懸臂式掘進(jìn)機(jī)在水工隧洞開(kāi)挖中的運(yùn)用

李茂春

摘要：懸臂式掘進(jìn)機(jī)施工效率非常高，斷面成型質(zhì)量很高，設(shè)備簡(jiǎn)化效果明顯，人力資源節(jié)約明顯。以云南省滇中引水工程大理Ⅱ段施工5標(biāo)為案例展開(kāi)分析，分析其中的隧洞結(jié)構(gòu)部分，了解懸臂式掘進(jìn)機(jī)的適用情況。通過(guò)懸臂式掘進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)性開(kāi)挖施工，沒(méi)有發(fā)生爆破震動(dòng)的危害，可以有效的解決淺埋隧洞條件下的冷開(kāi)挖施工，總結(jié)出懸臂式掘進(jìn)機(jī)的開(kāi)挖工作重點(diǎn)，為今后的開(kāi)挖施工提供良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：懸臂式掘進(jìn)機(jī);隧洞;切割;斷面

云南省滇中引水工程大理Ⅱ段施工5標(biāo)的隧洞施工中，確定通過(guò)鉆孔爆破的方法進(jìn)行，但是因?yàn)樾枰┰疆?dāng)?shù)氐拇迩f，所以隧洞上部和村民房屋的深度尺寸控制在15m左右，局部可能會(huì)小于10m，鉆孔爆破難度較高。綜合線路分析和爆破范圍因素分析，考慮到隧洞尺寸和巖石條件，整個(gè)工程確定應(yīng)用CTR323懸臂式掘進(jìn)機(jī)施工。

1懸臂式掘進(jìn)機(jī)

1.1結(jié)構(gòu)組成

掘進(jìn)機(jī)的組成較為復(fù)雜，主要包含切割機(jī)、鏟板結(jié)構(gòu)、本體、行走機(jī)構(gòu)、支承部分、液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成，可以滿(mǎn)足掘進(jìn)施工的要求。

1.2掘進(jìn)機(jī)施工方法

掘進(jìn)施工按照規(guī)定工藝開(kāi)展進(jìn)行，明確項(xiàng)目施工方法，先做好準(zhǔn)備工作，然后是開(kāi)挖施工，再就是土石方運(yùn)輸、隧洞支護(hù)，將上述工序循環(huán)進(jìn)行，完成整個(gè)工程。

開(kāi)挖作業(yè)前，做好測(cè)量放線工作，掘進(jìn)機(jī)可以開(kāi)始進(jìn)行施工。隧洞掘進(jìn)環(huán)節(jié)，需要做好現(xiàn)場(chǎng)的校核和控制，保證隧洞軸線達(dá)到設(shè)計(jì)、規(guī)范性的要求。

工作面采取一次成型、二次修整的方式，把切割頭從工作面截面底部開(kāi)始施工，按照上下移動(dòng)、左右移動(dòng)和行走方面的處理，可以按照規(guī)定路線開(kāi)展項(xiàng)目施工，符合斷面尺寸的要求。如果斷面尺寸不合格，應(yīng)該及時(shí)做出調(diào)整;形成的石渣需要使用自卸車(chē)運(yùn)輸。

1）掘進(jìn)機(jī)操作。在設(shè)備投入使用前，進(jìn)行必要的檢查工作，明確操作規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，保證操作可以順利的進(jìn)行。裝載前，做好電機(jī)的分析，保證操作和處理符合要求。

2）掘進(jìn)機(jī)切割。通過(guò)上下、左右移動(dòng)方式展開(kāi)截割施工，初步形成斷面形狀，保證形狀和實(shí)際的尺寸盡量符合，一旦發(fā)現(xiàn)差別較大，可以做出二次調(diào)整。通常來(lái)說(shuō)，對(duì)于巖石硬度較小的情況下進(jìn)行切割施工，通過(guò)左右循環(huán)方法進(jìn)行，具體可見(jiàn)下圖1所示;切割硬度比較大的巖石地質(zhì)，通過(guò)從下到上左右移動(dòng)方式。對(duì)于硬度非常高的巖石來(lái)說(shuō)，不能強(qiáng)制切割施工，部分露頭的硬巖切割施工，首先將周邊部分巖石切割后讓其墜落。

3）出渣及運(yùn)輸。切削工作進(jìn)行之后，通過(guò)切割頭可以把切削之后形成的石渣直接傳輸?shù)降谝贿\(yùn)輸機(jī)中，然后再傳輸?shù)降诙\(yùn)輸機(jī)，并且把這些石渣運(yùn)輸?shù)蕉赐獾目臻g中。掘進(jìn)機(jī)完成一個(gè)循環(huán)掘進(jìn)作業(yè)，根據(jù)支護(hù)的方案做好隧道的臨時(shí)支護(hù)施工，并且開(kāi)始進(jìn)行后一循環(huán)施工。

2懸臂式掘進(jìn)機(jī)優(yōu)點(diǎn)

2.1實(shí)現(xiàn)進(jìn)度和安全的提升

通過(guò)掘進(jìn)機(jī)開(kāi)展項(xiàng)目施工，進(jìn)尺的速率比較快，同時(shí)還不會(huì)給各級(jí)巖石結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的擾動(dòng)和影響，所以具備較高的安全性。

2.2減少人員、設(shè)備的使用量

應(yīng)用懸臂式掘進(jìn)機(jī)開(kāi)展項(xiàng)目作業(yè)，掌子面的施工僅有3-4人即可完成現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，所以人員和設(shè)備使用量比較少，有效的保障現(xiàn)場(chǎng)安全性，還可以降低項(xiàng)目運(yùn)行成本。

2.3超、欠挖易于控制

通過(guò)掘進(jìn)機(jī)開(kāi)展項(xiàng)目開(kāi)挖施工，超挖、欠挖的問(wèn)題都能夠有效的控制，避免因?yàn)槌诙a(chǎn)生進(jìn)行后續(xù)噴錨、二次襯砌等施工，效率較高，且不會(huì)產(chǎn)生資源浪費(fèi)。

2.4洞渣得到充分利用

掘進(jìn)機(jī)施工切割的洞渣能夠制作混凝土結(jié)構(gòu)的骨料使用，運(yùn)輸?shù)蕉赐夂筮M(jìn)行篩分處理，然后應(yīng)用設(shè)備制作機(jī)制砂，減少砂石料的使用量，成本降低明顯。

3懸臂式掘進(jìn)機(jī)洞室開(kāi)挖注意事項(xiàng)

從安全、質(zhì)量方面進(jìn)行分析，最好做出如下幾個(gè)方面的控制：

3.1進(jìn)口開(kāi)挖

1）洞口巖石開(kāi)挖面、邊坡都要按照施工工藝修整，把松散的驗(yàn)收清理干凈，確保現(xiàn)場(chǎng)施工安全性。

2）洞口開(kāi)挖嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)方案，開(kāi)挖線、坡度從上到下分層開(kāi)展進(jìn)行，不要直接垂直施工。開(kāi)挖之前，把現(xiàn)場(chǎng)存在的危石、坡頂排水有效處理，隨著開(kāi)挖進(jìn)行，直接做好危石清理施工，保證排水效果合格，且要隨時(shí)開(kāi)展支護(hù)施工，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3）進(jìn)洞前，做好洞臉巖體、襯砌等方面的檢查，達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)才能施工。

4）隧洞進(jìn)出口開(kāi)挖支護(hù)施工非常重要，以保證現(xiàn)場(chǎng)安全性。

3.2隧洞洞身掘進(jìn)

1）對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)隧洞下部穿越高速公路會(huì)給開(kāi)挖手工，可以通過(guò)懸臂式掘進(jìn)機(jī)的冷開(kāi)挖施工，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件和工程的經(jīng)驗(yàn)，選擇最佳的開(kāi)挖施工工藝，保證現(xiàn)場(chǎng)施工合格。

2）掘進(jìn)到軟弱結(jié)構(gòu)、裂隙較多、擠壓破碎帶的區(qū)域，應(yīng)該先開(kāi)展支護(hù)施工，或者可以通過(guò)縮小進(jìn)尺量的方式做好支護(hù)處理，。

3）懸臂式掘進(jìn)機(jī)如果開(kāi)挖施工的巖石硬度較大，不能強(qiáng)力進(jìn)行截割施工，對(duì)于有部分硬度較高的驗(yàn)收，在其墜落之后再解體和裝載施工。

4）隧洞巖石表面做好清理施工，通過(guò)剝離、撬挖等方式清理出去，不會(huì)有任何松動(dòng)巖石或者破碎驗(yàn)收存在。在項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)，需要及時(shí)做好圍巖穩(wěn)定性檢查，清理松動(dòng)驗(yàn)收，確保項(xiàng)目施工安全性。

5）隧洞開(kāi)挖后之后的巖石面，支護(hù)或者混凝土襯砌實(shí)施前，通過(guò)高壓水或者高壓縫清理干凈，不會(huì)有任何碎石、塵埃、碎屑等，不會(huì)有軟弱結(jié)構(gòu)，確保地質(zhì)條件符合要求。清理施工作業(yè)和開(kāi)挖施工有序的協(xié)調(diào)實(shí)施，有足夠的安全距離，通常為10-15m之間。

6）隧洞平交口的開(kāi)挖：需要先做好鎖口的支護(hù)施工，保證洞口圍巖符合穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。平交口開(kāi)挖作業(yè)按照短進(jìn)尺、勤支護(hù)的方法實(shí)施，同時(shí)要隨著開(kāi)挖施工粒徑進(jìn)行，了解開(kāi)挖處的地質(zhì)條件，以長(zhǎng)錨桿、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土、鋼支撐、襯砌等方法達(dá)到安全性的要求，支護(hù)施工范圍需要大于平交口的應(yīng)力影響范圍。平交口的施工環(huán)節(jié)，盡量不會(huì)給主洞的運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度符合技術(shù)規(guī)范要求。平交口施工階段，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況加強(qiáng)安全監(jiān)測(cè)，結(jié)合數(shù)據(jù)信息保證開(kāi)挖、支護(hù)符合工程要求。

7）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)：通過(guò)開(kāi)挖掌握的地質(zhì)條件，以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)方式進(jìn)行地質(zhì)條件分析，可以通過(guò)雷達(dá)探測(cè)的方式掌握地質(zhì)條件，為后續(xù)施工的指導(dǎo)提供基礎(chǔ)條件。

8）洞室開(kāi)挖作業(yè)環(huán)節(jié)，底板應(yīng)該設(shè)置有厚度為50cm的保護(hù)層形式，由于掘進(jìn)機(jī)切割頭是圓形，所以邊墻和底板相交不是直角的形式，可以利用人工作業(yè)方法開(kāi)挖成型。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，懸臂式掘進(jìn)機(jī)應(yīng)用到水工隧道開(kāi)挖環(huán)節(jié)有著非常好的效果，該設(shè)備的綜合性能較高，可以及時(shí)解決工程實(shí)施中的問(wèn)題，取得更好的效果。本文以實(shí)際水利工程隧洞項(xiàng)目展開(kāi)分析，懸臂式掘進(jìn)機(jī)具備可行性，效率高、斷面型號(hào)，減少設(shè)備和人員投入量，保證工程安全性和質(zhì)量，為今后工程領(lǐng)域發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳歡. 懸臂式掘進(jìn)機(jī)在水庫(kù)輸水工程軟巖隧洞開(kāi)挖中的應(yīng)用[J]. 黑龍江水利科技， 2019（8）.

[2]鄧蘇. 懸臂式掘進(jìn)機(jī)在水工隧洞開(kāi)挖中的運(yùn)用和研究[J]. 黑龍江水利科技， 2020， v.48（10）：169-171.

[3]王宗敏. 軟巖隧洞的開(kāi)挖支護(hù)研究——以懸臂式掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用為例[J]. 水電與新能源， 2014.