袁學(xué)偉

摘要：隧道掘進(jìn)機(jī)技術(shù)是一種集掘進(jìn)、出渣運(yùn)輸和支護(hù)襯砌于一體，一次成洞的隧道掘進(jìn)方法，它引領(lǐng)了隧洞開(kāi)挖的全新時(shí)代，具有連續(xù)作業(yè)、施工速度快、環(huán)境污染小、安全優(yōu)質(zhì)等特點(diǎn)。文章結(jié)合具體的工程項(xiàng)目，對(duì)隧道掘進(jìn)機(jī)施工方案進(jìn)行了分析，探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：隧道；掘進(jìn)機(jī)；施工

1工程概況

大寨站～大關(guān)站區(qū)間隧道設(shè)計(jì)起止里程為DK10+000～DK11+196.37，全長(zhǎng)1196.37m，均為暗挖隧道。區(qū)間隧道基本全部位于風(fēng)化的基巖層中，基底巖體主要為強(qiáng)至中風(fēng)化薄至中厚層狀泥質(zhì)白云巖及石灰?guī)r。根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，將巖體分為Ⅳ、Ⅴ兩個(gè)單位，對(duì)應(yīng)巖體質(zhì)量分類(lèi)屬Ⅳ、Ⅴ類(lèi)，巖體完整性差或較差。Ⅳ級(jí)巖體完整性較好，地下水主要為巖溶裂隙水，全隧Ⅳ級(jí)巖體占總長(zhǎng)度的41%，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)巖體抗壓強(qiáng)度為66-80Mpa之間。

2隧道掘進(jìn)機(jī)施工準(zhǔn)備

2.1施工水電準(zhǔn)備

（1）施工用電。掘進(jìn)機(jī)額定電壓為1140V電壓，需將10KV電壓通過(guò)專(zhuān)用變壓器變壓到1140V，提供掘進(jìn)機(jī)使用。專(zhuān)用變壓器至掘進(jìn)機(jī)端低壓線(xiàn)纜不宜大于500m。

（2）施工用水。掘進(jìn)機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)為降溫和降塵，需使用高壓水進(jìn)行冷卻和除塵，供水壓不小于3Mpa，用水量不小于80L/min。因此，需在豎井井口設(shè)置蓄水池，壓力不夠時(shí)可使用增壓泵加壓，保證掘進(jìn)機(jī)正常工作需要。

2.2出碴設(shè)備

隧道掘進(jìn)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中，截割部截割巖石后，由星形鏟板通過(guò)第一運(yùn)輸機(jī)把石碴運(yùn)至掘進(jìn)機(jī)尾部，采用裝載機(jī)、挖掘機(jī)等設(shè)備輔助進(jìn)行出碴。隧道出碴與掌子面開(kāi)挖同期進(jìn)行，節(jié)省了時(shí)間。

2.3其它臨時(shí)設(shè)施保證

豎井洞口設(shè)生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)，生產(chǎn)區(qū)包括變壓器、空壓機(jī)、隧道通風(fēng)設(shè)施、吊裝設(shè)備、臨時(shí)存渣池、砂石料倉(cāng)、攪拌機(jī)，鋼筋加工場(chǎng)地、鋼拱架加工場(chǎng)地、防水材料場(chǎng)地及其他材料堆放場(chǎng)地。各項(xiàng)生產(chǎn)生活設(shè)施布置條例有序，周邊設(shè)置防護(hù)圍擋，保證達(dá)到貴陽(yáng)市和建設(shè)單位文明施工的要求。

2.4超前地質(zhì)探測(cè)

結(jié)合地質(zhì)勘查報(bào)告，并采用地質(zhì)雷達(dá)與超前探孔相結(jié)合的方式對(duì)掌子面前方地質(zhì)進(jìn)行判斷。采用瑞典MALA/ProEx型地質(zhì)雷達(dá)對(duì)掌子面前方20m范圍巖體進(jìn)行探測(cè)，再補(bǔ)充結(jié)合超前鉆探進(jìn)行二次探測(cè)，確保洞內(nèi)人員、機(jī)械設(shè)備的安全。

3隧道掘進(jìn)機(jī)施工方案

3.1開(kāi)挖原則

根據(jù)掘進(jìn)機(jī)使用說(shuō)明書(shū)，EBZ260懸臂式掘進(jìn)機(jī)一次定位切割斷面最大為31.4 m2，地鐵馬蹄形隧道斷面鋼支撐C、D單元接頭處往上開(kāi)挖斷面面積為31.87 m3和32.81m3，基本能滿(mǎn)足隧道開(kāi)挖斷面面積。渣土運(yùn)輸采用無(wú)軌運(yùn)輸，挖掘機(jī)、裝載機(jī)配合，開(kāi)挖結(jié)束后及時(shí)施做初期支護(hù)封閉開(kāi)挖面，做好隧道監(jiān)控量測(cè)，以監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)和防水、襯砌施做時(shí)間。隧道掘進(jìn)開(kāi)挖遵循“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)、襯砌緊跟”的原則。

3.2掘進(jìn)機(jī)的安裝與調(diào)試

（1）根據(jù)地鐵馬蹄形隧道凈空的特點(diǎn)，考慮將掘進(jìn)機(jī)各系統(tǒng)之間拆解開(kāi)，吊裝至隧道橫通道進(jìn)行組裝。拆卸工作由專(zhuān)人負(fù)責(zé)，按照使用說(shuō)明書(shū)要求，拆卸成部件，各部螺絲、墊圈、銷(xiāo)子等妥善保管，以防損壞或丟失；

（2）組裝采用機(jī)械牽引起吊，按照使用說(shuō)明進(jìn)行組裝。

（3）正式運(yùn)行前需按照使用說(shuō)明的要求進(jìn)行必要的電、油、水等的檢查，確保達(dá)到開(kāi)機(jī)試車(chē)的條件，試運(yùn)轉(zhuǎn)須設(shè)專(zhuān)人指揮，非專(zhuān)業(yè)掘進(jìn)機(jī)操作者，不得操作機(jī)器。

（4）機(jī)械試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有關(guān)人員應(yīng)密切注意各部位的聲音、溫度是否正常。試車(chē)時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)調(diào)整，確保設(shè)備、構(gòu)件安裝正常，保證機(jī)器正常工作。

3.3 EBZ260掘進(jìn)機(jī)施工方法

3.3.1操作

掘進(jìn)機(jī)操作司機(jī)必須由專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)過(guò)的人員擔(dān)任，其他人員不準(zhǔn)隨意操作。根據(jù)規(guī)范的操作動(dòng)作按順序啟動(dòng)掘進(jìn)機(jī)的各項(xiàng)部件。操作順序：油泵電機(jī)→開(kāi)動(dòng)第二運(yùn)輸機(jī)（若有，沒(méi)有則略過(guò)此項(xiàng)）→開(kāi)動(dòng)第一運(yùn)輸機(jī)→ 開(kāi)動(dòng)星輪→ 開(kāi)動(dòng)截割頭。

3.3.2掘進(jìn)切割

懸臂式掘進(jìn)機(jī)就位后，利用切割頭上下、左右移動(dòng)切割，切割出初步斷面形狀，若切割斷面與實(shí)際所需的形狀和尺寸有一定的差別，可進(jìn)行二次整修，以滿(mǎn)足斷面尺寸要求。掘進(jìn)機(jī)上下、左右切削范圍見(jiàn)附圖所示。

首先從掌子面底部水平切削出一條槽，向前移動(dòng)掘進(jìn)機(jī)再一次就位，就位后截割頭采取自下而上、左右循環(huán)切削。在切削同時(shí)鏟板部心輪將切削下來(lái)的碴裝入第一運(yùn)輸機(jī)，第一運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)體后方，采用挖掘機(jī)裝載機(jī)將物料直接裝入出碴車(chē)或直接運(yùn)至豎井處。切削鉆頭從底部開(kāi)挖到頂部完成后，進(jìn)行二次修整以達(dá)到準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)斷面。

當(dāng)切割稍硬巖石時(shí)，可采用由下而上、左右切割的方法；不管采用何種方法，懸臂式掘進(jìn)機(jī)的巖體切削方式是始終是從下而上，再按S型或Z型左右循環(huán)向上的截割路線(xiàn)逐級(jí)截割以上部分；當(dāng)遇有硬巖時(shí)，不應(yīng)勉強(qiáng)切割，對(duì)有部分露頭硬石時(shí)，應(yīng)首先切割其周?chē)糠郑蛊鋲嬄?。?duì)大塊墜落體，在采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚砗笤傺b載；當(dāng)掘柱窩時(shí)，應(yīng)當(dāng)將鏟板降低至最低位置向下掘，且需人工對(duì)柱窩進(jìn)行清理。

圖1 懸臂式掘進(jìn)機(jī)施工示意圖

3.3.3噴霧

在掘進(jìn)作業(yè)時(shí)控制粉塵是非常重要的，確保洞內(nèi)通風(fēng)設(shè)施正常工作，同時(shí)打開(kāi)掘進(jìn)機(jī)內(nèi)、外噴霧系統(tǒng)，開(kāi)始噴霧灰塵，以減少煙塵污染，文明施工。

3.4掘進(jìn)施工后支護(hù)方案

掘進(jìn)機(jī)在掌子面掘進(jìn)完成后，支護(hù)工班按照設(shè)計(jì)支護(hù)方式進(jìn)行初期支護(hù)鋼筋網(wǎng)片、錨桿、鋼支撐、連接鋼筋、超前注漿小導(dǎo)管、噴射混凝土作業(yè)等的施做，支護(hù)施工完成后繼續(xù)進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖、運(yùn)渣作業(yè)，如此循環(huán)施工。

初支封閉成環(huán)一定距離后，襯砌工班按照設(shè)計(jì)襯砌類(lèi)型進(jìn)行仰拱填充和二次襯砌施工，確保隧道各工序均衡施工，保證洞內(nèi)施工作業(yè)安全。

3.5洞內(nèi)其他輔助設(shè)施布置

3.5.1施工用水電

因掘進(jìn)機(jī)作業(yè)使用1140V高壓，一臺(tái)掘進(jìn)機(jī)需架設(shè)一臺(tái)專(zhuān)屬變壓器（其輸出電壓為1140V）。在隧道內(nèi)鋪設(shè)一條掘進(jìn)機(jī)專(zhuān)用電纜，掛設(shè)在隧道初支邊墻部位。

掘進(jìn)機(jī)作業(yè)時(shí)內(nèi)、外噴霧系統(tǒng)每分鐘需消耗不小于80L水，水壓為2.5-3MPa。豎井井深約30m，自來(lái)水壓力為0.7公斤，正常水壓約為0.37MPa，無(wú)法滿(mǎn)足掘進(jìn)機(jī)噴霧要求，需加設(shè)增加泵加壓后再通過(guò)高壓水管接入掘進(jìn)機(jī)水系統(tǒng)中。

3.5.2通風(fēng)設(shè)施

采用管道壓入式通風(fēng)，根據(jù)豎井施工特點(diǎn)，洞口設(shè)一臺(tái)大功率軸流式通風(fēng)機(jī)，在橫通道與主洞交叉口處分別設(shè)立通風(fēng)岔口分別向四個(gè)掌子面分流，若掌子面距離較長(zhǎng)時(shí)可在中間增設(shè)局扇進(jìn)行加強(qiáng)。按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定，風(fēng)管均采用大口徑防火風(fēng)帶。施工過(guò)程中加強(qiáng)通風(fēng)管理，確保施工通風(fēng)達(dá)到預(yù)期效果。

3.5.3照明設(shè)施

隧道洞內(nèi)施工用電線(xiàn)路按有關(guān)規(guī)范要求，采用“三相五線(xiàn)制”，照明必須設(shè)照明專(zhuān)用線(xiàn)，照明用電線(xiàn)路距地面高度不低于2.5m，線(xiàn)路間的距離為10cm，隧道照明保證燈光充足、均勻，不得耀眼。運(yùn)輸?shù)缆肺闯啥吹囟蚊扛?m，成洞地段每隔8m，裝設(shè)60瓦節(jié)能電燈一個(gè)；漏水地段用防水燈頭和燈罩；設(shè)專(zhuān)人檢修用電線(xiàn)路，防止漏電。施工照明線(xiàn)路架設(shè)采用L50*4角鋼豎向設(shè)置在洞壁上。

3.5.4抽排水設(shè)施

開(kāi)挖施工期間，加強(qiáng)基坑內(nèi)排水，在豎井內(nèi)設(shè)排水溝和集水井。本區(qū)間暗挖隧道豎井段為單坡，逆坡開(kāi)挖時(shí)，掌子面處設(shè)置一小型抽水泵，將掌子面中心處的積水抽至后方的泵站（根據(jù)開(kāi)挖進(jìn)尺，每100米設(shè)置一個(gè)泵站，然后泵站排水系統(tǒng)排至豎井口。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，經(jīng)過(guò)對(duì)施工方案的合理優(yōu)化，隧道掘進(jìn)機(jī)施工順利完成，保證了項(xiàng)目的整體質(zhì)量。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隧道掘進(jìn)機(jī)適用地層范圍越來(lái)越廣，對(duì)于促進(jìn)隧道工程的開(kāi)展有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]張鏡劍，傅冰駿.隧道掘進(jìn)機(jī)在我國(guó)應(yīng)用的進(jìn)展[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，26（2）：226.