懸臂式掘進機在水工隧洞開挖中的運用

李茂春

摘要：懸臂式掘進機施工效率非常高，斷面成型質量很高，設備簡化效果明顯，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標為案例展開分析，分析其中的隧洞結構部分，了解懸臂式掘進機的適用情況。通過懸臂式掘進機實現(xiàn)連續(xù)性開挖施工，沒有發(fā)生爆破震動的危害，可以有效的解決淺埋隧洞條件下的冷開挖施工，總結出懸臂式掘進機的開挖工作重點，為今后的開挖施工提供良好基礎。

關鍵詞：懸臂式掘進機;隧洞;切割;斷面

云南省滇中引水工程大理Ⅱ段施工5標的隧洞施工中，確定通過鉆孔爆破的方法進行，但是因為需要穿越當?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，整個工程確定應用CTR323懸臂式掘進機施工。

1懸臂式掘進機

1.1結構組成

掘進機的組成較為復雜，主要包含切割機、鏟板結構、本體、行走機構、支承部分、液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成，可以滿足掘進施工的要求。

1.2掘進機施工方法

掘進施工按照規(guī)定工藝開展進行，明確項目施工方法，先做好準備工作，然后是開挖施工，再就是土石方運輸、隧洞支護，將上述工序循環(huán)進行，完成整個工程。

開挖作業(yè)前，做好測量放線工作，掘進機可以開始進行施工。隧洞掘進環(huán)節(jié)，需要做好現(xiàn)場的校核和控制，保證隧洞軸線達到設計、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始施工，按照上下移動、左右移動和行走方面的處理，可以按照規(guī)定路線開展項目施工，符合斷面尺寸的要求。如果斷面尺寸不合格，應該及時做出調整;形成的石渣需要使用自卸車運輸。

1）掘進機操作。在設備投入使用前，進行必要的檢查工作，明確操作規(guī)范和標準，保證操作可以順利的進行。裝載前，做好電機的分析，保證操作和處理符合要求。

2）掘進機切割。通過上下、左右移動方式展開截割施工，初步形成斷面形狀，保證形狀和實際的尺寸盡量符合，一旦發(fā)現(xiàn)差別較大，可以做出二次調整。通常來說，對于巖石硬度較小的情況下進行切割施工，通過左右循環(huán)方法進行，具體可見下圖1所示;切割硬度比較大的巖石地質，通過從下到上左右移動方式。對于硬度非常高的巖石來說，不能強制切割施工，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）出渣及運輸。切削工作進行之后，通過切割頭可以把切削之后形成的石渣直接傳輸?shù)降谝贿\輸機中，然后再傳輸?shù)降诙\輸機，并且把這些石渣運輸?shù)蕉赐獾目臻g中。掘進機完成一個循環(huán)掘進作業(yè)，根據(jù)支護的方案做好隧道的臨時支護施工，并且開始進行后一循環(huán)施工。

2懸臂式掘進機優(yōu)點

2.1實現(xiàn)進度和安全的提升

通過掘進機開展項目施工，進尺的速率比較快，同時還不會給各級巖石結構產(chǎn)生較大的擾動和影響，所以具備較高的安全性。

2.2減少人員、設備的使用量

應用懸臂式掘進機開展項目作業(yè)，掌子面的施工僅有3-4人即可完成現(xiàn)場作業(yè)，所以人員和設備使用量比較少，有效的保障現(xiàn)場安全性，還可以降低項目運行成本。

2.3超、欠挖易于控制

通過掘進機開展項目開挖施工，超挖、欠挖的問題都能夠有效的控制，避免因為超挖而產(chǎn)生進行后續(xù)噴錨、二次襯砌等施工，效率較高，且不會產(chǎn)生資源浪費。

2.4洞渣得到充分利用

掘進機施工切割的洞渣能夠制作混凝土結構的骨料使用，運輸?shù)蕉赐夂筮M行篩分處理，然后應用設備制作機制砂，減少砂石料的使用量，成本降低明顯。

3懸臂式掘進機洞室開挖注意事項

從安全、質量方面進行分析，最好做出如下幾個方面的控制：

3.1進口開挖

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

2）洞口開挖嚴格執(zhí)行設計方案，開挖線、坡度從上到下分層開展進行，不要直接垂直施工。開挖之前，把現(xiàn)場存在的危石、坡頂排水有效處理，隨著開挖進行，直接做好危石清理施工，保證排水效果合格，且要隨時開展支護施工，提高結構穩(wěn)定性。

3）進洞前，做好洞臉巖體、襯砌等方面的檢查，達到穩(wěn)定標準才能施工。

4）隧洞進出口開挖支護施工非常重要，以保證現(xiàn)場安全性。

3.2隧洞洞身掘進

1）對于現(xiàn)場隧洞下部穿越高速公路會給開挖手工，可以通過懸臂式掘進機的冷開挖施工，結合現(xiàn)場的地質條件和工程的經(jīng)驗，選擇最佳的開挖施工工藝，保證現(xiàn)場施工合格。

2）掘進到軟弱結構、裂隙較多、擠壓破碎帶的區(qū)域，應該先開展支護施工，或者可以通過縮小進尺量的方式做好支護處理，。

3）懸臂式掘進機如果開挖施工的巖石硬度較大，不能強力進行截割施工，對于有部分硬度較高的驗收，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，通過剝離、撬挖等方式清理出去，不會有任何松動巖石或者破碎驗收存在。在項目實施環(huán)節(jié)，需要及時做好圍巖穩(wěn)定性檢查，清理松動驗收，確保項目施工安全性。

5）隧洞開挖后之后的巖石面，支護或者混凝土襯砌實施前，通過高壓水或者高壓縫清理干凈，不會有任何碎石、塵埃、碎屑等，不會有軟弱結構，確保地質條件符合要求。清理施工作業(yè)和開挖施工有序的協(xié)調實施，有足夠的安全距離，通常為10-15m之間。

6）隧洞平交口的開挖：需要先做好鎖口的支護施工，保證洞口圍巖符合穩(wěn)定性標準。平交口開挖作業(yè)按照短進尺、勤支護的方法實施，同時要隨著開挖施工粒徑進行，了解開挖處的地質條件，以長錨桿、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土、鋼支撐、襯砌等方法達到安全性的要求，支護施工范圍需要大于平交口的應力影響范圍。平交口的施工環(huán)節(jié)，盡量不會給主洞的運行產(chǎn)生不利的影響。質點振動速度符合技術規(guī)范要求。平交口施工階段，結合現(xiàn)場情況加強安全監(jiān)測，結合數(shù)據(jù)信息保證開挖、支護符合工程要求。

7）超前地質預報：通過開挖掌握的地質條件，以現(xiàn)代科學技術方式進行地質條件分析，可以通過雷達探測的方式掌握地質條件，為后續(xù)施工的指導提供基礎條件。

8）洞室開挖作業(yè)環(huán)節(jié)，底板應該設置有厚度為50cm的保護層形式，由于掘進機切割頭是圓形，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)方法開挖成型。

4結語

綜上所述，懸臂式掘進機應用到水工隧道開挖環(huán)節(jié)有著非常好的效果，該設備的綜合性能較高，可以及時解決工程實施中的問題，取得更好的效果。本文以實際水利工程隧洞項目展開分析，懸臂式掘進機具備可行性，效率高、斷面型號，減少設備和人員投入量，保證工程安全性和質量，為今后工程領域發(fā)展奠定基礎。

參考文獻：

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