宋志廣

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300350）

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鐵路線改擴(kuò)建施工步伐越來越快，鄰近既有線鐵路施工越來越多，在保證營(yíng)業(yè)線安全的前提下，機(jī)械開挖因其開挖振動(dòng)小、對(duì)既有線鐵路影響小、沒有傳統(tǒng)爆破施工產(chǎn)生的公害等優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛的應(yīng)用。懸臂式掘進(jìn)機(jī)高效、節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)在施工中顯示了它的優(yōu)勢(shì)［1］。云南安寧工業(yè)園區(qū)新亞美谷物流園鐵路專用線白山隧道全長(zhǎng)344m，隧道最大埋深20m，隧道左側(cè)臨近既有線成昆鐵路武家莊隧道及新武家莊隧道，隧道中線距離既有線武家莊隧道最小凈距18m。為保證成昆鐵路隧道及列車運(yùn)營(yíng)的安全，經(jīng)業(yè)主新亞美谷物流有限公司、中鐵二院、施工單位中鐵十八局集團(tuán)有限公司，將原設(shè)計(jì)控制爆破開挖隧道改為懸臂式掘進(jìn)機(jī)開挖。

1 工作原理

懸臂式掘進(jìn)機(jī)在液壓、電控系統(tǒng)控制下，精確配合，協(xié)調(diào)一致，輕松靈活地完成隧道掘進(jìn)作業(yè)，其總體結(jié)構(gòu)詳見圖1。

懸臂式掘進(jìn)機(jī)主要由截割部、鏟板部、本體部、行走部、運(yùn)輸部組成，行走部實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)的移動(dòng)，截割部實(shí)現(xiàn)對(duì)被采掘?qū)ο髮?shí)施截割，鏟斗部實(shí)現(xiàn)對(duì)被采掘下來的物料實(shí)施鏟裝，裝運(yùn)部實(shí)現(xiàn)對(duì)截割物料的裝載與運(yùn)輸，本體部為連接各個(gè)部件的主要承載構(gòu)件。掘進(jìn)機(jī)主要工作系統(tǒng)由電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)組成。主要?jiǎng)恿υ从?140V交流電源以及200kW的油泵電機(jī)提供動(dòng)力。機(jī)器工作時(shí)，首先啟動(dòng)油泵電機(jī)，打開噴霧裝置，并開動(dòng)第一運(yùn)輸機(jī)與鏟板部，將截割部處于水平和機(jī)器中心位置，啟動(dòng)截割電機(jī)，然后開動(dòng)履帶行走機(jī)構(gòu)，讓機(jī)器慢速推進(jìn)，使截割頭逐漸插入巖石。推動(dòng)截割部回轉(zhuǎn)油缸操作手柄，使截割部向左向右橫掃，再推動(dòng)升降油缸，使截割部向上向下截割。利用截割頭上下、左右移動(dòng)截割，可截割出初步斷面形狀，如此截割斷面與實(shí)際所需要的形狀和尺寸有一定的差別，可進(jìn)行二次修整，以達(dá)到斷面尺寸要求［2］。

2 施工工藝流程

（1）放樣開挖輪廓線。

隧道開挖前，采用全站儀進(jìn)行開挖輪廓線及隧道中心線的放樣，并用紅油漆清晰的標(biāo)注出來，以便于后續(xù)開挖施工超欠挖的控制。

（2）掘進(jìn)機(jī)開挖。

測(cè)量人員放樣完成后，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員、專職安全管理人員指揮掘進(jìn)機(jī)操作人員將掘進(jìn)機(jī)移動(dòng)至待開挖面，待機(jī)器紅外系統(tǒng)調(diào)試完成后，由操作人員操作掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行隧道洞身開挖。

（3）自卸車出碴。

掘進(jìn)機(jī)開挖的巖石通過機(jī)器自帶的傳送系統(tǒng)傳送至機(jī)器后方10m處進(jìn)行堆積，由側(cè)翻式裝載機(jī)配合自卸車及時(shí)將開挖的巖石運(yùn)出洞外。

圖1 懸臂式掘進(jìn)機(jī)結(jié)構(gòu)圖

（4）隧道斷面整修。

在掘進(jìn)機(jī)初步掘進(jìn)作業(yè)完成后，根據(jù)已放樣的開挖輪廓線，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員指揮操作員，對(duì)洞身開挖輪廓線進(jìn)行整修，保證隧道基本輪廓，將隧道超欠挖控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

（5）初期支護(hù)。

洞身整修完成后，進(jìn)行初噴混凝土工作，穩(wěn)固圍巖、減少形變，完成后及時(shí)安裝鋼架進(jìn)行噴錨支護(hù)，進(jìn)一步控制圍巖形變。

3 注意事項(xiàng)

（1）由于懸臂式掘進(jìn)機(jī)屬于新工藝，在正式掘進(jìn)施工前應(yīng)組織現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員、管理人員進(jìn)行全面的培訓(xùn)，讓參加作業(yè)的人員明確本崗位應(yīng)完成的任務(wù)、必須達(dá)到的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及與其它工種配合的方式，確保施工安全、優(yōu)質(zhì)、高速。

（2）掘進(jìn)機(jī)開挖作業(yè)時(shí)，其警戒線內(nèi)嚴(yán)禁站人。工班人員嚴(yán)禁酒后工作以及疲勞工作。機(jī)械設(shè)備應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，以保證其安全性能。

（3）定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修、保養(yǎng)，嚴(yán)格按照機(jī)器說明書進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，保證設(shè)備的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命。

4 施工優(yōu)缺點(diǎn)

（1）優(yōu)點(diǎn)。

懸臂式掘進(jìn)機(jī)施工作業(yè)與傳統(tǒng)的鉆爆法施工作業(yè)相比，減少了對(duì)臨近圍巖尤其是既有線周邊圍巖及既有線隧道本身二次襯砌的擾動(dòng)，同時(shí)提高了施工效率、節(jié)約了人工成本、減少了鉆爆施工的廢氣污染。

（2）缺點(diǎn)。

懸臂式掘進(jìn)機(jī)目前在山嶺隧道施工中應(yīng)用較少，施工過程中容易產(chǎn)生大量石粉漿，施工中需要大量的水對(duì)掌子面進(jìn)行噴淋以減少掘進(jìn)施工過程中產(chǎn)生的粉塵。由于隧道開挖輪廓線為圓形，相較于鉆爆開挖，很容易發(fā)生超欠挖。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)施工，大大的提高了隧道的開挖速度，短短90d時(shí)間就完成了隧道洞身的開挖任務(wù)，相較于傳統(tǒng)的鉆爆法開挖施工，進(jìn)度大為提前，通過開挖期間對(duì)既有線成昆鐵路武家莊隧道的監(jiān)測(cè)，施工期間隧道襯砌零變形，達(dá)到了預(yù)期的效果，受到了業(yè)主單位、監(jiān)理單位及昆明鐵路局的一致好評(píng)。懸臂式掘進(jìn)機(jī)開挖隧道為以后臨近既有線隧道施工指明了一條新的道路。

［1］ 張瑋青，王龍，鄭長(zhǎng)洲，等. 懸臂式掘進(jìn)機(jī)在拉洛工程曲美隧洞開挖中的應(yīng)用［J］. 中國(guó)水利，2016，（20）：71-73.

［2］ 付進(jìn)，劉欣意. 國(guó)內(nèi)懸臂式掘進(jìn)機(jī)隧洞開挖的成本分析［J］. 四川水利，2016，（01）：34-36.