懸臂式掘進(jìn)機(jī)施工管理措施

懸臂式掘進(jìn)機(jī)施工管理措施摘要：隨著我國社會不斷發(fā)展，隧道工程在公路、鐵路、市政、水利等建設(shè)領(lǐng)域日益普片，特別是水利工程中小斷面引水隧洞尤其居多。采用新工藝、新設(shè)備、提高工效和經(jīng)濟(jì)效益成為當(dāng)下主流。根據(jù)水資源配置工程的特點(diǎn)以及目前施工狀況和工期安排，簡述本工程對懸臂式掘進(jìn)機(jī)的前期調(diào)查、選型試點(diǎn)、資源配置、效率成本，以及掘進(jìn)機(jī)的施工過程，結(jié)合現(xiàn)場圍巖狀況、開挖斷面尺寸等實(shí)際施工情況，分析比較懸臂式掘進(jìn)機(jī)施工與傳統(tǒng)的鉆爆法施工的優(yōu)缺點(diǎn)。關(guān)鍵詞：懸臂式；掘進(jìn)機(jī)；施工管理；措施；引言隨著國家基本建設(shè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和水環(huán)境保護(hù)工作的繼續(xù)，道路、橋梁、隧道、水環(huán)境管理、機(jī)場等專業(yè)取得了長足的發(fā)展，高速鐵路里程在世界上占據(jù)了更多的位置，與路線、鐵路的交叉建設(shè)工程也越來越多，其中隧道下穿高鐵或航線時，由于相關(guān)工程特殊性，施工爆破受到很大制約，因此懸臂式縱軸掘進(jìn)機(jī)以相對低的成本、較高的施工效率在隧道工程中應(yīng)用比較廣泛。其中包括但與爆破施工相比，懸臂式縱向掘進(jìn)機(jī)的研制在除塵方面存在明顯的不足，即使懸臂式縱向掘進(jìn)機(jī)的機(jī)頭布置采用小型噴涂設(shè)備配置，除塵效果也不明顯，在實(shí)際施工中，由于粉塵過多，影響掘進(jìn)質(zhì)量，不能滿足隧道文明施工環(huán)境，且有損施工人員的健康。1臂式掘進(jìn)機(jī)適應(yīng)性研究現(xiàn)狀在國內(nèi)，懸臂式掘進(jìn)機(jī)長期應(yīng)用于煤礦采掘，直到2002年才首次應(yīng)于隧道與地下工程，起步時間較晚。隨著懸臂式掘進(jìn)機(jī)的技術(shù)進(jìn)步與配套技術(shù)開發(fā)，以及工程實(shí)例的不斷積累，目前銑挖法在國內(nèi)隧道與地鐵建設(shè)領(lǐng)域已經(jīng)取得多項(xiàng)成功經(jīng)驗(yàn)。以采用銑挖法施工的瀏陽河隧道為依托，在理論研究的基礎(chǔ)上，借鑒懸臂式掘進(jìn)機(jī)和裝配式銑挖機(jī)在煤礦采掘行業(yè)中的研究成果，結(jié)合實(shí)際工程地質(zhì)，進(jìn)行現(xiàn)場工藝試驗(yàn)，對EBZ160S型懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行了適應(yīng)性研究，研究表明：懸臂式掘進(jìn)機(jī)適用于巖石強(qiáng)度、裂隙發(fā)育、開挖節(jié)理、巖體完整性差的圍巖：掘進(jìn)機(jī)的銑挖工效與圍巖硬度及工作面的自穩(wěn)能力關(guān)系密切,具有明顯的規(guī)律性；相同地質(zhì)條件下，懸臂式銑挖機(jī)比裝備式掘進(jìn)機(jī)的效率更高；在現(xiàn)場施工中,懸臂式掘進(jìn)機(jī)邊角區(qū)效率較低,非邊角區(qū)銑挖效率較高。通過對武廣客運(yùn)專線上5段不同地質(zhì)條件的隧道進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，分別分析各段隧道掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)的工作效率和成本投入，得出結(jié)論：銑挖法適用范圍為節(jié)理或裂限發(fā)育、巖體完整性差的IV、V級硬度圍巖；2懸臂掘進(jìn)機(jī)和普通鉆爆法相比的優(yōu)點(diǎn)2.1開挖速度懸臂式掘進(jìn)機(jī)集切削、裝渣和行走于一身，能夠做到掘進(jìn)和出渣同步進(jìn)行，含有連續(xù)掘進(jìn)、地質(zhì)適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，節(jié)約施工循環(huán)時間。和普通鉆爆法相比，掘進(jìn)機(jī)的開挖速度和開挖量都要比普通鉆爆法有優(yōu)勢，通過試點(diǎn)表明，相同的中硬巖石，掘進(jìn)機(jī)平均每天的開挖量是爆破法的1.5倍。2.2安全性采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)施工，能夠提高隧道機(jī)械化施工程度及其配套施工技術(shù)，降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)。3掘進(jìn)機(jī)施工工藝及過程控制3.1施工工藝流程3.2切割方法利用切割頭上下、左右移動切割，目前2#隧洞主要采用左右循環(huán)向上的切割方法（圖2）。巖層走向、軟硬不均時，采用特殊切割方法（圖3），后期如遇巖石稍硬時，調(diào)整為由下而上左右循環(huán)的方式進(jìn)行切割。3.3掘進(jìn)作業(yè)掘進(jìn)機(jī)作業(yè)時，采用一次切割成型，二次局部修整，即切割頭從掌子面底部開始切割，根據(jù)圍巖的類別及巖石的軟硬分部情況，按規(guī)定的路線切割成初步斷面形狀后，再進(jìn)行二次輪廓線修整，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的斷面凈空尺寸。切下的石渣由鏟板收集后，通過傳送皮帶裝入出渣車運(yùn)出洞外，形成掘進(jìn)和出渣同步作業(yè)，節(jié)約單獨(dú)出渣時間。由于機(jī)械開挖對圍巖擾動較小，當(dāng)圍巖較好時，一次開挖完成一個循環(huán)約6m左右，暫停掘進(jìn)開挖，對掘進(jìn)機(jī)日常維修保養(yǎng)，開始后續(xù)支護(hù)作業(yè)；當(dāng)圍巖較差時，一次開挖完成一個循環(huán)約3m左右，暫停掘進(jìn)開挖，開始后續(xù)支護(hù)作業(yè)。現(xiàn)場配置機(jī)械操作手2人、雜工2人、機(jī)修2人，由于掘進(jìn)作業(yè)采用了進(jìn)尺計(jì)件承包合同，對工人的積極性和循環(huán)進(jìn)尺上有很大提高，有效的防止了機(jī)械操作人員懶散、窩工等現(xiàn)象。3.4掘進(jìn)機(jī)機(jī)身姿態(tài)性能試驗(yàn)（1）對捷聯(lián)慣導(dǎo)進(jìn)行靜置測試。研究人員為了不讓捷聯(lián)慣導(dǎo)受振動的影響，會在防爆殼中安裝硅膠墊，硅膠墊的厚度數(shù)值為5mm。在捷聯(lián)慣導(dǎo)開始后，需要靜置一段時間后才能開始收集數(shù)據(jù)，靜置的時間為1min。為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的可靠性，收集數(shù)據(jù)時要連續(xù)的收集10min。根據(jù)數(shù)據(jù)知道，橫滾角會發(fā)生變化，變化角度范圍是在0°~0.4°，同時俯仰角也會發(fā)生變化，變化角度范圍是在0°~0.2°。所以，得出九軸捷聯(lián)慣導(dǎo)是具有穩(wěn)定性的，能夠符合系統(tǒng)對其的要求[4]。（2）對捷聯(lián)慣導(dǎo)進(jìn)行動態(tài)測試。需要先將捷聯(lián)慣導(dǎo)進(jìn)行固定，固定的位置是三自由度旋轉(zhuǎn)臺，旋轉(zhuǎn)要選用高精度的，精度的最小單位是0.01°。在捷聯(lián)慣導(dǎo)開始后，需要靜置一段時間后才能開始收集數(shù)據(jù)，靜置的時間為1min，然后旋轉(zhuǎn)臺進(jìn)行正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)角度要保持每次的角度是2°，旋轉(zhuǎn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，但是并不能立即采取，也需要等到捷聯(lián)慣導(dǎo)穩(wěn)定后收集。要進(jìn)行多次的數(shù)據(jù)收集，收集的次數(shù)為21次。4掘進(jìn)施工的影響及解決措施4.1初期支護(hù)初期支護(hù)的施做主要包括格柵拱架、縱向連接筋、鋼筋網(wǎng)的安裝和噴射混凝土作業(yè)。格柵拱架安裝前應(yīng)對開挖巖面進(jìn)行初噴防護(hù)，檢測斷面尺寸，及時處理欠挖侵入凈空部分，以確保安裝質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。格柵拱架安裝完成后，鎖腳節(jié)點(diǎn)處各打設(shè)鎖腳錨管（桿）2根，鎖腳錨管打設(shè)角度為30°，每根長3m。4.2掘進(jìn)機(jī)操作手技術(shù)水平問題掘進(jìn)機(jī)操作手大多從事煤礦開采施工，隧道施工技術(shù)水平較低。后期的解決方案為：選聘具有豐富操作經(jīng)驗(yàn)的掘進(jìn)機(jī)施工人員。4.3開挖模式選擇（1）掘進(jìn)機(jī)開挖效率受地層圍巖條件影響較大，需根據(jù)巖層硬度采取相應(yīng)的截割模式，當(dāng)圍巖硬度較低、破巖容易時，采用大半徑鉆頭、高轉(zhuǎn)速的截割模式，以提高開挖效率為主；當(dāng)圍巖硬度較高、破巖較困難時，采用小半徑鉆頭、低轉(zhuǎn)速大扭矩的截割模式，以提高破巖能力為主。（2）當(dāng)圍巖硬度較低時，掘進(jìn)機(jī)先在掌子面左下角掏槽，然后通過左右循環(huán)向上的順序進(jìn)行切割；當(dāng)圍巖硬度不同時，掘進(jìn)機(jī)先在下部較軟圍巖區(qū)掏槽，然后通過左右循環(huán)向上的方式進(jìn)行切割；當(dāng)圍巖硬度較高時，掘進(jìn)機(jī)懸臂保持水平，且垂直于掌子面掏槽，然后通過左右循環(huán)向上（向下）的方式進(jìn)行切割。4.4工序銜接問題掘進(jìn)、出渣、立架、噴錨工序銜接還不夠緊密，出風(fēng)口風(fēng)帶接力時間較長，空余間隔情況較多。后期的解決方案為：加強(qiáng)工序安排和現(xiàn)場管理，提高時間成本意識。改進(jìn)出風(fēng)口風(fēng)帶，加裝伸縮裝置，減少接風(fēng)帶的工序時間。結(jié)束語由于隧洞工程施工受到地層結(jié)構(gòu)的影響比較大，特別是小斷面隧道采用鉆爆法施工又存在著很大的不足，現(xiàn)階段采用懸臂掘進(jìn)法來進(jìn)行施工，從一定程度上發(fā)揮機(jī)械化作業(yè)的靈活性。在施工的過程中，要注意充分考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，根據(jù)所處區(qū)域的地質(zhì)條件來選擇合適的挖掘方式，確保隧洞施工工程的安全和質(zhì)量。另外施工單位還要不斷提高施工人員的專業(yè)水平，為隧洞工程施工提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，讓隧洞施工工程的質(zhì)量可以得到進(jìn)一步的提高。參考文獻(xiàn)[1]李洪亮,沈洪波,李劍.懸臂式掘進(jìn)機(jī)在芒硝礦中應(yīng)用出現(xiàn)的問題及治理方案[J].工程機(jī)械與維修,2022(01):196-198.[2]李洪亮.懸臂式掘進(jìn)機(jī)一運(yùn)驅(qū)動軸變形原因分析[J].煤礦機(jī)械,2021,42(12):165-167.[3]金秀宇,胡建