艾家营隧洞隧洞全长2418.426米,存在软弱围岩的施工风险,洞身围岩岩层破碎,节理裂隙较发育,并且部分洞身位于地下水位以下,围岩稳定性差,易发生坍塌、掉顶、涌水。为提高施工效率,确保施工安全,项目组经过有序组织、科学研判,终选用悬臂式掘进机在艾家营隧洞进行应用。
悬臂式掘进机工艺流程: 施工准备,上循环喷射混凝土施作完毕后,挖掘机对上中下台阶进行整平处理,并在中台阶至上台阶间修路,路宽5m 左右,创造出掘进机行走及截割施作空间。同时,接通电源及冷却水管,启动机器,对掘进机进行截割前安全故障排查,确认可进行正常截割工作后,在两位协助人员配合下由操作手将其开至上台阶。
悬臂掘进机上台阶法:掘进机到达上台阶后掘进机开始截割工作,同时挖掘机挖掉中台阶与上台阶间的临时道路。整个上台阶掌子面分左右两部分进行截割,掘进机靠左侧,截割头放置于台阶面高度处,对上台阶掌子面左侧底部进行钻进截割,截割深度约为一个截割头长度(90cm),然后由下至上、由内向外截割,直至开挖轮廓线以内20~30cm。照此方法使其进尺达到2.0m,后由专人利用测量定位后的接电激光装置,尺量指挥,截割至开挖轮廓线。
云南某隧道中引进鑫通机械悬臂掘进机施工,通过在适应性、设计参数等方面的深入研究,并与钻爆法在投资、施工进度、安全质量等方面进行对比分析,证明悬臂掘进机在云南地区具有较好的适应性,具备较高的推广应用价值。整体表现为:悬臂掘进机适用于围岩强度适中、围岩破碎、节理裂隙发育以及地下水不发育的隧道;悬臂掘进机对围岩扰动小,初期支护可取消系统锚杆,并可以加大钢架间距;悬臂掘进机在隧道施工中进度优势明显,特别对于Ⅳ级围岩,进度较钻爆法提高了近67%;悬臂掘进机早期资金投入较钻爆法高,且各级围岩条件下悬臂掘进机开挖单价为钻爆法的4~5倍。
钻爆法是隧道施工较常用的破岩方式,而由于受特殊环境限制或火工品制约时,往往隧道采用非爆机械开挖。悬臂掘进机法是一种非爆开挖方法,其切割臂可以上下、左右自由摆动,能切割任意形状的隧道断面,特别是对于软弱破碎围岩条件,采用悬臂掘进机开挖可减小对围岩的扰动影响,能有效地控制隧道围岩的收敛变形,以保障施工的安全。此外,悬臂掘进机集开挖、装碴和自动行走于一身,操作灵活,便于支护,可以适应围岩强度适中的软岩隧道施工,是小断面软岩隧道的理想开挖设备。鑫通机械悬臂掘进机
悬臂掘进机对围岩强度及完整性比较敏感,若围岩整体性好、节理裂隙不发育、强度高,则难以发挥悬臂掘进机优势,如在秀岭隧道段悬臂掘进机施工过程中,隧道左侧拱部遇到青灰色砂岩,围岩强度达到110MPa,此时悬臂掘进机无法正常向前掘进,现场采取对硬岩段钻爆法处理通过,施工进度迟缓。 鑫通悬臂掘进机
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