悬臂式掘进机钻头悬臂式港道掘进机

艾家营隧洞隧洞全长2418.426米，存在软弱围岩的施工风险，洞身围岩岩层破碎，节理裂隙较发育，并且部分洞身位于地下水位以下，围岩稳定性差，易发生坍塌、掉顶、涌水。为提高施工效率，确保施工安全，项目组经过有序组织、科学研判，终选用悬臂式掘进机在艾家营隧洞进行应用。

悬臂式掘进机主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头通过上下左右连续不断移动破碎岩石，并通过传送履带将碎岩运走。悬臂式掘进机开挖作业，一是能够有效提高施工效率，实现连续化作业。使用前每日开挖长度仅能到达3到4米，使用后每日掘进可达6米左右，并且开挖时同步进行出渣，开挖完成后可直接进行拱架支护，每循环开挖时间缩短一半；二是能够有效控制施工成本。使用悬臂式掘进机有效控制超挖，可节省后续岩石衬砌的费用和喷射混凝土用量，同时开挖掌子面只需要2人，大大减少了人员投入与成本；三是能够有效提高安全系数。在开挖过程中不进行爆破作业，无爆破震动，对围岩扰动小，且一次开挖成型，减少后续人工修整，安全性大幅提高。

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。

悬臂掘进机上台阶法：掘进机到达上台阶后掘进机开始截割工作，同时挖掘机挖掉中台阶与上台阶间的临时道路。整个上台阶掌子面分左右两部分进行截割，掘进机靠左侧，截割头放置于台阶面高度处，对上台阶掌子面左侧底部进行钻进截割，截割深度约为一个截割头长度（90cm），然后由下至上、由内向外截割，直至开挖轮廓线以内20~30cm。照此方法使其进尺达到2.0m，后由专人利用测量定位后的接电激光装置，尺量指挥，截割至开挖轮廓线。

鑫通悬臂掘进机整机专注可靠性设计，破岩能力强，可针对坚硬岩施工。具有新型的切割机构，并采用硬岩切割头配合硬岩截齿，提升切割头破岩能力，降低硬岩切割时的磨损；采用自动卷缆系统，避免人工拖拽电缆，施工的安全性；采用加高型运输机并配有防撞装置，卡车可在后方直接接料，提高出料效率。

鑫通悬臂掘进机切割高度和切割宽度均在7m以上，可实现中等断面隧道一次开挖成型，大断面隧道分两层开挖成型，适用于地铁、公路、铁路等中、大断面隧道工程。该机专注硬岩切割可靠性设计，具有可靠性高、破岩能力强的特点，其工作机构一机多配，可适应不同地层施工，同时该机还配备了智能卷缆、声光报警、软启动、遥控等功能。

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。

钻爆法是隧道施工较常用的破岩方式，而由于受特殊环境限制或火工品制约时，往往隧道采用非爆机械开挖。悬臂掘进机法是一种非爆开挖方法，其切割臂可以上下、左右自由摆动，能切割任意形状的隧道断面，特别是对于软弱破碎围岩条件，采用悬臂掘进机开挖可减小对围岩的扰动影响，能有效地控制隧道围岩的收敛变形，以保障施工的安全。此外，悬臂掘进机集开挖、装碴和自动行走于一身，操作灵活，便于支护，可以适应围岩强度适中的软岩隧道施工，是小断面软岩隧道的理想开挖设备。鑫通机械悬臂掘进机