蔡明利1，胡 炫1，朱 亞1，張海君2，晉永琦3

（1.中油管道建設(shè)工程有限公司，河北 廊坊 065001；

2.中國(guó)石油天然氣管道通信電力工程總公司 河北 廊坊 065001；

3.渤海裝備遼河重工有限公司 遼寧 盤錦 124000）

隨著近幾年我國(guó)能源戰(zhàn)略實(shí)施地加強(qiáng)，小斷面山嶺隧道穿越工程在輸氣、輸油、引水管線中的施工數(shù)量越來越多，施工工期的要求也越來越高，提高施工效率，優(yōu)化施工資源，成為確保工期的有效手段。由于小斷面隧道具有斷面小、空間有限、交叉工序多并且大型高效機(jī)械無法綜合運(yùn)用等問題，導(dǎo)致隧道洞身施工無法有效提高施工效率，提高生產(chǎn)進(jìn)度。在隧道施工工序循環(huán)中，消耗工時(shí)最多的鉆孔放炮工序一直是制約施工速度的關(guān)鍵。

液壓鑿巖臺(tái)車在大、中斷面隧道及礦山施工中應(yīng)用較廣，但在小斷面隧道施工中，特別是在輸油、輸氣、引水管線凈斷面小于20m2的小斷面隧道施工中，由于受到空間限制，應(yīng)用較少見。

1 走馬崗隧道工程概況

西氣東輸二線東段廣深支干線走馬崗山嶺隧道工程隧道全長(zhǎng)2 075m，凈斷面為3.8m×3.3m。隧道出口位于樟木頭鎮(zhèn)裕豐村，隧道整體成“人”字坡，進(jìn)洞口坡面（北坡）坡度為3.95%，實(shí)際長(zhǎng)度為1 351.62m。出洞口坡面（南坡）坡度為-1.12%，實(shí)際長(zhǎng)度為724.01m。隧道總實(shí)長(zhǎng)為2 075.63m。隧道凈斷面為3.8m×3.3m（寬×高）。

隧道圍巖級(jí)別劃分為Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ級(jí)，Ⅲ級(jí)圍巖實(shí)長(zhǎng)1 339.28m，Ⅳ級(jí)圍巖實(shí)長(zhǎng)726.35m，Ⅵ級(jí)圍巖實(shí)長(zhǎng)10m。隧道主體為Ⅲ類圍巖，從實(shí)際的圍巖情況來看，圍巖為石英砂巖，巖體屬堅(jiān)硬巖，整體性、完整性較好，巖體強(qiáng)度較高，圍巖穩(wěn)定性較好。

隧道采用全斷面開挖，鉆爆法施工。隧道支護(hù)形式為超前支護(hù)、初期支護(hù)和二次襯砌組合的復(fù)合式支護(hù)。

2 小斷面隧道特點(diǎn)

根據(jù)洞室斷面或跨度大小，隧道可劃分為小斷面（斷面面積20m2，等效直徑4.5m）、中斷面（斷面面積20～35m2，等效直徑4.5～6.5m）、大斷面（斷面面積35～120m2，等效直徑6.5～12m）和特大斷面（斷面面積＞120m2，等效直徑＞12m）4類。

小斷面隧道的特點(diǎn)就是“小”，小則受斷面尺寸的限制，在有限的空間內(nèi)施工，互相干擾大；在同一工作面上，鉆孔、爆破、出碴等工作只能周期性循環(huán)進(jìn)行；一旦一個(gè)工序耗時(shí)較長(zhǎng)，將影響整個(gè)循環(huán)進(jìn)行，從而總體影響施工工期和施工質(zhì)量。

3 可行性分析

由于走馬崗隧道凈斷面面積12.54m2，斷面面積小于20m2，屬小斷面隧道，而襯砌規(guī)格尺寸類型的單一性，縱坡坡度不是太大，有利于隧道洞身開挖采用液壓鑿巖臺(tái)車施工的應(yīng)用。

根據(jù)業(yè)主對(duì)隧道施工安全、施工工期，工程質(zhì)量的要求，走馬崗隧道項(xiàng)目部成立了專項(xiàng)課題小組。根據(jù)專家的指導(dǎo)意見我項(xiàng)目部組織相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員多次召開工程會(huì)議，前期考察了多家鑿巖臺(tái)車的生產(chǎn)廠家和經(jīng)銷商，最終確定設(shè)備型號(hào)（A tlas booer123二臂液壓鑿巖臺(tái)車）并及時(shí)與多家電纜廠家聯(lián)系定做該型號(hào)電纜，為優(yōu)化方案的實(shí)施創(chuàng)造有利條件。研究此方案在斷面較小的情況下作業(yè)的特點(diǎn)；制定出相應(yīng)的作業(yè)指導(dǎo)書，認(rèn)真地做好現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)交底，把專家的意見和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況結(jié)合起來組織施工。

4 液壓鑿巖臺(tái)車結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)分析

1）結(jié)構(gòu) 走馬崗所用鑿巖臺(tái)車為A tlas booer123二臂液壓鑿巖臺(tái)車，其主要由鑿巖機(jī)、鉆臂（鑿巖機(jī)的承托、定位和推進(jìn)機(jī)構(gòu)）、鋼結(jié)構(gòu)的車架、走行機(jī)構(gòu)以及其他必要的附屬設(shè)備，和根據(jù)工程需要添加的設(shè)備所組成。

2）技術(shù)參數(shù) ①整體鑿巖臺(tái)車運(yùn)輸高度2 250mm，寬 度1 990mm，長(zhǎng)度10 500mm，轉(zhuǎn)彎半徑3 000～5 100mm，重13 400kg，地盤采用四輪驅(qū)動(dòng)，液壓助力轉(zhuǎn)向，最大行走速度13Km/h，最大爬坡角度25%。發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率55k W/2 500rpm，最大扭矩230Nm/1 150rpm，鉸接連接+/-41，采用大臂型號(hào)BUT20，單臂重125kg，推進(jìn)器可升長(zhǎng)度1 250mm，推進(jìn)器可旋轉(zhuǎn)角度360°，安裝鉆桿長(zhǎng)度3 660mm，最大鉆孔深度3 457mm，工作范圍5 000×6 300mm。

3）優(yōu)缺點(diǎn)分析 ①小斷面隧道中采用傳統(tǒng)開挖方式，風(fēng)鉆機(jī)加裝支架開鑿方法施工時(shí)，因隧道斷面有限，僅能同時(shí)并行兩臺(tái)風(fēng)鉆作業(yè)，新機(jī)在硬度系數(shù)F＝14～18的石英巖和云母巖中作業(yè)，鉆直徑?42炮孔的速度是：當(dāng)掌子面風(fēng)壓達(dá)到5.5～6.5bar時(shí)，最大進(jìn)尺為0.5m/m in，在花崗巖中一般平均為0.3～0.45m/m in，則取平均值：每臺(tái)風(fēng)鉆0.38m/m in進(jìn)尺。兩臺(tái)風(fēng)鉆機(jī)為0.76m/m in，臺(tái)車鉆孔速度：查A tlas booer123二臂液壓鑿巖臺(tái)車使用說明書，當(dāng)巖石的硬度在F=14～18的石英巖和云母巖中作業(yè)，當(dāng)沖擊壓力在180kg/cm2時(shí)，最大鉆進(jìn)速度為2m/m in，平均為1.6～2.0m/m in，取平均值：每鉆臂1.75m/m in進(jìn)尺，兩臺(tái)鉆臂為3.5m/m in，如只考慮打眼因素，那么鑿巖臺(tái)車每一臺(tái)鉆臂相當(dāng)于4.5把風(fēng)鉆，每上一部?jī)杀叟_(tái)車就等于上一臺(tái)配有9把風(fēng)鉆的多功能臺(tái)架，工作效率為傳統(tǒng)施工方式的4.5倍，但在實(shí)際施工中應(yīng)增加設(shè)備調(diào)試，電纜鋪設(shè)等輔助工序，實(shí)際工作效率約為風(fēng)鉆機(jī)工作效率的3倍；②由于臺(tái)車施工前可對(duì)危石找頂，減少了落石的危險(xiǎn)，再因掌子面人員少，減少了掌子面落石傷人的頻率，安全性是顯而易見的；③鉆深、長(zhǎng)孔鑿巖優(yōu)勢(shì)：臺(tái)車單鉆的功率大效率高，因此可鉆d42～d127直徑范圍內(nèi)各種巖孔（炮孔、注漿孔、錨桿孔、安裝孔、檢查孔、管棚孔、探水孔），并且在深5～15m（d48～89）優(yōu)勢(shì)最明顯，速度之快是現(xiàn)有任何風(fēng)動(dòng)、電動(dòng)的深孔鉆、淺孔鉆都無法取代的，是深孔巖層注漿的首選設(shè)備。

4）其他配套機(jī)具 ①發(fā)電機(jī)（型號(hào)：康明斯500k V）2臺(tái)；②巷道穩(wěn)壓器（型號(hào)：300型）2臺(tái)；③排風(fēng)機(jī)2臺(tái)。

5 實(shí)際施工運(yùn)用

在走馬崗隧道實(shí)際施工中，采用傳統(tǒng)施工方式，Ⅲ類圍巖洞身施工平均每循環(huán)用時(shí)：測(cè)量放線30m in、打眼放炮300m in、排煙30m in、出碴280m in、排險(xiǎn)修水溝40m in、錨噴支護(hù)40m in，共計(jì)720m in。每循環(huán)進(jìn)尺約2.5m，平均每日完成2個(gè)施工循環(huán)，單向掘進(jìn)支護(hù)約5m。改用鑿巖臺(tái)車后，其他工序消耗工時(shí)不變的情況下，打眼放炮時(shí)間縮短為150m in。施工工序循環(huán)用時(shí)570m in。平均每日完成2.5個(gè)施工循環(huán)，單向掘進(jìn)支護(hù)約6.25m。采用液壓鑿巖臺(tái)車后，施工效率提高25%。

Ⅳ類圍巖采用傳統(tǒng)施工方式正常情況下平均每循環(huán)所用時(shí)間：測(cè)量放線30m in、打眼放炮300m in、排煙30m in、出渣250m in、排險(xiǎn)修水溝40m in、錨噴支護(hù)60m in，共計(jì)710m in。每循環(huán)進(jìn)尺2m，平均每日完成單向掘進(jìn)支護(hù)約4m。改用鑿巖臺(tái)車后，其他工序消耗工時(shí)不變的情況下，打眼放炮時(shí)間縮短為150m in，施工工序循環(huán)用時(shí)560m in，平均每日完成2.5個(gè)施工循環(huán)，單向掘進(jìn)支護(hù)約5m，采用液壓鑿巖臺(tái)車后，施工效率提高25%。

Ⅴ類圍巖正常情況下平均每循環(huán)所用時(shí)間：測(cè)量放線30m in、打眼放炮240m in、排煙30m in、出渣200m in、排險(xiǎn)修水溝80m in、打錨桿立拱架350m in、錨噴支護(hù)360m in，共計(jì)1290m in，每循環(huán)立拱架兩榀進(jìn)尺2m，平均每日完成單向掘進(jìn)支護(hù)約2m。改用鑿巖臺(tái)車后，其他工序消耗工時(shí)不變的情況下，打眼放炮時(shí)間縮短為120m in，施工工序循環(huán)用時(shí)1 170m in，平均每日完成1.2個(gè)施工循環(huán)，單向掘進(jìn)支護(hù)約2.4m，采用液壓鑿巖臺(tái)車后，施工效率提高20%。

經(jīng)實(shí)際施工測(cè)算。采用液壓鑿巖臺(tái)車后，整體施工效率提高23.3%。

6 結(jié) 語(yǔ)

為了更好地配置各類資源，小斷面隧道工程項(xiàng)目會(huì)不斷在輸油、輸氣、引水等領(lǐng)域增加，為了保證安全，滿足機(jī)械化程度高、質(zhì)量好和工期緊的要求，通過全液壓鑿巖臺(tái)車在走馬崗小斷面隧道施工中的成功使用，對(duì)新材料、新工藝、新方法在小斷面隧道項(xiàng)目中普遍應(yīng)用起到重要的啟示作用。 O