采用鑫通懸臂式掘進機進行截割開挖段,采用三臺階法施工,根據隧道斷面尺寸及現場圍巖情況,結合掘進機的自身性能,臺階劃分經實踐確定為: 上臺階高度為3.78m,大寬度10.38m,臺階長度10~12m,掘進進尺2.0m;中臺階高度為2.45m,大寬度11.28m,為創造挖機扒砟和裝載機裝車出砟空間,臺階長度控制在30~35m,掘進進尺兩側對稱2.0m;下臺階截割高度為3.73m,為創造裝掘進機及其他機械行走空間,掘進進尺為單側4.0m。
懸臂式掘進機工藝流程: 施工準備,上循環噴射混凝土施作完畢后,挖掘機對上中下臺階進行整平處理,并在中臺階至上臺階間修路,路寬5m 左右,創造出掘進機行走及截割施作空間。同時,接通電源及冷卻水管,啟動機器,對掘進機進行截割前安全故障排查,確認可進行正常截割工作后,在兩位協助人員配合下由操作手將其開至上臺階。
鑫通懸臂掘進機進行開挖施工,通過懸臂掘進機開挖施工,一是開挖,可連續化施工作業,掘進機每循環開挖時間可縮短一半。二是施工成本控制效果顯著,掘進機施工易于控制超欠挖,開挖輪廓光滑平整,節約后續噴射混凝土用量,大大降低施工成本。三是掘進機在開挖過程中對圍巖擾動小,且一次開挖成型,減少后續人工修整,同時避免爆破開挖,安全性大大提高。四是踐行綠色天隴理念,掘進機由傳統的機械燃油開挖改為電驅掘進,減少對洞內施工環境的污染,有效改善施工人員作業環境。五是在開挖過程中作業人數少,掘進機開挖每班組掌子面只需3人,大大降低了人員投入,達到機械化減人目的。
云南某隧道中引進鑫通機械懸臂掘進機施工,通過在適應性、設計參數等方面的深入研究,并與鉆爆法在投資、施工進度、安全質量等方面進行對比分析,證明懸臂掘進機在云南地區具有較好的適應性,具備較高的推廣應用價值。整體表現為:懸臂掘進機適用于圍巖強度適中、圍巖破碎、節理裂隙發育以及地下水不發育的隧道;懸臂掘進機對圍巖擾動小,初期支護可取消系統錨桿,并可以加大鋼架間距;懸臂掘進機在隧道施工中進度優勢明顯,特別對于Ⅳ級圍巖,進度較鉆爆法提高了近67%;懸臂掘進機早期資金投入較鉆爆法高,且各級圍巖條件下懸臂掘進機開挖單價為鉆爆法的4~5倍。
隧道采用懸臂掘進機施工,開挖輪廓成型好,超欠挖控制好,減少了初期支護脫空的質量隱患;加之初期支護與巖面密貼性好,支護效果較好,圍巖變形相對小,且避免了火工品的使用,消除了安全隱患。但對于塌方、突涌風險高以及軟巖大變形等復雜地質條件下,懸臂掘進機預加固能力弱、靈活性差,施工風險相對鉆爆法較高。 鑫通懸臂掘進機
懸臂掘進機對圍巖強度及完整性比較敏感,若圍巖整體性好、節理裂隙不發育、強度高,則難以發揮懸臂掘進機優勢,如在秀嶺隧道段懸臂掘進機施工過程中,隧道左側拱部遇到青灰色砂巖,圍巖強度達到110MPa,此時懸臂掘進機無法正常向前掘進,現場采取對硬巖段鉆爆法處理通過,施工進度遲緩。 鑫通懸臂掘進機