懸臂掘進(jìn)機(jī)施工工藝作業(yè)指導(dǎo)書

2.3.8.1 工藝概述懸臂式掘進(jìn)機(jī)法是銑挖法的最主要的方式。懸臂式掘進(jìn)機(jī)是一種部分?jǐn)嗝婢?/p>

進(jìn)機(jī)，其截割臂

可以上下、左右自由擺動(dòng)，能切割任意型狀的隧道斷面。臂式掘進(jìn)機(jī)集開挖、裝碴和自動(dòng)行走于

一身，進(jìn)退自如，操作靈活，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，便于支護(hù)，可以適應(yīng)中、軟巖隧道不同的施工方法，因此是中小型中、軟巖隧道的理想開挖工具。目前國(guó)外加快了對(duì)懸臂掘進(jìn)機(jī)的研究步伐，逐漸使之應(yīng)用于中硬和硬巖巷道的掘進(jìn)施工。

2.3.8.2 作業(yè)內(nèi)容

1．工作面降水

2．開挖

3．機(jī)械化配套

4．施工供電

2.3.8.3 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收方法

1．參照臺(tái)階法施工

2．開挖循環(huán)進(jìn)尺需滿足設(shè)計(jì)；斷面輪廓線應(yīng)整齊平順，保證隧道中線及高程控制。

2.3.8.4 工藝流程圖

1．懸臂式掘進(jìn)機(jī)施工工藝流程見(jiàn)圖2.3.8.4-1。

施工準(zhǔn)備(高壓電纜、輸水管線安裝)

機(jī)械設(shè)備配套及選型

懸臂掘進(jìn)機(jī)就位

工作面降水（無(wú)明水）

開挖斷面參數(shù)設(shè)計(jì)

按預(yù)先設(shè)計(jì)好的斷面開挖噴霧除塵、出砟

移位并按設(shè)計(jì)斷面開挖

場(chǎng)地清理

設(shè)計(jì)循環(huán)進(jìn)尺及斷面輪廓

修整輪廓線、人工局部處

退出保養(yǎng)

圖2.3.8.4-1 懸臂式掘進(jìn)機(jī)施工工藝流程

2．隧道開挖施工工藝流程：上臺(tái)階環(huán)形開挖→上臺(tái)階初支→核心土開挖（必要時(shí)上臺(tái)階施

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作臨時(shí)仰拱）→下臺(tái)階左側(cè)開挖（下臺(tái)階右側(cè)開挖，左右側(cè)錯(cuò)開不大于1.8m ）→下臺(tái)階左側(cè)初支 （下臺(tái)階右側(cè)初支）→開挖下臺(tái)階核心土→開挖隧底→施作隧底支護(hù)→施作永久性仰拱及邊墻基 礎(chǔ)施工→拆除臨時(shí)仰拱→施作防水及二次襯砌。

2.3.8.5 工序步驟及質(zhì)量控制說(shuō)明

一、施工準(zhǔn)備

1．熟悉施工圖紙，做好技術(shù)交底及培訓(xùn)。

2．施工人員及機(jī)械準(zhǔn)備，做好現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)力的組織，準(zhǔn)備好各種設(shè)備，并保證施工機(jī)械的完 好率，使其滿足施工要求。

施工之前，根據(jù)圍巖地質(zhì)情況，選取合理的機(jī)械設(shè)備型號(hào)，并進(jìn)行合理的機(jī)械設(shè)備配套。在 洞內(nèi)布設(shè)好懸臂掘進(jìn)機(jī)所需的高壓電纜、輸水管線，同時(shí)將掘進(jìn)機(jī)與工作面齊頭，并擺放妥當(dāng)。

3．施工供電。重型懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)器供電電壓為一般在 660V ～1140V 之間, 同一般隧道機(jī) 械工作電壓有區(qū)別, 但只要洞口有 10kV A 供電變電站, 即可滿足需要。

二、工作面降水 工作面降水的目的是防止因滲水量過(guò)大，銑挖的巖碴成泥狀而糊住銑挖頭設(shè)計(jì)開挖輪廓線，以致降低銑挖效 率。采用臺(tái)階法施工時(shí)，工作面基本具有自然降水的能力，僅在拱腳及邊墻等局部有水滲出。降 水要求：工作面無(wú)明水，盡量保持干燥，銑挖巖碴不能形成泥狀。

三、開挖斷面設(shè)計(jì)

懸臂掘進(jìn)機(jī)為縱向銑挖頭(銑挖頭直徑≤1 m)，撥料截齒呈螺旋狀，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，銑挖頭連 接伸長(zhǎng)臂決定伸長(zhǎng)量2—3 m 。根據(jù)銑挖頭特點(diǎn)，開挖斷面設(shè)計(jì)按分部條塊法開挖，橫向左右分部， 豎向上下分條塊。分塊大?。焊叨?．8—1．2 m ，左右每部分塊8—10塊；開挖寬度4．5—5 m ； 深度為設(shè)計(jì)循環(huán)進(jìn)尺2．2 m 。當(dāng)操作不熟練時(shí)或?yàn)樘岣呔驒C(jī)效率，可在工作面彈線設(shè)計(jì)開挖輪廓線，標(biāo)示條塊分 隔線，由下到上編號(hào)l 、2?。n

四、設(shè)備配套

1．上半斷面

在采用掘進(jìn)機(jī)開挖的鐵路隧道施工中, 根據(jù)隧道斷面的大小和長(zhǎng)度等因素既可以采用有軌 運(yùn)輸, 也可以采用無(wú)軌運(yùn)輸方式。有軌運(yùn)輸配套方案可采用懸臂掘進(jìn)機(jī)開挖，電瓶車牽引，梭式 礦車出碴。無(wú)軌運(yùn)輸配套方案可采用懸臂掘進(jìn)機(jī)開挖, 通過(guò)第二皮帶機(jī)轉(zhuǎn)載,大型自卸輪胎運(yùn)輸 車出碴, 機(jī)械化配套模式見(jiàn)圖2.3.8.5-1、2.3.8.5-2。

格柵

初噴地段

第一皮帶機(jī)

第二皮帶機(jī)

復(fù)噴 φ1200m m 通風(fēng)

14m 2梭式礦車

12t 電瓶車

混凝土 輸送泵

軌行混凝土運(yùn)輸車

E B J-S 200G 掘進(jìn)機(jī)

下臺(tái)階錯(cuò)開開挖

仰拱先行

電動(dòng)液壓鋼模襯砌臺(tái)車

圖2.3.8.5-1 懸臂掘進(jìn)機(jī)有軌運(yùn)輸施工模式圖

切削同時(shí) 架立格柵

切削作業(yè)區(qū)

二次襯砌

噴混凝土支護(hù)

落底

鋪底超前

圖2.3.8.5-2 懸臂掘進(jìn)機(jī)無(wú)軌運(yùn)輸施工模式圖

2．下半斷面

下半斷面開挖采用懸臂掘進(jìn)機(jī)開挖,也可以采用人工打眼放炮的開挖方式,有軌運(yùn)輸時(shí)用立爪式扒碴機(jī)裝碴,電瓶車牽引梭礦運(yùn)輸(見(jiàn)圖2.3.8.5-3)；無(wú)軌運(yùn)輸時(shí)，采用挖掘裝載機(jī)裝碴, 自卸車外運(yùn)的方法(見(jiàn)圖2.3.8.5-4)。

初噴地段復(fù)噴φ1200m m 通風(fēng)

軌行混凝土運(yùn)輸車

14m2梭式礦車12t電瓶車混凝土

輸送泵

仰拱先行

電動(dòng)液壓鋼模襯砌臺(tái)車

圖2.3.8.5-3 下部開挖有軌運(yùn)輸施工模式圖

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初噴地段 復(fù)噴

φ1200m m 通風(fēng)

混凝土 輸送泵

軌行混凝土運(yùn)輸車

五、開挖

1．開挖分步

仰拱先行 電動(dòng)液壓鋼模襯砌臺(tái)車

圖2.3.8.5-4 下部開挖無(wú)軌運(yùn)輸施工模式圖

受掘進(jìn)機(jī)一次掘進(jìn)高度影響, 鐵路隧道可采用兩步臺(tái)階法開挖。上部斷面一次開挖高度在6m 左右，具體開挖高度還應(yīng)結(jié)合地質(zhì)、所選型的掘進(jìn)機(jī)技術(shù)參數(shù)等因素來(lái)確定, 一臺(tái)掘進(jìn)機(jī)移動(dòng)一 次即可滿足開挖寬度要求。下臺(tái)階也可采用懸臂掘進(jìn)機(jī)施工，也可采用其它辦法開挖跟進(jìn)。

2．切削方法 為了確保隧道開挖斷面圓順, 控制超欠挖, 一般應(yīng)先開挖初步斷面, 然后進(jìn)行二次修整以 達(dá)到準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)斷面, 切削采取自下而上、左右循環(huán)。見(jiàn)圖2.3.8.5-5。

3．軟巖的情況下，拱部環(huán)型先開挖, 安裝格柵支護(hù), 然后進(jìn)行上臺(tái)階下部開挖。上臺(tái)階開 挖完畢, 立即噴射混凝土封閉。依次循環(huán), 一次進(jìn)尺控制在設(shè)計(jì)的鋼架支護(hù)間距范圍。

當(dāng)斷面遇有局部硬巖時(shí)，可先掘周圍軟巖, 使大塊硬巖墜落, 采用改炮方式另行處理, 以減 少掘進(jìn)難度及刀齒消耗。

圖2.3.8.5-5 隧道開挖與切削軌跡

4．輪廓修整及人工局部處理

由于機(jī)械設(shè)備條件所限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)開挖輪廓線范圍lO ～20 cm 厚度輪廓修整，僅能采用人工 修整或其他機(jī)械設(shè)備修整。當(dāng)然，在采用分部開挖時(shí)，可實(shí)現(xiàn)局部處理的平行作業(yè)。

六、噴霧除塵、出碴、場(chǎng)地清理 銑挖同時(shí)，采取流水線作業(yè)，一邊開挖，一邊通過(guò)機(jī)械設(shè)備配套(配備“二運(yùn)、三運(yùn)”設(shè)備) 實(shí)現(xiàn)出碴。當(dāng)然為控制粉塵，需適當(dāng)噴霧，既達(dá)到降低粉塵目的又不引起巖碴泥化。噴霧裝置為 懸臂掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)裝置。

2.3.8.6 施工機(jī)械及工藝裝備 現(xiàn)以武廣客運(yùn)專線瀏陽(yáng)河隧道隧道為例，介紹懸臂掘進(jìn)機(jī)設(shè)備配套設(shè)備。根據(jù)瀏陽(yáng)河隧道圍

巖強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)及特性，所選取的懸臂掘進(jìn)機(jī)型號(hào)為EB Zl 60。其主要的特點(diǎn)如下。

1 整機(jī)參數(shù)總體長(zhǎng)度14.4 m ；總體寬度2.9m ；總體高度2.5

2 m ；臥底深度400m m ；爬坡能力 ±180°；截割硬度≤80MPa ；總質(zhì)量48t 。

2 縱向式銑挖頭，截割范圍高度2.4-4.8 m ；寬度3.2-5.0 m ；面積24m 2

。 3 三齒星輪式鏟板，皮帶運(yùn)輸。運(yùn)輸機(jī)形式為中雙鏈刮板式；溜槽斷面尺寸0．54 in (寬)×0．35

m(高)；鏈速56 m ／m in ；運(yùn)輸能力4 m 3

／m in 。

4 履帶式行走，l 140 V 高壓電力驅(qū)動(dòng)。由于懸臂掘進(jìn)機(jī)適應(yīng)于煤礦巷道生產(chǎn)。對(duì)客運(yùn)專線大 斷面隧道還存在設(shè)備配套的問(wèn)題。主要問(wèn)題有：原配皮帶運(yùn)輸機(jī)出碴時(shí)高度較低，由于開挖擺動(dòng)，

卸碴尾部亦發(fā)生擺動(dòng)，不能直接裝載汽車，故棄碴堆積在掘進(jìn)機(jī)后部及傳送帶下部，需用小挖掘機(jī)倒碴，然后由裝載機(jī)裝車運(yùn)出洞外。為實(shí)現(xiàn)流水線作業(yè)，施工時(shí)為懸臂掘進(jìn)機(jī)配備了“二運(yùn)” 設(shè)備。這樣，可實(shí)現(xiàn)銑、掘、裝、運(yùn)流水線作業(yè)，可大大提高施工工效。

2.3.8.7作業(yè)組織及效率分析作業(yè)實(shí)行臺(tái)班制，每臺(tái)班定員4名，包括1名司機(jī)、1名副

司機(jī)、1名電路工、1名指揮人員，

目前實(shí)行2班倒共配備了7人。設(shè)備配置1臺(tái)EB Zl60懸臂掘進(jìn)機(jī)，并配備1臺(tái)小挖掘機(jī)配合l 臺(tái)裝載機(jī)出碴(經(jīng)改進(jìn)可配備“二運(yùn)、三運(yùn)”設(shè)備而取代)，2臺(tái)15 t自卸汽車運(yùn)輸(出碴距離為2 km范圍)。經(jīng)分析．每臺(tái)班費(fèi)用為6 922．78元。開挖單價(jià)約為215元／m3。

2.3.8.8

生產(chǎn)效率

Ⅴ級(jí)圍巖每循環(huán)進(jìn)尺1m，平均月進(jìn)尺可達(dá)62.5m。Ⅳ級(jí)圍巖每循環(huán)進(jìn)尺2m，平均月進(jìn)尺可達(dá)

1

5

m

。

2.3.8.9 安全生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)施工過(guò)程中，所有人員必須在機(jī)械作業(yè)半徑范圍外，防止

機(jī)械傷人；特別是當(dāng)粉塵較大時(shí)，

由于視線受阻，必須加強(qiáng)照明及安全防護(hù)。由于使用的是高壓電，故應(yīng)做好接地，電纜、開關(guān)等

必須規(guī)范使用，以防止觸電，保證用電安全。開挖進(jìn)尺不宜過(guò)大，保證施工安全；同時(shí)防止破壞已施作完畢的初期支護(hù)。施工開挖必須保證開挖輪廓及中線水平，出碴流水線應(yīng)完備，防止再次機(jī)械倒碴。為保證施工人員身體健康，需噴霧降塵，并發(fā)放防塵口罩。

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