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。
掘进机开挖截割的优缺点:采用EBZ200 悬臂式掘进机截割开挖,对隧道顶部及周边围岩震动干扰小,可基本达到“零”震动开挖,使隧道安全顺利通过油井段和村户居住区,工期得以,可避免拆迁等附加经济费用。但是,采用 悬臂式掘进机截割开挖工序相对繁琐,机械设备配合度要求较高,仰拱截割开挖困难,隧道开挖成本较爆破开挖投入较大。
悬臂式掘进机工艺流程: 施工准备,上循环喷射混凝土施作完毕后,挖掘机对上中下台阶进行整平处理,并在中台阶至上台阶间修路,路宽5m 左右,创造出掘进机行走及截割施作空间。同时,接通电源及冷却水管,启动机器,对掘进机进行截割前安全故障排查,确认可进行正常截割工作后,在两位协助人员配合下由操作手将其开至上台阶。
鑫通悬臂掘进机整机结构紧凑、稳定性好,具有爬坡能力大、破岩能力强、截割断面范围广等亮点。鑫通EBZ200采用小截割头设计,破岩截齿排布,具备的截割切割力和破岩力,能够适应各种工法的隧道施工;行走驱动力大,上坡能力强,下坡回撤时间短,在巷道中调车灵活、,施工实战表现出色。
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。
悬臂掘进机由于其工作特性,掘进过程中持续产生粉尘,且受掘进机设备限制无法进行湿喷作业,洞内作业环境较差,将地影响作业人员的职业健康和工作效率,如何有效地通风降尘成为关键。为保障作业环境,某隧道悬臂掘进机施工中配套采用了湿式除尘风机以及湿式除尘器,采取一系列通风降尘措施,确保安全施工。