欠挖控制較好，基本無超挖。

通過1 臺(tái)懸臂式掘進(jìn)機(jī)同時(shí)可開挖3 個(gè)暗挖隧道成本分析，采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)成本比傳統(tǒng)鉆爆（破碎）施工，成本降低35%左右，而且對(duì)超欠挖控制較好，大大節(jié)約成本。

施工管理模式，懸臂掘進(jìn)機(jī)施工每天工作3 班，每班5～6h，每班6 個(gè)人，其中操作司機(jī)1 人，自卸車司機(jī)3 人，輔助工人2 人。

5 結(jié)語

青島市地鐵8 號(hào)線出入段線暗挖隧道、青平線暗挖隧道的順利貫通表明，懸臂掘進(jìn)機(jī)在地鐵暗挖隧道小間距隧道施工中，適應(yīng)能力特別強(qiáng)，開挖質(zhì)量較高，可降低隧道開挖的安全風(fēng)險(xiǎn)，具有傳統(tǒng)鉆爆（破碎）無法比擬的優(yōu)勢(shì)。

懸臂掘進(jìn)機(jī)在施工過程中，采用先掘進(jìn)切削，后噴混凝土支護(hù)方法，體現(xiàn)了掘進(jìn)法通過中小斷面軟弱圍巖的特點(diǎn)，使進(jìn)度明顯提高，安全風(fēng)險(xiǎn)有效降低。懸臂掘進(jìn)機(jī)施工過程中，對(duì)圍巖擾動(dòng)較小，超欠挖控制較好，可提高隧道開挖質(zhì)量，節(jié)約噴射混凝土，節(jié)約施工成本。懸臂掘進(jìn)機(jī)在下穿既有道路、鄰近建筑物施工，有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。