葉丕平

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730030）

1 工程概況

1.1 項目概況

甘肅省引洮供水二期主體工程四干渠24標(biāo)起始樁號為35+914.00，終點樁號為44+722.92，標(biāo)段總長8 808.92 m。設(shè)計流量4.2 m3/s，標(biāo)段主要建筑物為隧洞、暗渠、節(jié)制分水閘、直斗口及退水渠。該標(biāo)段共有9#隧洞（L=530 m）、10#隧洞（L=1 447 m）、11#隧洞（L=1 700 m）、12#隧洞（L=1 051 m）、13#隧洞（L=428.70 m）等5條隧洞，共計5 156.7 m。

1.2 工程地質(zhì)

四干渠24標(biāo)段隧洞總長5 156.7 m，隧洞圍巖為N2砂質(zhì)泥巖、砂礫巖及E砂巖、含礫砂巖、Q31黃土狀土及Q32馬蘭黃土。

洞身巖性為N2磚紅色砂質(zhì)泥巖與砂礫巖互層洞段，圍巖以泥質(zhì)膠結(jié)為主，膠結(jié)差，屬極軟巖，巖體呈中厚層狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)狀平緩，裂隙不發(fā)育，較為完整。巖體中地下水活動輕微，開挖時局部有滴滲水。隧洞圍巖穩(wěn)定性很差，為極不穩(wěn)定的Ⅴ類圍巖。

洞身巖性為E紫紅色砂巖、含礫砂巖洞段，圍巖泥質(zhì)膠結(jié)，成巖程度低，屬軟巖。巖體呈中厚層狀構(gòu)造，產(chǎn)狀平緩，層間結(jié)合差，裂隙不發(fā)育，巖體完整性好。巖體中地下水活動微弱，開挖時局部有滴滲水。洞頂以上基巖厚度10～70 m，洞身圍巖類別為極不穩(wěn)定的Ⅴ類，建議隧洞開挖采用噴混凝土、掛網(wǎng)、系統(tǒng)錨桿、鋼拱架支護(hù)，并及時襯砌；施工中需采取排水措施。

洞身圍巖為plQ31黃土狀土洞段，圍巖雜色，中密—密實，具弱濕陷性。隧洞處于地下水位以上。洞身圍巖成洞條件差，屬黃土隧洞Ⅴ1類圍巖，開挖后掌子面無自穩(wěn)性、極易坍塌。隧洞開挖時應(yīng)采用鋼拱架支護(hù)和噴混凝土支護(hù)，及時采用鋼筋混凝土襯砌。應(yīng)采取嚴(yán)格的防滲措施，防止隧洞圍巖產(chǎn)生濕陷變形。

洞身圍巖為馬蘭黃土洞段，具中等—強(qiáng)濕陷性；隧洞處于地下水位以上，洞身圍巖成洞條件差，屬黃土隧洞Ⅴ1類圍巖，開挖后掌子面無自穩(wěn)性、極易坍塌。隧洞開挖時應(yīng)采用鋼拱架支護(hù)和噴混凝土支護(hù)，及時采用鋼筋混凝土襯砌。應(yīng)采取嚴(yán)格的防滲措施，防止隧洞圍巖產(chǎn)生濕陷變形。

2 銑挖法施工工藝

銑挖法采用不同型號銑挖機(jī)進(jìn)行開挖，本文以STX-100銑挖機(jī)為例進(jìn)行闡述。銑挖法是通過380 V外電帶動銑挖機(jī)45 kW電機(jī)后，通過液壓傳動系統(tǒng)帶動銑挖機(jī)頭的定速旋轉(zhuǎn)達(dá)到破碎、切削圍巖的目的，再輔助人工使用風(fēng)鎬、電鎬等小型器具按設(shè)計要求的開挖輪廓參數(shù)進(jìn)行修繕。在整個開挖過程中，銑挖機(jī)的運(yùn)用可大幅降低對地層的擾動，控制超、欠挖量，提高隧洞開挖質(zhì)量和安全系數(shù)，降低人員勞動強(qiáng)度[1]。

2.1 銑挖法施工原則

總體實施掘進(jìn)、支護(hù)（超前支護(hù)、錨、網(wǎng)、噴）兩條機(jī)作業(yè)線，把“超前地質(zhì)預(yù)報”作為重要工序管理內(nèi)容，把“加強(qiáng)支護(hù)、量測監(jiān)控、強(qiáng)化通風(fēng)”作為施工安全管理原則[2]。

破碎圍巖和不良地質(zhì)洞段認(rèn)真落實“先加固、后開挖、強(qiáng)支護(hù)、快循環(huán)、嚴(yán)防水、勤量測”的施工原則。

2.2 工藝流程

銑挖法適合大中小型斷面開挖，適應(yīng)性強(qiáng)，對地質(zhì)條件要求較低。在大斷面洞室開挖中采用銑挖法，首先在斷面頂部上臺階部位環(huán)形開挖并支護(hù)，再進(jìn)行上部核心土開挖，依此方法對中部及其左右側(cè)和下部土體進(jìn)行開挖并支護(hù)，最后安裝底拱[3]。

2.3 施工流程

通過銑挖機(jī)開挖圍巖，出渣采用銑挖機(jī)皮帶輸送至小型自卸車，小型自卸車運(yùn)輸至指定棄渣場。噴砼采用PZ-6型噴漿機(jī)作業(yè)，風(fēng)鉆鉆錨桿孔，人工安裝φ18錨桿、I12鋼拱架和φ6.5*200*200 mm鋼筋網(wǎng)片。噴錨工作結(jié)束后，進(jìn)行下一個循環(huán)施工。

2.4 施工工序

銑挖法施工采用上中下三臺階銑挖法，一次支護(hù)緊跟開挖掌子面，按照“短進(jìn)尺、快循環(huán)、勤支護(hù)”的原則施工，作業(yè)順序如下：一是開挖上部臺階頂拱，高度100～120 cm，進(jìn)尺控制在160 cm以內(nèi)；二是頂拱初噴3～4 cm的C20混凝土；三是再開挖上部臺階兩側(cè)，與中部臺階距離一般不超過300 cm；四是開挖上部臺階的核心土，中部臺階兩側(cè)邊墻采取“馬口跳挖”方法；五是開挖中部臺階核心土，下部臺階兩側(cè)邊墻采取“跳挖”方法；六是開挖下臺階核心土及隧底洞底，安裝I12鋼拱架形成全封閉支護(hù)安裝I12鋼拱架，銑挖機(jī)配合小型自卸汽車出渣，安裝φ18水泥基藥卷錨桿、φ6.5*200*200 mm鋼筋網(wǎng)，然后再復(fù)噴砼至設(shè)計厚度10 cm。銑挖法三臺階開挖施工步驟如圖1所示。

圖1 銑挖法三臺階開挖施工步驟示意圖

3 常見故障及設(shè)備保養(yǎng)

銑挖法的使用主要依靠不同型號的銑挖機(jī)來實現(xiàn)。銑挖機(jī)在工作過程中受工作環(huán)境、人員操作水平等條件的影響，會出現(xiàn)不同程度的設(shè)備損耗和各類故障。在使用過程中定期進(jìn)行設(shè)備保養(yǎng)可有效延長工作時間，減少故障次數(shù)[4]。

銑挖機(jī)由動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)等部分組成。在銑挖法運(yùn)用過程中常見有銑挖齒磨損、切削力弱、液壓傳動系統(tǒng)故障、行走故障、履帶刮板斷裂、連接件磨損等現(xiàn)象出現(xiàn)，可導(dǎo)致工作效率降低、斷面成型差、無法工作等結(jié)果，嚴(yán)重影響施工質(zhì)量及安全[5]。出現(xiàn)上述現(xiàn)象，通常采用更換銑挖齒、液壓油管、各類軸承等方法進(jìn)行維修，達(dá)到消除或減緩相應(yīng)故障的目的。

銑挖機(jī)的常規(guī)保養(yǎng)項目有風(fēng)扇保養(yǎng)、皮帶調(diào)整、打注黃油、緊固螺絲、設(shè)備清潔。首先，銑挖機(jī)在每班使用前應(yīng)進(jìn)行簡單保養(yǎng)[6]。其次，在使用過程中操作人員應(yīng)隨時觀察機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)，做到有問題能立刻發(fā)現(xiàn)并及時修理，避免小問題變成大故障。最后，做到定期定項無故障保養(yǎng)。通過以上方法，可最大限度提高銑挖機(jī)使用效率，延長使用壽命，為工程建設(shè)帶來更大效益。

4 結(jié)語

銑挖法配合人工開挖可極大程度加快施工進(jìn)度，控制超欠挖，提高開挖質(zhì)量和安全度，降低作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度。銑挖法的應(yīng)用需做到安全、質(zhì)量、工期等多項措施的配合才能達(dá)到預(yù)期效果，為工程建設(shè)增速。定期進(jìn)行銑挖機(jī)檢修保養(yǎng)，有利于提高機(jī)械使用保證率。本文對銑挖法施工工藝流程及要求進(jìn)行探討，可為同類工程在相近地質(zhì)條件情況下提供借鑒，為施工技術(shù)的發(fā)展起到積極作用。