重庆轨道交通10号线项目隧道工程悬臂式掘进机施工技术研究
区间暗挖隧道悬臂式掘进机掘进施工方案
贵阳市轨道交通1号线第七工作段
火沙区间暗挖隧道
悬臂式掘进机掘进施工方案
编制：
审核：
批准：
中铁十五局集团贵阳轨道交通1号线第七工作段项目经理部
年月日
暗挖隧道悬臂式掘进机掘进施工方案
一、工程简介
1.1工程概况
火车站站～沙冲路站区间位于南明区，线路出火车站站后先下穿火车站售票厅（3层）、行包房（2层）、客运站台、铁路股道及行包地道、于YDK26+324.116左偏下穿玉厂路后，下穿茶花、博泰等小区数幢7～9层居民楼、茶花广场地下一层停车场、沁苑商务公寓（7层）之后，再下穿朝阳洞路南明区人民法院（5层），进入朝阳洞路下后至沙冲路站。本区间右隧起讫里程YDK26+143.2～YDK27+073.8（YDK26+294.811=YDK26+300，短链 5.189m），左隧起讫里程为ZDK26+143.2～ZDK27+073.8（ZDK26+272.779=ZDK26+300，短链27.221m）。本区间为双洞单线隧道，右隧全长925.411m，左隧全长903.379m。
1.1.1线路平面
火车站站～沙冲路站区间YDK26+143.2～YDK27+073.8段左、右线线间距从16m渐变为13.5m，全隧为双洞单线结构形式。
1.1.2线路纵断面
火车站站～沙冲路站区间轨面最小埋深约16m，轨面最大埋深约为29.3m。
1.1.3特殊段落
监控量测地表最大沉降值为20mm，隧道
拱顶最大沉降值为30mm，水平
收敛最大值为20mm（警戒值：
监测控制值的0.75倍），建筑物
倾斜警戒值一般取i＜0.002
轨面沉降值不得超过10mm；
重庆轨道交通10号线项目隧道工程悬臂式掘进机施工技术研究
重庆轨道交通10号线项目隧道工程悬臂式掘进机施工技术
研究
摘要：掘进机技术反映了计算机、新材料、自动化、信息技术、计算机科学和
管理科学等先进技术的集成和增强，并反映了国家综合国力和科学技术实力。本
文以重庆轨道交通10号线二期兰花湖停车场项目隧道工程为例，对悬臂式掘进
机施工技术进行研究。
关键词：轨道交通；兰花湖停车场项目；隧道工程；悬臂式掘进机施工技术
1重庆轨道交通10号线项目隧道工程工程概况
重庆轨道交通10号线二期兰花湖停车场土建及安装工程包含停车场段及出入线段明、
暗挖区间，位于重庆工商大学兰花湖校区东北侧，南侧紧临兰花路，东侧紧邻回龙路，北侧
紧临兰湖天小区。
出入线段暗挖区间隧道左线ZCK0+800.000～ZCK1+426.080，右线YCK0+617.267～
YCK1+236.068，左线长626.08m，右线长618.801m。本区间隧道拱顶埋深约9m～33.8m，采
用暗挖法施工，暗挖结构为马蹄形复合式衬砌结构。
隧道围岩等级为Ⅳ、Ⅵ级，沿线地质主要为砂岩、砂质泥岩，存在局部裂隙发育，裂隙
为硬性结构面，结合差；层面贯通性较好，结合较差，节理较发育。局部分布有深回填土，
填土厚度约为19.2m。
重难点主要：暗挖下穿深回填区及PS混凝土箱涵、小净距（夹岩厚度约为2.1m-3.2m）
浅埋暗挖隧道，地质条件较差。
2隧道悬臂式掘进机工作原理
一种用于隧道施工的悬臂式掘进机，包括机动本体、以可伸缩或可摆动方式连接于所述
机动本体的悬臂、以可旋转方式安装在所述悬臂的自由端的铣挖头、以及喷水除尘装置，其
隧道工程第九章 隧道掘进机TBM施工
SUI DAO GONG CHENG
（2）双水平撑靴掘进机 特点：在机身的前后每侧有两个水平撑靴，故称为双撑靴式。 基本构造： ①主机架的后端与后下支撑连接，推进千斤顶推动主机架及掘进刀盘前进；
隧 ②在掘进中有两对水平撑靴撑紧洞避，因此掘进方向一经定位，只能沿着直 道 线掘进，只有在重新定位后，才能调整方向，所以掘进机轨迹是折线。
工 程
SUI DAO GONG CHENG
水平撑靴的方式： X型撑靴、T型撑靴等
隧 道 工 程
掘进机双水平撑靴型式
SUI DAO GONG CHENG
SUI DAO GONG CHENG
2.切削刀盘（掘进刀盘）
主要组成：
（1）刀盘～用于安装滚刀
（2）滚刀～用于挤压破碎岩石
隧（3）出渣～用刀盘上的铲斗、铲齿
隧 道 工 程
加拿大罗威特盾构机
SUI DAO GONG CHENG
道 工
EPB，同时还研制了3台EPB。
程 主要工程：
上海地铁I、II、III号线；
广州地铁I、II、III号线；
北京地铁V号线；
南京地铁I号线
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首台国产地铁盾构机先行号
（二）国外TBM发展
世界最大的TBM－直径14.2米混合盾构
悬臂式隧道掘进机与爆破造价对比
悬臂式隧道掘进机与爆破造价对比
一、引言
隧道工程是现代城市建设中不可或缺的重要组成部分，而在隧道施工中，掘进技术一直是一个备受关注的话题。悬臂式隧道掘进机和爆破
技术是两种常见的施工方式，它们各自有着优缺点。在本文中，将对
悬臂式隧道掘进机和爆破技术的造价进行对比分析，以便我们更好地
理解这两种施工方式在隧道工程中的适用性和经济性。
二、悬臂式隧道掘进机的造价
悬臂式隧道掘进机是一种先进的隧道掘进设备，它具有高效、安全、
环保等优点。然而，相比传统的爆破技术，悬臂式隧道掘进机的造价
更高。一台悬臂式隧道掘进机需要大量的资金投入，而且由于其复杂
的结构和先进的技术，后期的维护成本也相对较高。悬臂式隧道掘进
机的运行和维护所需的人员技术水平要求较高，这也会增加人力成本。
三、爆破技术的造价
爆破技术是传统的隧道掘进方式，其造价相对较低。爆破所需的材料
和设备相对容易获得，成本较低。与悬臂式隧道掘进机相比，爆破技
术所需的人力成本也较低。然而，爆破施工的安全风险较高，而且对
周围环境也会造成一定的影响，这也是爆破技术相对劣势的地方。
四、综合对比分析
综合以上所述，我们可以看到，悬臂式隧道掘进机的造价相对较高，但其施工效率高、安全性好、对环境影响小。而爆破技术的造价相对较低，但其安全风险高、对环境影响大。在实际的隧道工程中，应根据具体情况综合考虑，选择合适的施工方式，以达到经济、安全、环保的最佳平衡点。
五、个人观点
在我看来，悬臂式隧道掘进机和爆破技术各有其适用的场景。悬臂式隧道掘进机适用于隧道长度较长、隧道施工环境较复杂的情况，而爆破技术则更适用于隧道长度较短、施工条件较简单的情况。在实际工程中，应根据具体情况选择合适的施工方式，以实现经济高效的施工效果。
悬臂式掘进机在软岩隧洞开挖中的应用
悬臂式掘进机在软岩隧洞开挖中的应用
徐仁军
（中国水利水电第十一工程局有限公司，河南郑州450001）
摘要：悬臂式掘进机集切割、装载、运输、行走于一身，用于软岩隧洞可同时进行剥离隧洞围岩、洞渣装载、机器本身的行走调动以及喷雾除尘等，实现隧洞连续开挖、无爆破震动，能更自由地决定支护岩石的适当时机；可减少超挖,节省隧洞支护和衬砌的费用。悬臂式掘进机在隧洞中有较大的灵活性，能适应各种开挖断面和支护方式，具有投资少、施工进度快和再利用性高等显著特点，在软岩隧洞掘开挖施工中具有广泛的推广价值。图1幅，表1个。
关键词：水工隧洞；开挖；悬臂式掘进机；施工技术
1概述
水工隧洞作为一种特殊的引水输水建筑物，在我国农业灌溉工程、城乡供水工程、发电引水工程等工程建设中得到广泛应用，相应的施工技术也随着时代发展而不断进步。早期兴建的水工隧洞多采用钻爆法开挖，钻孔方法由人工凿孔发展到用凿岩台车或多臂钻车钻孔。爆破技术从火雷管逐个引爆单个药包发展到应用毫秒爆破、预裂爆破及光面爆破等。开挖支护理念发展到以隧道工程经验和岩体力学理论为基础，及时进行锚喷支护使围岩自身的承载能力得到最大限度发挥的新奥法。随着施工技术不断发展，TBM、盾构法等非开挖技术应运而生，近年来在引水隧洞中得到广泛应用。21世纪以来，我国成功建设的锦屏二级发电引水工程、大伙房引水工程、南水北调中线穿黄工程等极具挑战性的水工隧洞工程分别是钻爆法、TBM掘进法、盾构法施工的典型代表。
分析发现，软岩隧洞采用钻爆法需按“管超前、严注浆、短进尺、快封闭、强支护、勤量测”的十八字方针，进度慢，易发生变形坍塌，安全风
悬臂掘进机开挖城市轨道交通车站隧道的应用
悬臂掘进机开挖城市轨道交通车站隧道
的应用
摘要：悬臂掘进机作为煤矿采掘设备，在近年交通隧道施工机械化大力发展的背景下，得到了大力发展。本文主要介绍了悬臂掘进机在重庆轨道交通4号线二期鱼嘴站施工中的应用，主要包括非爆开挖方式的选择，以及新型开挖方式在地铁隧道中的应用，并针对施工提出的开挖方案进行阐述，旨在扩大此类开挖方式在隧道施工中的应用。如何进一步提高隧道施工在安全、优质、高效、环保等方面的能力和水平，将是未来隧道设计施工研究的重点。
关键词：隧道；轨道交通；开挖；非爆；悬臂掘进机
1.引言
在修建城市地铁工程中，暗挖隧道很多采用钻爆法施工，但是在城市中，钻爆法施工存在噪音大、振动大的问题，且地铁暗挖隧道普遍埋深较浅，对市民的生活有较大的影响，采用钻爆法难以解决。
2.工程概况
新建重庆轨道交通四号线二期工程(唐家沱~石船段)线路主要位于江北区和两江新区龙盛片区，串连了唐家沱组团、鱼复工业园和龙兴工业园。4号线二期线路全长约32.8km，地下段长约21.25km，高架段长约11.45km，过渡段105m，全线共设14座车站，平均站间距约2.3km，其中，高架站4座，地下站10座，设石船车辆段一座位于终点站石船站东北侧。
其中鱼嘴站为本线第3座车站，为暗挖12米岛式站台车站，全长215米。车站于西南至东北方向斜穿和熙路及两江大道，布置于和熙路及两江大道十字路口下方。车站采用12m岛式站台，单拱双层结构，采用复合式衬砌结构。车站开
挖宽度23.48m，开挖高度19.67m，车站拱顶埋深9.57m~20.56m，车站隧道穿越
大断面隧道悬臂式掘进机开挖施工工法(2)
大断面隧道悬臂式掘进机开挖施工
工法
大断面隧道悬臂式掘进机开挖施工工法
一、前言大断面隧道悬臂式掘进机开挖施工工法是一种在隧道工程中广泛应用的先进施工技术，具有高效、安全、环保等优点。本篇文章将从工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例等方面对该工法进行详细介绍。
二、工法特点大断面隧道悬臂式掘进机开挖施工工法具有如下几个特点：1）采用机械化施工方式，工效高，提高了工
程进度和质量；2）施工过程无需进行爆破，减小了安全隐患
和对周围环境的影响；3）可适应不同地质条件，如软土、砂土、岩石等，具有灵活性；4）操作简单，需要的人力和技术
要求较低；5）能够实现开挖和支护同时进行，减少了施工时
间和成本。
三、适应范围该工法适用于各种大断面的隧道工程，尤其在城市地铁、高速公路和铁路等基础设施建设中得到广泛应用。不同的机械型号和结构可以满足不同断面形状和地质条件下的施工需求。
四、工艺原理大断面隧道悬臂式掘进机开挖施工工法的工艺原理是通过悬臂式掘进机的前端刀盘进行地层的开挖和破碎，同时进行支护，保证施工过程的稳定。刀盘通过电机驱动，并
配备有刀具和压顶装置，能够根据地质情况进行自适应调整。同时，悬臂式掘进机还具有除渣、输送、掘进、支护等多种功能，实现了开挖和支护一体化的施工过程。
五、施工工艺大断面隧道悬臂式掘进机开挖施工工法的施工过程分为以下几个阶段：1）前期准备：对施工现场进行准备，包括测量、布置工地、搭建施工设施等；2）机具设备调试：调试悬臂式掘进机和辅助设备，确保其正常运行；3）开
悬臂式掘进机的技术现状及发展趋势
AM50、S-100型掘进机 、 型掘进机
综掘系统及其配套设备
年资料统计， 据1996年资料统计，俄罗斯综掘程度达 年资料统计 俄罗斯综掘程度达86%，英 ， 国为80%，德国由于开采深度较深而限制了综掘 国为 ， 的发展， 年也达37%。由于掘进机的可靠 的发展，但1992年也达 年也达 。 性和技术的不断提高，配套设备的逐步发展和完 性和技术的不断提高， 善以及管理水平的进步， 善以及管理水平的进步，掘进机的开机率已达 50%左右。主要产煤国家掘进机掘进的巷道占到 左右。 左右 采准巷道的40%～50%，新的重型机可切割硬度 采准巷道的 ～ ， 的半煤岩巷和中等硬度的岩巷， 达100Mpa的半煤岩巷和中等硬度的岩巷，截割 的半煤岩巷和中等硬度的岩巷 断面35～ 断面 ～42m2，适应坡度±16°。机电一体化 ，适应坡度± ° 显著提高，自动控制，安全工况监测， 显著提高，自动控制，安全工况监测，故障诊断 技术已在许多掘进机上开始应用。 年来， 技术已在许多掘进机上开始应用。近10年来，已 年来 向综合机组发展， 向综合机组发展，并已显示出卓越的高产高效功 发展日新月异。 能，发展日新月异。
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国内掘进机发展概况及技术水平
• 目前我国掘进机的主要代表机型是 目前我国掘进机的主要代表机型是AM50、S100、ELMB、 、 75型掘进机，其中 型掘进机， 型掘进机 其中AM50和S100型掘进机约占到国产机型 和 型掘进机约占到国产机型 左右。 的80%左右。不过，它们还都为二三十年前设计的产品， 左右 不过，它们还都为二三十年前设计的产品， 功率小、机身轻，可靠性及破岩能力差， 功率小、机身轻，可靠性及破岩能力差，仅适合在煤巷中 使用，使用范围受到很大限制。 使用，使用范围受到很大限制。 • 。八五。期间，我国又相继开发出了 种重型掘进机。它 八五。期间，我国又相继开发出了3种重型掘进机 种重型掘进机。 们是EBJ-160、EBJ-160H和EBJ-132型掘进机。其中由 型掘进机。 们是 、 和 型掘进机 煤炭科学研究总院太原分院开发的EBJ-160型掘进机获国 煤炭科学研究总院太原分院开发的 型掘进机获国 家科技进步二等奖，达到了20世纪 世纪90年代初国际先进水 家科技进步二等奖，达到了 世纪 年代初国际先进水 它的研制成功， 平。它的研制成功，标志着我国掘进机研究制造水平和综 掘机械化水平均迈上了新台阶。 掘机械化水平均迈上了新台阶。
小断面隧道悬臂式掘进机快速掘进施工工法(2)
小断面隧道悬臂式掘进机快速掘进
施工工法
一、前言小断面隧道悬臂式掘进机快速掘进施工工法是一种在地质条件较好的小断面隧道中，利用悬臂式掘进机进行快速掘进的施工方法。相比传统的掘进方法，该工法具有施工效率高、工期短、安全性好等特点，因此在许多工程中得到了广泛应用。
二、工法特点小断面隧道悬臂式掘进机快速掘进施工工法的特点主要包括以下几点：1.高效快速：采用机械化施工，悬臂式掘进机的掘进速度较快，大大提高了施工效率，缩短了工期。2.安全可靠：悬臂式掘进机能够在掘进过程中对地层进行支护和封闭，保证了施工的安全性和可靠性。3.适应性强：该工法适用于各种地质条件，并且能够应对不同难度的隧道掘进工程。4.环保节能：悬臂式掘进机的使用可以减少对周围环境和资源的破坏，具有较好的环保效果。
三、适应范围小断面隧道悬臂式掘进机快速掘进施工工法适用于小断面隧道的掘进，尤其适用于地质条件较好的场合。例如城市地铁线路、交通公路隧道以及水利、电力等项目中的小断面隧道掘进。
四、工艺原理小断面隧道悬臂式掘进机快速掘进施工工法的工艺原理是通过利用悬臂式掘进机进行掘进。该机械具有前沿开掘、地层支护和后方混凝土浇筑等功能，能够实现整个掘
进过程的机械化。通过控制悬臂式掘进机的速度和方向，以及合理的地层支护措施，保证施工的连续性和安全性。
五、施工工艺小断面隧道悬臂式掘进机快速掘进施工工法的施工过程主要包括：准备工作、悬臂式掘进机的安装、掘进施工、地层支护、混凝土浇筑和设备拆卸等阶段。在每个阶段都需要严格按照工艺要求进行操作，确保施工的顺利进行。
悬臂式隧道掘进机施工工艺研究
5月3日，安徽省望东长江公路大桥 一处隧道施工过程中发生塌方事故， 目前已经导致6人死亡、2人受伤。
5
背景资料
隧道掘进机和钻爆法相比的主要优点： 断面成型好，对围岩扰动小,施工安全； 超、欠挖现象小； 人员需求少，每班只需2-3人。 劣势：围岩的岩石硬度达到f7以上，效率
低，成本高；
切割头转速（r/min） 供电电压（V）
100
46/23 380/660/1140
100
54/27 380/660/1140
130
31 380/660/1140
注：根据切割范围，本机型主要适用中、小断面隧道，对大断面隧道可采用 分层施工法。
10
隧道掘进机
XTR隧道掘进机
——XTR系列隧道掘进机突破了原有煤矿掘进机的限制，结合日本、德国当前最 新技术，在国内首次由徐工基础独立自主研发出专门适用于大型公路，铁路，地铁， 隧道建设的全新掘进机，可以满足国内外客户对于大断面施工建设的要求。 ——XTR系列隧道掘进机：XTR260、XTR320等。
泥岩：粘性软岩，易粘附于截割头表 面，填充于截齿之间，因此，选用螺旋 叶片式截割头，配长型截齿。
易破碎软岩（Ⅳ、Ⅴ级围岩）：此类 岩石在隧道施工中最为常见，选用多螺 旋线截割头，截齿排布密集，切割效率 高，磨损少。
硬岩（50-80MPa）：选用单螺旋线或 双螺旋线小直径截割头，配硬岩型截齿， 实现块状切割，降低截齿损耗。
悬臂式掘进机软岩隧洞开挖单价分析龚妮1吴弟红2
悬臂式掘进机软岩隧洞开挖单价分析龚妮1 吴弟红2
发布时间：2023-05-28T06:51:43.745Z 来源：《工程建设标准化》2023年6期作者：龚妮1 吴弟红2 [导读] 悬臂式掘进机掘进速度快，过程中能同时实现掘进出渣和通风除尘，在断面成型质量、超欠挖控制上控制较好，可避免因为超挖超填造成的成本投入，对围岩扰动小，不易引发安全事故，水工隧洞采用悬臂式掘进机开挖逐渐普遍，现行水利工程定额中没有相关定额，导致项目前期不好确定悬臂式掘进机开挖单价，本文结合收集的设备厂家资料，从台时费构成和隧洞岩石开挖费构成两个方面，对悬臂式
掘进机隧洞开挖的成本进行分析，得到掘进机隧洞开挖的单价。
1.身份证号：50024219940919xxxx
2.身份证号：51052419950829xxxx
摘要：悬臂式掘进机掘进速度快，过程中能同时实现掘进出渣和通风除尘，在断面成型质量、超欠挖控制上控制较好，可避免因为超挖超填造成的成本投入，对围岩扰动小，不易引发安全事故，水工隧洞采用悬臂式掘进机开挖逐渐普遍，现行水利工程定额中没有相关定额，导致项目前期不好确定悬臂式掘进机开挖单价，本文结合收集的设备厂家资料，从台时费构成和隧洞岩石开挖费构成两个方面，对悬臂式掘进机隧洞开挖的成本进行分析，得到掘进机隧洞开挖的单价。关键词：悬臂式掘进机隧洞开挖单价分析
1、工程概况
某引水隧洞围岩以Ⅴ类为主，岩石硬度不大于30MPa，引水隧洞为城门洞型，开挖尺寸为底宽12m，直墙高10m，半弧高6m，隧洞开挖断面176.52m2，隧洞长约4km，隧洞围岩条件较差，岩石硬度较低，为避免开挖过程中围岩扰动，选用悬臂式掘进机开挖。
高速公路隧道工程悬臂式掘进机冷开挖施工技术研究龚声才
高速公路隧道工程悬臂式掘进机冷开挖施工技术研究龚声才
发布时间：2021-07-30T07:18:19.336Z 来源：《防护工程》2021年10期作者：龚声才杨国长何有良张潇云[导读] 为此我们项目人员通过对全国范围内隧道冷开挖使用机械的类型进行多处考察调研，经调查可以用于冷开挖的施工机械目前有液压破碎锤、隧道盾构机、悬臂式掘进机等。
云南省铁路集团有限公司云南昆明 650000
摘要：介绍新建高速公路隧道上穿既有铁路隧道应用悬臂式掘进机进行冷开挖施工，着重对施工作业中对铁路线路不封锁、不限速保证运营安全的一些具体做法和解决措施进行了总结，强调选用悬臂式掘进机进行本项目施工的经济合理性和采取的对既有铁路的监测预防控制措施。
关键词：公路隧道；铁路既有线；上穿交叉施工；悬臂式掘进机；
1前言
针对蒙屏（蒙自-屏边）高速公路杨居寨隧道上穿昆玉河铁路屏边隧道（新现-屏边站），杨居寨隧道底部标高与铁路隧道平导顶部及铁路屏边隧道顶部正线之间最小净距仅为40.71米的现状。随着高速公路隧道开挖卸荷及施工作业振动等因素的影响，对昆玉河铁路的运营安全会造成一定的影响，加之2019年昆玉河铁路全面提速和运营里程的延伸，城际列车由原昆明-蒙自延伸至蒙自-屏边-河口，而屏边铁路隧道又为昆玉河铁路的控制性工程，全长为10381米，对保证既有屏边铁路隧道的运营安全尤为重要。为此，昆明铁路局集团公司提出了通过施工技术及监测保控手段，在列车不停运、不限速的前提下，方能组织蒙屏高速公路杨居寨隧道的施工。
为此我们项目人员通过对全国范围内隧道冷开挖使用机械的类型进行多处考察调研，经调查可以用于冷开挖的施工机械目前有液压破碎锤、隧道盾构机、悬臂式掘进机等。但采用液压破碎锤施工进度缓慢，噪声大，粉尘大，超欠开挖现象普遍存在，对围岩的扰动较大，机械尾气污染施工现场，不利于员工身体健康，同时不能满足本项目对工期的要求；采用隧道盾构机施工投资成本高，运输不便，且操作场地受限，组装、操作、检修技术要求较高，故不经济不适合短隧道施工使用；悬臂式掘进机开挖断面成型好、对围岩扰动小、施工安全、超欠挖现象小、开挖断面形状自由、人力需求少、一次性投入成本低，配备有封闭式水箱和高压喷雾泵能有效降尘、减少有毒有害气体且相对易组装易操作易检修，较适用于短隧道施工，同时可以满足业主对本项目的工期要求和施工成本承受范围。经对上述调查资料的分析对比，并结合杨居寨隧道的地形、地质结构综合研判及分析，最终选定采用悬臂式掘进机进行本隧道的开挖施工；同时组织专业第三方对屏边铁路隧道进行适时监测监控，获取指导施工的相关数据，以便对施工方案进行适时调整。施工结果表明：屏边铁路隧道拱顶沉降及收敛、裂缝变形、机械振动速率均在安全范围内，施工期间均未发生过预警；同时，杨居寨隧道施工工期也大大缩短，安全、质量、进度均得到可靠保证，完成了省委省政府确定的蒙屏高速公路“能通全通”的目标,得到了业主、监理、昆明铁路局等单位的一致认可和好评。2工程概况
隧道悬臂掘进机机械开挖施工工法
隧道悬臂掘进机机械开挖施工工法
摘要：近些年来，社会经济的发展，带动了我国高速铁路建设事业的发展。值得注意的是，在国内一些高速铁路工程项目，作为全线控制线工程，其特点鲜明，比如施工任务繁重，工期紧张等，因此在其隧道开挖施工环节，合理选择开挖施工掘进机械及施工工艺方法（简称“施工工法”）显得至关重要。本文以隧道悬臂掘进机机械开挖施工工法特点及适用范围为切入点，然后分析隧道悬臂掘进机机械开挖施工工法要点，旨在全面提升高速铁路工程项目隧道开挖施工的质量及安全性。
关键词：高速铁路；隧道悬臂掘进机；机械开挖；施工工法；特点；适用范围；要点
兰合铁路，为国铁I级高速铁路，起点为兰州西站、终点为合作站，是以旅客运输为主，兼顾轻快货物高铁物流运输功能的国铁干线。在其西固隧道，作为双洞单线隧道，正线全长为22100米。因工程属于全线控制性工程项目，存在施工任务繁重、工期紧张的鲜明特点，为确保隧道工程施工效率、质量及安全性的协同提升，减少对周边环境的扰动，保护所处区域生态环境，降低施工风险，选择合理科学的隧道掘进开挖施工工艺技术方法非常重要。此外，值得注意的是，对于隧道悬臂掘进机机械开挖施工工法，因施工机械化程度高，施工工艺技术成熟，因此值得应用在本工程隧道掘进开挖施工作业过程当中[1]。总体而言，为全面提高隧道掘进开挖施工的质量及安全性，本文围绕“隧道悬臂掘进机机械开挖施工工法”展开分析研究价值意义显著。
1.隧道悬臂掘进机机械开挖施工工法特点及适用范围概述
1.1工法特点
对于隧道悬臂掘进机机械开挖施工工法，其特点鲜明，主要包括：
[QC]提高悬臂式隧道掘进机 [详细]
![[QC]提高悬臂式隧道掘进机 [详细]](https://img.taocdn.com/s3/m/64f22dc5f242336c1fb95e95.png)
提高悬臂式隧道掘进机在
凝灰质砂岩地段的掘进速度
中铁隧道集团杭州公司杭绍台高速公路8标QC小组
一、工程概况
杭绍台高速公路工程HST-
TJ08标位于浙江省新昌县境内，我标段承担陈家山隧道施工任务3500m，迄止里程（YK0
91+610～YK095+100）。出洞口段围岩主要为紫红色强～中风化凝灰质粉砂岩、凝灰质
砂岩互层，薄层～中厚层状结构，地层走向与隧道洞轴线小角度相交，倾角7~23°节理发育，岩层破碎，围岩遇水易软化。隧道洞口段645m浅埋段，浅埋段穿越鱼塘、道路、村庄等。为确保施工安全质量，减少对
围岩的扰动、减小收敛变形，有效控制隧道的开挖成型，提高围岩的自身承载力。因此陈家山隧道洞口浅埋段上台阶采取EBZ160隧道掘进机掘进+控制爆破。
图1-1线路平面图
二、
QC小组简
介
表2-1小组概况
小组名称
中铁隧道集团杭州公司
小组成立时间2016年6月杭绍台高速公路8标QC小
表2-2小组成员简介
业主要求：陈家山隧道为全线控制性工程，出口为浅埋段，隧道穿越鱼塘、村庄及不良地质。工期紧、压力大，业主在招标文件中要求该段采用悬臂式隧道掘进机掘进+
控制爆破施工快速通过。
项目要求：项目为了响应招标文件的要求，在进度、安全、质量等方面赢得很好的效益。项目采用悬臂式隧道掘进机掘进+控制爆破施工快速通过。
施工现状：在施工过程中，采用悬臂式隧道掘进机掘进+控制爆破施工进度不理想，需要解决。
基于以上几点理由，选择以下两个课题进行分析：
1、提高控制爆破在凝灰质砂岩地段的施工速度。
2、提高悬臂式隧道掘进机在凝灰质砂岩地段的掘进速度。
引水隧洞采用悬臂式掘进机施工技术的研究和分析
引水隧洞采用悬臂式掘进机施工技术
的研究和分析
摘要：引水隧洞原设计全线采用钻孔爆破的方式施工，此工法安全风险高，工序较为复杂，超欠挖
难以控制，对岩层扰动较大且工期时间长。项目管理人员在充分调研的基础上确定采用悬臂式掘进机进行引
水隧洞开挖，此工法相比钻爆法而言，对岩层扰动小，降低隧洞施工的安全风险，超、欠挖可控，能够保证
了施工质量。
关键词：引水隧洞；洞挖；悬臂式掘进机；施工技术
1 工程概况
新疆第二师38团二期水利工程主要为且末垦区苏塘灌区提供水源，引水隧
洞为城门洞型无压引水隧洞，断面形式为圆拱直墙形，全长2.84km。隧洞轴线走
向300°，Ⅲ类围岩共计565m，开挖断面宽度3.7m，高度4.05m；Ⅳ、Ⅴ类围岩
共计2275m，开挖断面宽度3.82m，高度4.11m。设计衬砌断面宽度2.5m，洞身
直墙高度1.7m，顶拱采用半圆拱，中心角180°，顶拱半径1.25m，洞身总高度2.95m，设计纵坡1/473。
2 方案选择
结合我公司以往类似工程的施工经验，项目部管理人员在充分调研的基础上，对比悬臂式掘进机和传统火工爆破后，本工程采用悬臂式掘进机进行引水隧洞开挖。
表1方案对比表
3 施工工艺技术措施
3.1悬臂式掘进机技术参数
引水隧洞开挖断面位：Ш类围岩3.7m×4.05m，Ⅳ类、Ⅴ类围岩
3.82×
4.11m，施工支洞开挖断面位4.2m×6.21m;选用XTR4/260型悬臂式掘进机，可满足隧洞开挖所需。每台悬臂式掘进机日平均进尺3.2m。
图1悬臂式掘进机工作示意图
XTR4/260型悬臂式掘进机的参数如下表：
悬臂式隧道掘进机施工工艺介绍
悬臂式隧道掘进机施工工艺介绍
编制：审核：批准：
202x年XX月
目录
一、XXX站施工情况介绍 (3)
1、横通道设计概况 (3)
2、掌子面地质情况 (4)
二、悬臂掘进机技术参数介绍 (4)
1、产品简介（以徐工XTR/230为例） (5)
2、主要技术参数 (5)
1、优点 (7)
2、缺点 (7)
四、总结 (7)
一、XXX站施工情况介绍
1、横通道设计概况
XXX站1号施工横通道净宽6.5m,高度约21m,拱顶覆土约10m,1号横通道拱顶主要位于5N-2硬塑状残积土，暗挖范围内的地层主要为残积土、全、强、微风化地层。
采用锚杆+格栅钢架+钢筋网+喷射混凝土联合支护，拱顶设置超前支护，台阶法开挖,拱顶增设大管棚。具体参数如下：(1)拱部中108自进式大管棚,t=8mm,环距400mm,纵向一次性打设，1=38m0(2)拱部①42小导管超前预支护，环距400mm,纵向间距15m,1=3.0m0(3)钢筋网。8,150X150(双层),格栅钢架@500mm,纵向22@100Omm连接钢筋连接钢筋内外侧双排梅花型布置，C25喷射混凝土,35Omm厚。
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重庆轨道交通10号线项目隧道工程悬臂式掘进机施工技术研究
发表时间：2020-04-15T08:15:35.098Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年1期作者：王建
[导读] 掘进机技术反映了计算机、新材料、自动化、信息技术、计算机科学和管理科学等先进技术的集成和增强，并反映了国家综合国力和科学技术实力。
中铁二十局集团第三工程有限公司重庆 400000
摘要：掘进机技术反映了计算机、新材料、自动化、信息技术、计算机科学和管理科学等先进技术的集成和增强，并反映了国家综合国力和科学技术实力。本文以重庆轨道交通10号线二期兰花湖停车场项目隧道工程为例，对悬臂式掘进机施工技术进行研究。
关键词：轨道交通；兰花湖停车场项目；隧道工程；悬臂式掘进机施工技术
1重庆轨道交通10号线项目隧道工程工程概况
重庆轨道交通10号线二期兰花湖停车场土建及安装工程包含停车场段及出入线段明、暗挖区间，位于重庆工商大学兰花湖校区东北侧，南侧紧临兰花路，东侧紧邻回龙路，北侧紧临兰湖天小区。
出入线段暗挖区间隧道左线ZCK0+800.000～ZCK1+426.080，右线YCK0+617.267～YCK1+236.068，左线长626.08m，右线长
618.801m。本区间隧道拱顶埋深约9m～33.8m，采用暗挖法施工，暗挖结构为马蹄形复合式衬砌结构。
隧道围岩等级为Ⅳ、Ⅵ级，沿线地质主要为砂岩、砂质泥岩，存在局部裂隙发育，裂隙为硬性结构面，结合差；层面贯通性较好，结合较差，节理较发育。局部分布有深回填土，填土厚度约为19.2m。
重难点主要：暗挖下穿深回填区及PS混凝土箱涵、小净距（夹岩厚度约为2.1m-3.2m）浅埋暗挖隧道，地质条件较差。
2隧道悬臂式掘进机工作原理
一种用于隧道施工的悬臂式掘进机，包括机动本体、以可伸缩或可摆动方式连接于所述机动本体的悬臂、以可旋转方式安装在所述悬臂的自由端的铣挖头、以及喷水除尘装置，其特征在于：所述喷水除尘装置包括围绕所述悬臂且邻近所述铣挖头设置的若干个喷嘴，所述若干个喷嘴在周向方向上非均匀分布，当铣挖隧道过程中所述铣挖头的旋转方向设置为顺时针时，所述若干个喷嘴在所述铣挖头的右下方的分布密度高于其余区域，当铣挖隧道过程中所述铣挖头的旋转方向设置为逆时针时，所述若干个喷嘴在所述铣挖头的左下方的分布密度高于其余区域，以及所述悬臂式掘进机在铣挖所述隧道的断面时，将所述断面在横向方向上设定为至少二个分部，并在每个分部中，在竖向方向上设定为至少二个条块；在进行铣挖时，所述铣挖头选择从其中一个分部的一个条块开始铣挖，完成后换另一条块，当所选分部的所有条块铣挖完成后，移至另一分部开始铣挖，直至所有分部铣挖完成，并且，在铣挖每个分部的每个条块时，当所述若干个喷嘴在所述铣挖头的右下方的分布密度设定为高于其余区域时，所述悬臂带动所述铣挖头的移动方向设定为从左到右，而当所述若干个喷嘴在所述铣挖头的左下方的分布密度设定为高于其余区域时，所述悬臂带动所述铣挖头的移动方向设定为从右到左。
3隧道悬臂式隧道掘进施工工艺
3.1悬臂式掘进机开挖
因掘进机使用1140V高压，专用变压器升压到1140V提供掘进机使用，专用变压器至掘进机底端低压线缆不宜大于500m。掘进机工作时状态为润滑和降尘，需使用高压水，采用洞口蓄水池蓄水增压泵增压的方式出水。隧道掘进机在掘进过程中，截割部截割岩石后，由星形铲板通过第一运输机把石碴运至掘进机尾部，自卸汽车在此等候和跟进，洞碴直接卸于车厢里，然后自卸汽车将碴运出洞外。在保证开挖速度的情况下，也可采用装载机、挖掘机等设备辅助进行出碴。隧道出碴可在开挖同期进行，节省了时间。
3.2掘进机作业操作
（1）电气操作
①、向上搬动电器电控箱右侧电源开关手柄至“接通”的位置，此时前后照明灯同时点亮。检查显示屏、电压表和机器周围，如果没有异常情况，即可按如下顺序进行开机操作。
②、顺时针旋“信号、报警”开关，发出开机信号。并观察工作现场，确认不能发生机械和人身事故方可开机。
③、顺时针旋油泵启动开关，油泵即可启动运转。逆时针旋油泵电机停止开关，运行中的油泵电机运行停止。（在试车时应注意油泵电机运转方向，若反转应重新接线）。
④、逆时针旋“信号、报警”开关，发出截割电机启动“报警”信号。“报警”信号发出5秒钟后即可启动截割电机。
⑤、若需截割低速作业，顺时针旋截割电机低速启动开关，截割电机低速运行。逆时针旋截割电机低速停止开关，运行中的截割低速电机运行停止。若需截割高速作业，顺时针旋截割电机高速启动开关，截割电机高速运行。逆时针旋截割电机高速停止开关，运行中的截割高速电机运行停止。（试车时应当观察截割电机的旋转方向，若反转需重新接线）。
⑥、若需二运电机作业，顺时针旋二运电机启动开关，二运电机运行。逆时针旋二运电机停止开关，运行中的二运电机运行停止。（试车时应当观察二运电机的旋转方向，若反转需重新接线）。
⑦、停机操作顺序，原则上和开机顺序相反，也可根据实际情况进行。注意不允许在不需要紧急停止的情况下，利用急停按钮停整机，也不允许利用停油泵电机的方法停其它电机。
⑧、停机后，注意切断电源，取下电源开关手柄。
（2）掘进作业
①、操作顺序
油泵电机→开动第一运输机→开动星轮→开动截割头，以此作为开动顺序。当没有必要开动装载时，也可以在开动油泵电机后，起动截割电机。当启动油泵电机时，与其直接相连的油泵随之启动，供给液压油。
行走操作：行走有两个手柄，左侧手柄控制左侧行走，右侧手柄控制右侧行走。将手柄向前推动即向前行走，向后拉即后退。过弯道时，根据弯道的转向，使其中的一个手柄位于中立位置，操作另一个手柄即可转弯。铲板操作：星轮的回转：手柄前推，星轮转动；手柄拉回零位则停止。
铲板的升降：若将手柄向前推动，铲板向上抬起，铲尖距地面高度可到340mm；将手柄向后拉，铲板落下与底板相接，铲板可下卧260mm。当截割时，应将铲尖与底板压接，以防止机体的振动。
第一运输机的操作：将手柄向前推动，运输机正转；反之运输机逆转。
截割头的操作：手柄由中位向右推动，截割头向右进给；向左推动，截割头向左进给，手柄向前推动，即向上进给；手柄向后拉，即向下进给（截割头必须单向操作）。
截割头的伸缩：将手柄向前推动，截割头向前伸出；反之截割头向后收缩，前后伸缩长度可达550mm。后支撑的升降：将手柄向前推，后支撑抬起；反之后支撑下降。
②、截割利用截割头上下、左右移动截割，可截割出初步断面形状，如此截割断面与实际所需要的形状和尺寸有一定的差别，可进行二次修整，以达到断面尺寸的要求。
一般情况，当截割较软的岩石时，采用左右循环向上的截割方法。
当截割稍硬岩石时，可采用由下而上左右截割的方法。不管采用那种方法要尽可能地利用从下而上截割。
当遇有硬岩时，不应勉强截割，对有部分露头硬石时，应首先截割其周围部分，使其坠落。对大块坠落体，采用适当办法处理后再进行装载。
因此，在进行掘进操作时，应按规定的断面尺寸进行掘进，仔细观察工作面的具体情况，以便严格控制超欠挖。
③、喷雾
在掘进时控制扬尘是非常重要的。截割头外喷雾控制阀位于司机的右后侧，在操作台与电控箱之间，当开始掘进时应开此阀，使截割头处喷雾，其水量可控制。其外喷雾喷嘴位于截割头后部和机器两侧。另外，当欲进行截割头内喷雾时，打开控制阀，即实现截割头的内