悬臂式掘进机在软岩隧道施工中的应用

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1、悬臂式掘进机在软岩隧道施工中的应用张希良王炳河张立军刘知义(屮铁第十八工程局四处河北高碑店074000)摘要介绍国内首次采用S100型悬臂式掘进机在高速公路软岩隧道中的掘进方法及配套施丄技术,总结了悬臂式掘进机在软岩隧道中的施工经验。尖键词公路隧道悬臂式掘进机软岩施工1悬臂式掘进机发展现状悬臂式掘进机自19世纪问世以来，经历了一个多世纪的研制、改进和发展阶段，在国外发达国家充分应用到煤矿、交通等地下工程施工领域，特别是近20年来,许多新技术运用到掘进机的设计及制造当中，如激光导向、激光测距、自动控制技术、

2、自动控制切削路径等。从机型本身来说，多样化、重型化、经济型已是发展方向。我国从1965年引进该技术至今，国产化技术及应用得到了快速发展，己使我国恳臂式掘进机设计、制造接近国际水平，形成了许多有代表性的机型。同时在国内煤炭系统作为主流巷道掘进设备之一，提高了机械化作业程度，受到了业IA人士的公认,具有广阔的应用前景。2工程概况黄塘隧道屈焦晋高速公路(焦作段)第3合同收稿日期:2001-02-27;修回日期:2001一04一29第一作者简介:张希良(1964F.男，工程师。1987年毕业于石家庄铁道学院工程机

3、械系。电话：(03⑵2823031段，全长275mo为整体式双洞双车道布置,设计为双联拱单向行驶隧道。隧道位于215%的下坡段，最大埋深31m，其建筑限界为净宽9175m、净高510隧道穿过地层主要为II、II偻围岩，其小II类围岩主要为松散泥夹石、亚粘土和泥质白云岩，裂隙极为发育，呈碎块状，围岩稳定性较差，隧道开挖拱部易塌方，侧壁易失稳；II啖围岩为中厚层白云岩夹薄层白云岩，单斜构造，结合力差，多有分离现象，岩体成碎石镶嵌结构。地下水出露较少，局部有潮湿感。3施工方案选定悬臂式掘进机集切削、装磴、转运

4、和自行于一身，可以做到切削、装运同步进行。具有连续掘进对围岩的扰动小，减少超欠挖，便于施工综合配套筍优点，是软弱围岩理想的开挖设备。悬臂式掘进柄具有多功能性及机动性，当遇到意外情况，便于及时调整施工方案，而不影响施工进度。黄塘隧道是一座典型软岩公路隧道，是全线哌喉控制工程，英施工工期紧。如采用传统的钻爆注施工，需采取超前管棚、固结注浆等特殊施工工艺，工艺复杂,进度慢。为加快施工进度,根据黄塘隧道阶法Z间的施工方法，可以充分利用人型机械进行扒磴、出磴，安全、可靠、高效。在长安坝隧道出口端特浅埋、偏压、软弱围

5、岩条件下，用三台阶分步开挖法替代中壁墙法是可行的。(3)地表加固采用锚喷、注浆等施工技术仍困刈时，采用反压混凝土地表加固技术，可以为暗挖创逹有利条件，改善支护受力条件，对控制地表下沉和地表开裂、防止山体滑动能起到很好的作用。(4)小导管下方土体在隧道开挖后都基本坍落掉而形成超挖，因此设计小导管外插角时应根据小导管长度确定，不能一概定为5。〜1()。，本工程以3。左右为宜。(5)在施工过程屮及时准确提供各种量测数据,以便于正确指导施工。28铁道建筑技术RALWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOG

6、Y2001(4)q隧道/地下工程•项目参数机重/t25总功率/kW145外形(长X宽X高)813mX218mXI18m行走速度/(nVmin)8爬坡能力/(°)±15切割电机功率/kW100液压系统电机功率/kW45铲板部装载能力/(n?/niin)3第一运输机运输能力/(n?/min)4第一运输机溜槽尺寸(宽X高)015mX014m履带接地比压/MRi0112最大切削宽度/m513最大切削高度/m4163切割头伸缩量/m0151供电电压/V660可掘经济硬度f表1S100型悬臂式掘进机主要性能参数图2切

7、削顺序(单位:m)的地质条件及中导洞的断面尺寸(5132mX613m),选用SKX)型悬臂式掘进机进行掘进施工，并辅以钻爆法施工。S100悬臂式掘进机主要性能参数见表1。4隧道施工方法黄塘隧道为带屮墙双跨连拱结构，开挖采用2导坑断面先墙后拱法。屮导坑先行贯通，并按设计进行中墙永久性混凝土衬砌，左侧导坑略滞后一段吋问施工，再进行右侧导坑及右侧隧道施工。拱咅I采用环形短台阶开挖，并且在拱部初期支护完成后进行中墙上方围岩加固，拱部开挖时，中导坑应予以回填。开挖步骤见图1。悬臂式掘进机进行掘进及装磧，自卸车运输。

8、上部贯通后，再进行下部开挖,下部采用钻爆法施工。512切削悬臂式掘进机就位后，开始从掌子面底部A点到B点水平切削出—条槽，向前移动掘进机再一次就位，就位后截割头采取白下而上、左右循环切削，参见图2o在切削同时铲板部耙爪将切削下来的磴装入第1运输机，第1运输机转运至第2运输机，第2运输机直接装入岀詹车运出洞外,参见图3o从底部开挖到顶部完成后，进行2次修整以达到准确的设讣断面。当局部遇有硬岩时，可先掘周围软岩，使大块硬岩坠落,采