淺析全智能電腦隧道鑿巖臺車“單機單洞”的應用

高峰李峰

（廣東長大公路工程有限公司第三分公司，廣東 廣州 511431）

0 引言

我國高速公路在不斷發展，公路隧道的建設也在不斷增多，大量的隧道工程將涉及越來越多長大隧道、高風險山嶺隧道、海底隧道的施工。未來發展趨勢必將以機械化替代人力施工，以自動化程度高的智能機替代傳統的機械設備。全電腦隧道鑿巖臺車具有單機施工斷面大、速度快、自動化程度高、施工安全、施工質量高、隧道開挖作業工作環境好等優點，是極其適用于現代隧道施工的全自動化鑿巖設備。

1 目前機械化施工中全智能電腦鑿巖臺車的使用狀況

傳統三臂液壓鑿巖臺車鉆孔覆蓋面積為18～178 m2，而目前國內大多數公路隧道都是三車道、大斷面，所以傳統液壓鑿巖臺車在遇到這類大斷面隧道時，只能把斷面分為左右兩部分施鉆，在鉆完一邊后經過移車，收拉電纜、水管后再進行另一邊施鉆，施鉆時間也在移車的過程中加長，這樣鑿巖臺車快速、高效的優勢將大打折扣。因此，國內外大部分隧道機械化施工中都采用隧道單洞利用雙臺車并行作業，這樣可充分發揮臺車的優勢，使鉆爆時間大大縮短，從而為隧道的快速施工提供了保證，實現了較好的社會效益和經濟效益。而如今，廣東長大公司引進的新型DT1130i全智能電腦隧道鑿巖臺車單機鉆孔覆蓋面積20～183 m2，大臂具有萬向運轉功能，可完全滿足目前國內三車道大斷面的施工要求，并且在一些施工方面與2臺傳統液壓臺車的效率相差無幾，甚至在個別方面更有優勢。

（1）由于新型全智能電腦隧道鑿巖臺車配備了高頻、高效的RD525鑿巖機，擁有25 kW的功率、23.5 MPa的最大沖擊壓力，在較好的巖石中鉆孔速度可超過5 m/min，所以施工時間與傳統雙機相比，每循環平均只比雙臺車多半小時左右，而且無需人工或采用其他測量設備布設隧道周邊輪廓和炮孔，縮短了施工準備時間。

（2）采用2臺傳統三臂液壓鑿巖臺車并行作業，每個鉆班需要8～12人，維修保養需要4～6人，而且對操作人員的個人經驗有依賴性，需要操作人員有較高的操作能力。這樣就大大加劇了人為因素的干擾，而且要求操作人員必須長時間保持注意力高度集中。在培訓操作人員時，也需要操作人員熟悉操作過程和積累現場經驗，這就加大了操作人員的培養周期，隱性成本較高。然而，全智能電腦臺車利用臺車上的CANBUS系統，通過臺車上的傳感器，把鉆孔中所有的數據全部反饋到電腦中，系統會自動判斷及操作鉆孔動作，只需一名操作人員監督即可，這樣就避免了傳統臺車在鉆孔中人為因素的不足。

（3）在國內，在低標、中標的微利工程項目上和較小規模的地下工程建設中，前期一次性投入是一個很重要的話題，主題就是從降低成本出發去考慮設備配套以獲得較大利益。目前，每臺全智能電腦隧道鑿巖臺車價格一般在1300多萬元，每臺瑞典353E三臂鑿巖臺車約760萬元，所以前期投入大致相同。

（4）控制超挖、欠挖一直是隧道施工中的難點，傳統液壓鑿巖臺車普遍是通過操作人員的個人經驗來控制超挖、欠挖量，這就要求個人技術水平要高，因而操控起來較難。相比而言，全智能電腦隧道鑿巖臺車通過臺車上各部位傳感器反饋，經過CANBUS系統分析，在車載電腦中直接體現出3D立體鉆爆圖，無論是眼底、孔深、角度還是圍巖軟硬程度皆能顯示出來。這樣就可以根據現場圍巖結構特性等參數及時更改鉆爆圖，不斷優化鉆爆方案，提高開挖精度，超挖、欠挖量也就得到了很好的控制。

全智能電腦隧道鑿巖臺車效率的提升、人員的精簡、超欠挖量的控制等一系列優勢，使施工單位的水電費、鋪設電纜費、人工費、鉆孔故障率、維修保養成本、培訓成本等，都有不同程度的降低。因此，全智能電腦臺車在“單機單洞”中的應用優勢是無法比擬的。

2 全智能電腦鑿巖臺車適用于上下臺階開挖施工

全智能電腦隧道鑿巖臺車不僅適用于全斷面開挖，而且也適用于上下臺階開挖。隨著科技的不斷發展，高速公路網絡化程度加大，因此必將面對越來越多的高風險山嶺隧道和海底隧道，而且會有很多Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級的圍巖，根據不同的設計要求和施工安全，有些隧道就必須要分上下臺階開挖，這就使“雙機單洞”的傳統三臂液壓鑿巖臺車無法順利施展。由于空間的限制，導致雙臺車無法并行作業，只能單機作業，那么選擇全智能電腦臺車最適合不過了。全智能電腦臺車具有如下優勢：（1）單機覆蓋面積大，一臺可完全覆蓋上臺階，鑿巖臺車只需停放在隧道中間即可對斷面施工鉆孔，無論是直眼掏槽還是楔形掏槽都適用，這是傳統鑿巖臺車無法做到的。（2）一般情況下，隧道分上下臺階開挖是因為隧道巖石層穩定性不強、巖石圍巖等級偏高等，通常解決辦法是控制爆破進尺，傳統鑿巖臺車在控制進尺方面只能通過人眼目測鉆桿鉆進的深度來判斷，很難精準控制所有眼底在一個垂直面上，而全智能電腦鑿巖臺車能夠通過CANBUS系統輕易解決這一問題。

綜上所述，如果同樣是在“單機單洞”開挖的模式下施工，那么全智能電腦鑿巖臺車在鉆孔速度、爆破效果、超欠挖控制、安全環保、數據分析等方面更具優勢。

3 全智能電腦鑿巖臺車“單機單洞”施工實例

3.1 工程概況

樂昌至廣州高速公路項目樟市至花東段及韶贛北連接線T23標（簡稱“廣樂T23標”）位于英德市連江口鎮，由廣東省長大公路工程有限公司承建，其起點樁號K185+100，終點樁號K199+830，路線全長14.730km。本項目有連江口隧道1座，單向三車道，該隧道進口端屬于小凈距，穿越的地質狀況較復雜，目前分上下臺階開挖。因此，在隧道左線進口端采用全智能電腦隧道鑿巖臺車進行開挖，該臺車利用CANBUS系統針對不同的鉆爆階段給予指導，以實現較低項目成本，并保證隧道挖掘工作的順利進行。

3.2 施工方法

進、出口端分上下臺階，前200m由于地質原因，需手持風鉆鉆孔，之后開始由全智能電腦隧道鑿巖臺車對上臺階進行鉆孔爆破開挖施工，二襯采用自制襯砌臺車施工、正裝側卸式裝載機裝渣，無軌運輸，由洞口通風送風。

3.3 施工設備配套

DT1130i全智能電腦隧道鑿巖臺車1臺、400～600kW變壓器1臺、正裝側卸裝載機2臺、自卸汽車5臺、襯砌臺車1臺、CIFA SPA濕噴機1臺、激光全站儀1臺、電腦1臺。

3.4 成效

3.4.1 開挖循環時間

以上臺階斷面97 m2、進尺3.5 m為例，如表1所示。

表1 開挖循環時間 單位：min

3.4.2 爆破效果

全智能電腦隧道鑿巖臺車的優點基本體現出來，開挖斷面采用楔形掏槽，周邊眼間隔裝藥，其余炮眼采用孔底連續裝藥結構，炮孔利用率達85%，沒有欠挖，超挖控制在20cm之內，周邊輪廓圓順，尤其是拱部，輪廓炮痕均勻平整，達到了很好的光爆效果，這也是傳統臺車難以實現的。

4 結語

目前，傳統人工開挖和全液壓鑿巖臺車開挖模式在國內隧道中的應用普遍存在，但其施工效率還是較為偏低，不利于隧道機械化開挖施工的發展，而DT1130i這類隧道鑿巖臺車在連江口隧道的應用中體現出精準的布孔定位、快速的鉆進速度、準確的圍巖情況以及反饋及良好的超欠挖控制等優點，說明了全智能電腦臺車在國內隧道中的應用是可行的，也是值得鼓勵的。它的使用既可降低綜合施工成本，又符合當前高速公路隧道安全環保、優質高效的理念，在未來的長大隧道及特殊地下工程中將會越來越突出其價值。

［1］馮艮生.淺談公路工程施工機械的合理選擇［J］.交通標準化，2008（7）

［2］王恒升，何清華，鄧春萍.鑿巖臺車自動化控制系統的發展現狀及展望［J］.測控技術，2007（3）

［3］劉鵬.全電腦鑿巖臺車先進性和經濟性淺析［J］.公路交通技術，2012（1）