三臂凿岩台车开挖作业工法

三臂凿岩台车开挖作业工法

一、前言

随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，国家对基础设施投入的不断加大，以及国家对基础建设的施工标准（如环保要求、能耗要求、安全质量要求等）的不断提高，在公路、铁路和水利水电工程施工中隧道比重将越来越大；在隧道开挖施工中，传统的隧道施工工艺已不能满足国家对环保、低耗能、经济性和高安全质量的要求，而三臂凿岩台车的施工工艺环境污染少，安全系数较高，成本低，消耗能量少，比传统的隧道施工开挖工法有着显著的优势，是一种值得广泛推广，较为经济、先进的施工工艺。黔张常铁路项目部于2016年6月率先在黄家台隧道进口工作面投入使用阿特拉斯·科普柯三臂液压凿岩台车。

常规的手持风动凿岩机钻眼在小断面、短隧道、围岩地质较差的施工条件下有一定的优势;而凿岩台车在大断面、长隧道、高类围岩的条件下,则具有钻进速度快,机械化程度高,噪音空气污染少等优点。对于成本控制,可以通过提高生产进度,提高工人的操作水平以减少超欠挖等手段来降低成本。钻臂具备全方位平行保持功能和精确的直接定位技术，超欠挖控制可以达到11~15cm, 使其光爆效果远高于人工开挖, 能严格控制开挖质量，大大降低了喷射混凝土用量。操作人员在固定的操作台上操作钻机，离掌子面有十几米远，且操作平台上面有安全顶棚保证人员安全，可防止落石伤人，安全系数明显比人工风钻开挖高。凿岩台车开挖采用电力作动力，不产生粉尘，对空气状况改变不大，清洁无污染，只有一定量的噪音，与风钻相比，噪音比较小，操作人员可戴上防噪音弹性耳塞，可大大减少噪音对人体的伤害。二、工法特点

从测量、钻眼、装药都可以通过三臂凿岩台车相关组件完成，较普通开挖台架更为方便、快捷，可提高工作效率。

手持风动凿岩机钻眼钻杆定位方向靠人工控制不够准确, 超欠挖控制达到20~25cm, 其光爆效果低于台车开挖，且钻臂具备全方位平行保持功能和精确的直接定位技术，超欠挖控制可以达到11~15cm, 使其光爆效果远高于人工开挖, 能严格控制开挖质量，大大降低了喷射混凝土用量。

人工风钻开挖，操作人员离掌子面比较近，仅几米远，风钻开挖时冲击振动岩面，易造成隧道拱部产生落石，人员逃脱不及而受到伤害，甚至致死。人工风钻开挖采用高压风做动力，风钻数量较多，对开挖面周围的空气污染很大。随着开挖的进行，空气状态越来越差，风钻又产生高分贝的噪音，对施工人员的身体健康和施工安全造成极大的威胁，可能导致矽肺病、耳朵听力下降等疾病，甚至伤亡事故；而使用三臂凿岩台车钻进时操作人员在固定的操作台上操作钻机，离掌子面有十几米远，且操作平台上面有安全顶棚保证人员安全，可防止落石伤人，安全系数明显比人工风钻开挖高。凿岩台车开挖采用电力作动力，不产生粉尘，对空气状况改变不大，清洁无污染，只有一定量的噪音，与风钻相比，噪音比较小，操作人员可戴上防噪音弹性耳塞，可大大减少噪音对人体的伤害。

在开挖的实际成本上凿岩台车与人工开挖基本持平，但是，从隧道实际每开一循环的开挖进尺上要比人工开挖长,时间节约,功效可提高20％左右，可节省大量机械使用费、人工费、办公费等，且可大大减少电能源。

三、适用范围

凿岩台车在实际应用过程中，其光爆效果显著，但总体来说其适用范围更加倾向于Ⅱ、Ⅲ级围岩的无拱架的全断面或台阶法开挖；Ⅳ、Ⅴ级围岩受进尺和变形限制，很难体现出其光面爆破高效应用效果。凿岩台车在实际应用过程中单线断面隧道配置1台凿岩台车，双线隧道台阶法或全断面法开挖配置2台凿岩台车。每台凿岩台车每小时需用水18立方米，用电200KW，采用380V三相交流电，具体供电线路，供水管道按相应台车数量统一配置。

四、工艺原理

根据新奥法施工原理，采用两台Atlascopco.XL3D三臂凿岩台车进行隧道开挖掘进，利用光面爆破一次性开挖作业，尽量减少对周边围岩的扰动。可采用全断面或台阶法施工，并对不同地质条件的围岩分别进行针对性的光面爆破施工参数及调整措施，控制凿岩台车保证开挖整体成型效果最优，进尺最大化，达到隧道施工光面爆破高效应用。

五、施工工艺流程及操作要点

凿岩台车施工工艺流程图

1.测量放线

采用莱卡全站仪TPS1201（精度1″）进行测量放线，测量前视人员利用凿岩台车中间的云梯台架，用红油漆画出周边眼孔位，具体需注意以下几点：

1.1.测量按照轮廓线程序将开挖的周边眼孔位画出，整体孔位应呈一条圆滑的弧线，同时将边墙2m高的拱部和边墙分界点（曲墙应画出起拱点、边墙弧度分界点）画出。

1.2.辅助眼也要在放样周边眼的同时用固定尺（按照爆破设计的固定间距）将辅助眼轮廓线也画出，炮眼间距60cm。

1.3.为控制周边眼钻进角度和坡度两个重点方面，应由掌子面向后方画出5条坡度控制线中心线1条、拱肩和边墙的坡度线4条（拱肩2条——起拱线标高/坑底标高+2m、边墙2条/边墙高度2m），同时在下方放出中心位置。

1.4.掌子面的掏槽眼、扩大眼、抬炮眼等由现场技术员在台车定位后，根据测

量放置的中心线和高度严格布孔，布孔必须标准，严禁未布孔开钻施工。

测量放样

1.5.超欠挖应在每一循环进行测量，并在岩面标出超欠挖值。欠挖部位要及时和班组、带班沟通交底，当班处理；测量队要在下一次放样时复测后方的欠挖处理情况。

1.6.由测量人员在掌子面后方1m处放置里程线，并在开挖岩面环向画出一条里程线，以便凿岩台车操作手参照控制钻孔钻进的深度。

2.凿岩台车使用规程

2.1.工作前检查泵、空压机等正常；并检查管路、接头等应无漏油、漏水和漏气等现象。

2.2.工作前应确定各部操作杆、控制装置及仪表应处于正常。

2.3.行走作业

①降下升降平台，倒回滑动工作台，缩回臂架，将导杆摆成水平，凿岩机保持在始动位置，缩回支腿方能行走。

②台车行走前，应查看场地周围，确认前后左右无人及障碍物后，再按照引导人员的指示信号作业，不可误触操作杆。