懸臂式掘進機主要由行走機構、工作機構、裝運機構和轉載機構組成。隨著行走機構向前推進,工作機構中的切割頭通過上下左右連續不斷移動破碎巖石,并通過傳送履帶將碎巖運走。懸臂式掘進機開挖作業,一是能夠有效提高施工效率,實現連續化作業。使用前每日開挖長度僅能到達3到4米,使用后每日掘進可達6米左右,并且開挖時同步進行出渣,開挖完成后可直接進行拱架支護,每循環開挖時間縮短一半;二是能夠有效控制施工成本。使用懸臂式掘進機有效控制超挖,可節省后續巖石襯砌的費用和噴射混凝土用量,同時開挖掌子面只需要2人,大大減少了人員投入與成本;三是能夠有效提高安全系數。在開挖過程中不進行爆破作業,無爆破震動,對圍巖擾動小,且一次開挖成型,減少后續人工修整,安全性大幅提高。
掘進機開挖截割的優缺點:采用EBZ200 懸臂式掘進機截割開挖,對隧道頂部及周邊圍巖震動干擾小,可基本達到“零”震動開挖,使隧道安全順利通過油井段和村戶居住區,工期得以,可避免拆遷等附加經濟費用。但是,采用 懸臂式掘進機截割開挖工序相對繁瑣,機械設備配合度要求較高,仰拱截割開挖困難,隧道開挖成本較爆破開挖投入較大。
EBZ200 懸臂式掘進引入依據
1. 該設備具有可靠性高、作業、智能化程度高、可維護性好等特點。其以可靠為目標,多種機械構件及裝置采用國際品牌產品,并聯合開發設計。
2.該設備通過旋轉截割頭帶動表面鎬形截齒轉動實現對被采掘對象的截割,該方式對圍巖的擾動小且安全可靠。
3.銀山1號隧道為大斷面隧道,隧道縱向坡度為5‰,圍巖為強風化白堊系下統洛河組砂巖,巖質較軟,巖體較完整但強度低。各隧道因素與該掘進機性能相配套,滿足使用條件。
懸臂掘進機上臺階法:掘進機到達上臺階后掘進機開始截割工作,同時挖掘機挖掉中臺階與上臺階間的臨時道路。整個上臺階掌子面分左右兩部分進行截割,掘進機靠左側,截割頭放置于臺階面高度處,對上臺階掌子面左側底部進行鉆進截割,截割深度約為一個截割頭長度(90cm),然后由下至上、由內向外截割,直至開挖輪廓線以內20~30cm。照此方法使其進尺達到2.0m,后由專人利用測量定位后的接電激光裝置,尺量指揮,截割至開挖輪廓線。
鑫通懸臂掘進機切割高度和切割寬度均在7m以上,可實現中等斷面隧道一次開挖成型,大斷面隧道分兩層開挖成型,適用于地鐵、公路、鐵路等中、大斷面隧道工程。該機專注硬巖切割可靠性設計,具有可靠性高、破巖能力強的特點,其工作機構一機多配,可適應不同地層施工,同時該機還配備了智能卷纜、聲光報警、軟啟動、遙控等功能。
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。
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