悬臂掘进机施工工艺

悬臂掘进机施工工艺2.3.8.1 工艺概述悬臂式掘进机法是铣挖法的最主要的方式。悬臂式掘进机是一种部分断面掘进机，其截割臂可 以上下、左右自由摆动，能切割任意型状的隧道断面。臂式掘进机集开挖、装碴和自动行走于一身， 进退自如，操作灵活，对复杂地质适应性强，便于支护，可以适应中、软岩隧道不同的施工方法，因 此是中小型中、软岩隧道的理想开挖工具。目前国外加快了对悬臂掘进机的研究步逐伐渐，使之应用 于中硬和硬岩巷道的掘进施工。2.3.8.2 作业内容1. 工作面降水2. 开挖3. 机械化配套4. 施工供电2.3.8.3 质量标准及验收方法1. 参照台阶法施工2. 开挖循环进尺需满足设计；断面轮廓线应整齐平顺，保证隧道中线及高程控制。2.3.8.4 工艺流程图-36 -1. 悬臂式掘进机施工工艺流程见图 。图2.3.8.4-1 悬臂式掘进机施工工艺流程2隧道开挖施工工艺流程：上台阶环形开挖一上台阶初支一核心土开挖（必要时上台阶施 作临时仰拱）一下台阶左侧开挖（下台阶右侧开挖，左右侧错开不大于8m）f下台阶左侧初支 （下台阶右侧初支）一开挖下台阶核心土一开挖隧底一施作隧底支护一施作永久性仰拱及边墙基 础施工一拆除临时仰拱一施作防水及二次衬砌。2.3.8.5 工序步骤及质量控制说明一、施工准备1. 熟悉施工图纸，做好技术交底及培训。2. 施工人员及机械准备，做好现场劳动力的组织，准备好各种设备，并保证施工机械的完 好率，使其满足施工要求。施工之前，根据围岩地质情况，选取合理的机械设备型号，并进行合理的机械设备配套。在洞 内布设好悬臂掘进机所需的高压电缆、输水管线，同时将掘进机与工作面齐头，并摆放妥当。3. 施工供电。重型悬臂式掘进机机器供电电压为一般在660V1140V之间，同一般隧道机 械工作电压有区别但只要洞口有10kVA供电变电站 即可满足需要。二、工作面降水 工作面降水的目的是防止因渗水量过大，铣挖的岩碴成泥状而糊住铣挖头，以致降低铣挖效率。采用台阶法施工时，工作面基本具有自然降水的能力，仅在拱脚及边墙等局部有水渗出。降水 要求：工作面无明水，尽量保持干燥，铣挖岩碴不能形成泥状。三、开挖断面设计悬臂掘进机为纵向铣挖头（铣挖头直径Wlm），拨料截齿呈螺旋状，顺时针旋转，铣挖头连 接伸长臂决定伸长量23m。根据铣挖头特点，开挖断面设计按分部条块法开挖，横向左右分讒 向上下分条块。分块大小：高度0. 81. 2 m,左右每部分块810块；开挖宽度4. 55 m； 深度为设计循环进尺2. 2 m。当操作不熟练时或为提高掘机效率，可在工作面弹线，标示条块分 隔线，由下到上编号1、2 n四、设备配套1. 上半断面在采用掘进机开挖的铁路隧道施工中, 根据隧道断面的大小和长度等因素既可以采用有轨 运输,也可以采用无轨运输方式。有轨运输配套方案可采用悬臂掘进机开挖，电瓶车牵引，梭式 矿车出碴。无轨运输配套方案可采用悬臂掘进机开挖,通过第二皮带机转载,大型自卸轮胎运输 车出碴,机械化配套模式见图、。格栅第一皮带机混凝泵轨行昆凝土运输车r14m2梭式矿车12电瓶车节仰拱先行1IEBJ-S200G掘进机下台阶错开开挖第二皮带机，复喷严（罚通风初地段图2.3. 8. 5-1悬臂掘进机有轨运输施工模式图下半断面开挖采用悬臂掘进机开挖,也可以采用人工打眼放炮的开挖方式,有轨运输时用立爪式扒碴机装碴,电瓶车牵引梭矿运输（见图2.3.8.5-3）；无轨运输时，采用挖掘装载机装碴,自卸车外运的方法（见图2.3.8.5-4）。仰拱先行 电动液压钢模衬砌台车图2.3.8.5-3 下部开挖有轨运输施工模式图-38 -1. 开挖分步受掘进机一次掘进高度影响，铁路隧道可采用两步台阶法开挖。上部断面一次开挖高度在6m 左右，具体开挖高度还应结合地质、所选型的掘进机技术参数等因素来确定一台掘进机移动一次 即可满足开挖宽度要求。下台阶也可采用悬臂掘进机施工，也可采用其它办法开挖跟进。2. 切削方法为了确保隧道开挖断面圆顺, 控制超欠挖, 一般应先开挖初步断面, 然后进行二次修整以 达到准确的设计断面, 切削采取自下而上、左右循环。见图。3. 软岩的情况下，拱部环型先开挖,安装格栅支护,然后进行上台阶下部开挖。上台阶开 挖完毕, 立即喷射混凝土封闭。依次循环, 一次进尺控制在设计的钢架支护间距范围。当断面遇有局部硬岩时，可先掘周围软岩使大块硬岩坠落 采用改炮方式另行处理以减少 掘进难度及刀齿消耗。图2.3.8.5-5 隧道开挖与切削轨迹4. 轮廓修整及人工局部处理由于机械设备条件所限，无法实现开挖轮廓线范围1020 cm厚度轮廓修整，仅能采用人工 修整或其他机械设备修整。当然，在采用分部开挖时，可实现局部处理的平行作业。六、喷雾除尘、出碴、场地清理 铣挖同时，采取流水线作业，一边开挖，一边通过机械设备配（套配备“二运、三运”设备）实 现出碴。当然为控制粉尘，需适当喷雾，既达到降低粉尘目的又不引起岩碴泥化。喷雾装置为悬臂 掘进机自动装置。2.3.8.6 施工机械及工艺装备现以武广客运专线浏阳河隧道隧道为例，介绍悬臂掘进机设备配套设备。根据浏阳河隧道围 岩强度、结构及特性，所选取的悬臂掘进机型号为EBZ160。其主要的特点如下。1整机参数总体长度14.4 m；总体宽度2.9m ；总体高度2.52 m；卧底深度400mm ；爬坡能力 180 ；截割硬度W80MPa；总质量48t。2纵向式铣挖头，截割范围高度2.4-4.8 m；宽度3.2-5.0 m；面积24m2。3三齿星轮式铲板，皮带运输。运输机形式为中双链刮板式；溜槽断面尺寸n（宽）X0.35m （高）；链速56 m / min；运输能力4 m3 / mino4履带式行走，1140 V高压电力驱动。由于悬臂掘进机适应于煤矿巷道生产。对客运专线大 断面隧道还存在设备配套的问题。主要问题有：原配皮带运输机出碴时高度较低，由于开挖摆动， 卸碴尾部亦发生摆动，不能直接装载汽车，故弃碴堆积在掘进机后部及传送带下部，需用小挖掘机 倒碴，然后由装载机装车运出洞外。为实现流水线作业，施工时为悬臂掘进机配备了“二运” 设备。 这样，可实现铣、掘、装、运流水线作业，可大大提高施工工效。2.3.8.7 作业组织及效率分析作业实行台班制，每台班定员4名，包括1名司机、1名副司机、1名电路工、1名指挥人员，目前实行2班倒共配备了7人。设备配置1台EBZ160悬臂掘进机，并配备1台小挖掘机配合l台装载 机出碴（经改进可配备“二运、三运”设备而取代 2台15 t自卸汽车运输（出碴距离为2 km范围）。 经分析.每台班费用为6 922. 78元。开挖单价约为215元/m3。2.3.8.8生产效率V级围岩每循环进尺1m，平均月进尺可达62.5mW级围岩每循环进尺2m,平均月进尺可达150 m。2.3.8.9 安全生产及环境保护施工过程中，所有人员必须在机械作业半径范围外，防止机械伤人；特别是当粉尘较大时， 由于视线受阻，必须加强照明及安全防护。由于使用的是高压电，故应做好接地，电缆、开关等必 须规范使用，以防止触电，保证用电安全。开挖进尺不宜过大，保证施工安全；同时防止破坏已施作 完毕的初期支护。施工开挖必须保证开挖轮廓及中线水平，出碴流水线应完备，防止再次机械倒碴。为 保证施工人员身体健康，需喷雾降尘，并发放防尘口罩。