悬臂式掘进机施工管理措施

悬臂式掘进机施工管理措施摘要：随着我国社会不断发展，隧道工程在公路、铁路、市政、水利等建设领域日益普片，特别是水利工程中小断面引水隧洞尤其居多。采用新工艺、新设备、提高工效和经济效益成为当下主流。根据水资源配置工程的特点以及目前施工状况和工期安排，简述本工程对悬臂式掘进机的前期调查、选型试点、资源配置、效率成本，以及掘进机的施工过程，结合现场围岩状况、开挖断面尺寸等实际施工情况，分析比较悬臂式掘进机施工与传统的钻爆法施工的优缺点。关键词：悬臂式；掘进机；施工管理；措施；引言随着国家基本建设产业的快速发展和水环境保护工作的继续，道路、桥梁、隧道、水环境管理、机场等专业取得了长足的发展，高速铁路里程在世界上占据了更多的位置，与路线、铁路的交叉建设工程也越来越多，其中隧道下穿高铁或航线时，由于相关工程特殊性，施工爆破受到很大制约，因此悬臂式纵轴掘进机以相对低的成本、较高的施工效率在隧道工程中应用比较广泛。其中包括但与爆破施工相比，悬臂式纵向掘进机的研制在除尘方面存在明显的不足，即使悬臂式纵向掘进机的机头布置采用小型喷涂设备配置，除尘效果也不明显，在实际施工中，由于粉尘过多，影响掘进质量，不能满足隧道文明施工环境，且有损施工人员的健康。1臂式掘进机适应性研究现状在国内，悬臂式掘进机长期应用于煤矿采掘，直到2002年才首次应于隧道与地下工程，起步时间较晚。随着悬臂式掘进机的技术进步与配套技术开发，以及工程实例的不断积累，目前铣挖法在国内隧道与地铁建设领域已经取得多项成功经验。以采用铣挖法施工的浏阳河隧道为依托，在理论研究的基础上，借鉴悬臂式掘进机和装配式铣挖机在煤矿采掘行业中的研究成果，结合实际工程地质，进行现场工艺试验，对EBZ160S型悬臂式掘进机进行了适应性研究，研究表明：悬臂式掘进机适用于岩石强度、裂隙发育、开挖节理、岩体完整性差的围岩：掘进机的铣挖工效与围岩硬度及工作面的自稳能力关系密切,具有明显的规律性；相同地质条件下，悬臂式铣挖机比装备式掘进机的效率更高；在现场施工中,悬臂式掘进机边角区效率较低,非边角区铣挖效率较高。通过对武广客运专线上5段不同地质条件的隧道进行现场实验，分别分析各段隧道掘进机掘进的工作效率和成本投入，得出结论：铣挖法适用范围为节理或裂限发育、岩体完整性差的IV、V级硬度围岩；2悬臂掘进机和普通钻爆法相比的优点2.1开挖速度悬臂式掘进机集切削、装渣和行走于一身，能够做到掘进和出渣同步进行，含有连续掘进、地质适应能力强等优点，节约施工循环时间。和普通钻爆法相比，掘进机的开挖速度和开挖量都要比普通钻爆法有优势，通过试点表明，相同的中硬岩石，掘进机平均每天的开挖量是爆破法的1.5倍。2.2安全性采用掘进机掘进施工，能够提高隧道机械化施工程度及其配套施工技术，降低施工安全风险。3掘进机施工工艺及过程控制3.1施工工艺流程3.2切割方法利用切割头上下、左右移动切割，目前2#隧洞主要采用左右循环向上的切割方法（图2）。岩层走向、软硬不均时，采用特殊切割方法（图3），后期如遇岩石稍硬时，调整为由下而上左右循环的方式进行切割。3.3掘进作业掘进机作业时，采用一次切割成型，二次局部修整，即切割头从掌子面底部开始切割，根据围岩的类别及岩石的软硬分部情况，按规定的路线切割成初步断面形状后，再进行二次轮廓线修整，以达到设计要求的断面净空尺寸。切下的石渣由铲板收集后，通过传送皮带装入出渣车运出洞外，形成掘进和出渣同步作业，节约单独出渣时间。由于机械开挖对围岩扰动较小，当围岩较好时，一次开挖完成一个循环约6m左右，暂停掘进开挖，对掘进机日常维修保养，开始后续支护作业；当围岩较差时，一次开挖完成一个循环约3m左右，暂停掘进开挖，开始后续支护作业。现场配置机械操作手2人、杂工2人、机修2人，由于掘进作业采用了进尺计件承包合同，对工人的积极性和循环进尺上有很大提高，有效的防止了机械操作人员懒散、窝工等现象。3.4掘进机机身姿态性能试验（1）对捷联惯导进行静置测试。研究人员为了不让捷联惯导受振动的影响，会在防爆壳中安装硅胶垫，硅胶垫的厚度数值为5mm。在捷联惯导开始后，需要静置一段时间后才能开始收集数据，静置的时间为1min。为了保持数据的可靠性，收集数据时要连续的收集10min。根据数据知道，横滚角会发生变化，变化角度范围是在0°~0.4°，同时俯仰角也会发生变化，变化角度范围是在0°~0.2°。所以，得出九轴捷联惯导是具有稳定性的，能够符合系统对其的要求[4]。（2）对捷联惯导进行动态测试。需要先将捷联惯导进行固定，固定的位置是三自由度旋转台，旋转要选用高精度的，精度的最小单位是0.01°。在捷联惯导开始后，需要静置一段时间后才能开始收集数据，静置的时间为1min，然后旋转台进行正转，正转角度要保持每次的角度是2°，旋转后进行数据收集，但是并不能立即采取，也需要等到捷联惯导稳定后收集。要进行多次的数据收集，收集的次数为21次。4掘进施工的影响及解决措施4.1初期支护初期支护的施做主要包括格栅拱架、纵向连接筋、钢筋网的安装和喷射混凝土作业。格栅拱架安装前应对开挖岩面进行初喷防护，检测断面尺寸，及时处理欠挖侵入净空部分，以确保安装质量符合设计要求。格栅拱架安装完成后，锁脚节点处各打设锁脚锚管（杆）2根，锁脚锚管打设角度为30°，每根长3m。4.2掘进机操作手技术水平问题掘进机操作手大多从事煤矿开采施工，隧道施工技术水平较低。后期的解决方案为：选聘具有丰富操作经验的掘进机施工人员。4.3开挖模式选择（1）掘进机开挖效率受地层围岩条件影响较大，需根据岩层硬度采取相应的截割模式，当围岩硬度较低、破岩容易时，采用大半径钻头、高转速的截割模式，以提高开挖效率为主；当围岩硬度较高、破岩较困难时，采用小半径钻头、低转速大扭矩的截割模式，以提高破岩能力为主。（2）当围岩硬度较低时，掘进机先在掌子面左下角掏槽，然后通过左右循环向上的顺序进行切割；当围岩硬度不同时，掘进机先在下部较软围岩区掏槽，然后通过左右循环向上的方式进行切割；当围岩硬度较高时，掘进机悬臂保持水平，且垂直于掌子面掏槽，然后通过左右循环向上（向下）的方式进行切割。4.4工序衔接问题掘进、出渣、立架、喷锚工序衔接还不够紧密，出风口风带接力时间较长，空余间隔情况较多。后期的解决方案为：加强工序安排和现场管理，提高时间成本意识。改进出风口风带，加装伸缩装置，减少接风带的工序时间。结束语由于隧洞工程施工受到地层结构的影响比较大，特别是小断面隧道采用钻爆法施工又存在着很大的不足，现阶段采用悬臂掘进法来进行施工，从一定程度上发挥机械化作业的灵活性。在施工的过程中，要注意充分考虑当地的地质情况，根据所处区域的地质条件来选择合适的挖掘方式，确保隧洞施工工程的安全和质量。另外施工单位还要不断提高施工人员的专业水平，为隧洞工程施工提供强有力的技术支持，让隧洞施工工程的质量可以得到进一步的提高。参考文献[1]李洪亮,沈洪波,李剑.悬臂式掘进机在芒硝矿中应用出现的问题及治理方案[J].工程机械与维修,2022(01):196-198.[2]李洪亮.悬臂式掘进机一运驱动轴变形原因分析[J].煤矿机械,2021,42(12):165-167.[3]金秀宇,胡建