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。
EBZ200 悬臂式掘进引入依据
1. 该设备具有可靠性高、作业、智能化程度高、可维护性好等特点。其以可靠为目标,多种机械构件及装置采用国际品牌产品,并联合开发设计。
2.该设备通过旋转截割头带动表面镐形截齿转动实现对被采掘对象的截割,该方式对围岩的扰动小且安全可靠。
3.银山1号隧道为大断面隧道,隧道纵向坡度为5‰,围岩为强风化白垩系下统洛河组砂岩,岩质较软,岩体较完整但强度低。各隧道因素与该掘进机性能相配套,满足使用条件。
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。
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。
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