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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。
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。
我国自20世纪60年代开始引进悬臂掘进机,主要应用于煤矿巷道的掘进施工中,其成巷,每天成巷长度可达30m以上,且经过近30年的研究及实践,其在我国煤矿行业已经是十分成熟的煤巷综合机械化掘进设备。20世纪80年代末至今,随着悬臂掘进机的设计和制造水平逐步发展,重型机大批涌现,使用范围不断扩大,逐步推广到水利水电、公路、城市轨道交通、铁路等工程中。
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。


