采用鑫通悬臂式掘进机进行截割开挖段,采用三台阶法施工,根据隧道断面尺寸及现场围岩情况,结合掘进机的自身性能,台阶划分经实践确定为: 上台阶高度为3.78m,大宽度10.38m,台阶长度10~12m,掘进进尺2.0m;中台阶高度为2.45m,大宽度11.28m,为创造挖机扒砟和装载机装车出砟空间,台阶长度控制在30~35m,掘进进尺两侧对称2.0m;下台阶截割高度为3.73m,为创造装掘进机及其他机械行走空间,掘进进尺为单侧4.0m。
为提高施工功效,确保施工安全,有效控制隧道超挖,控制施工成本,中铁铁路引进鑫通EBZ200悬臂掘进机,这是全线首台隧道掘进机的工程应用,为隧道机械化施工探索实践迈出积极一步。
鑫通悬臂掘进机进行开挖施工,通过悬臂掘进机开挖施工,一是开挖,可连续化施工作业,掘进机每循环开挖时间可缩短一半。二是施工成本控制效果显著,掘进机施工易于控制超欠挖,开挖轮廓光滑平整,节约后续喷射混凝土用量,大大降低施工成本。三是掘进机在开挖过程中对围岩扰动小,且一次开挖成型,减少后续人工修整,同时避免爆破开挖,安全性大大提高。四是践行绿色天陇理念,掘进机由传统的机械燃油开挖改为电驱掘进,减少对洞内施工环境的污染,有效改善施工人员作业环境。五是在开挖过程中作业人数少,掘进机开挖每班组掌子面只需3人,大大降低了人员投入,达到机械化减人目的。
云南某隧道中引进鑫通机械悬臂掘进机施工,通过在适应性、设计参数等方面的深入研究,并与钻爆法在投资、施工进度、安全质量等方面进行对比分析,证明悬臂掘进机在云南地区具有较好的适应性,具备较高的推广应用价值。整体表现为:悬臂掘进机适用于围岩强度适中、围岩破碎、节理裂隙发育以及地下水不发育的隧道;悬臂掘进机对围岩扰动小,初期支护可取消系统锚杆,并可以加大钢架间距;悬臂掘进机在隧道施工中进度优势明显,特别对于Ⅳ级围岩,进度较钻爆法提高了近67%;悬臂掘进机早期资金投入较钻爆法高,且各级围岩条件下悬臂掘进机开挖单价为钻爆法的4~5倍。
我国自20世纪60年代开始引进悬臂掘进机,主要应用于煤矿巷道的掘进施工中,其成巷,每天成巷长度可达30m以上,且经过近30年的研究及实践,其在我国煤矿行业已经是十分成熟的煤巷综合机械化掘进设备。20世纪80年代末至今,随着悬臂掘进机的设计和制造水平逐步发展,重型机大批涌现,使用范围不断扩大,逐步推广到水利水电、公路、城市轨道交通、铁路等工程中。
隧道采用悬臂掘进机施工,开挖轮廓成型好,超欠挖控制好,减少了初期支护脱空的质量隐患;加之初期支护与岩面密贴性好,支护效果较好,围岩变形相对小,且避免了火工品的使用,消除了安全隐患。但对于塌方、突涌风险高以及软岩大变形等复杂地质条件下,悬臂掘进机预加固能力弱、灵活性差,施工风险相对钻爆法较高。 鑫通悬臂掘进机
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