隧道掘进机施工方案相关探讨

隧道掘进机施工方案相关探讨

发表时间：2016-09-06T17:17:42.583Z 来源：《基层建设》2015年9期作者：袁学伟

[导读] 隧道掘进机技术是一种集掘进、出渣运输和支护衬砌于一体，一次成洞的隧道掘进方法，它引领了隧洞开挖的全新时代，具有连续作业、施工速度快、环境污染小、安全优质等特点。

中铁十二局集团第三工程有限公司山西太原 03002

摘要：隧道掘进机技术是一种集掘进、出渣运输和支护衬砌于一体，一次成洞的隧道掘进方法，它引领了隧洞开挖的全新时代，具有连续作业、施工速度快、环境污染小、安全优质等特点。文章结合具体的工程项目，对隧道掘进机施工方案进行了分析，探讨，以供参考。

关键词：隧道；掘进机；施工

1工程概况

大寨站～大关站区间隧道设计起止里程为DK10+000～DK11+196.37，全长1196.37m，均为暗挖隧道。区间隧道基本全部位于风化的基岩层中，基底岩体主要为强至中风化薄至中厚层状泥质白云岩及石灰岩。根据地质勘查报告，将岩体分为Ⅳ、Ⅴ两个单位，对应岩体质量分类属Ⅳ、Ⅴ类，岩体完整性差或较差。Ⅳ级岩体完整性较好，地下水主要为岩溶裂隙水，全隧Ⅳ级岩体占总长度的41%，现场实测岩体抗压强度为66-80Mpa之间。

2隧道掘进机施工准备

2.1施工水电准备

（1）施工用电。掘进机额定电压为1140V电压，需将10KV电压通过专用变压器变压到1140V，提供掘进机使用。专用变压器至掘进机端低压线缆不宜大于500m。

（2）施工用水。掘进机处于工作状态时为降温和降尘，需使用高压水进行冷却和除尘，供水压不小于3Mpa，用水量不小于

80L/min。因此，需在竖井井口设置蓄水池，压力不够时可使用增压泵加压，保证掘进机正常工作需要。

2.2出碴设备

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，采用装载机、挖掘机等设备辅助进行出碴。隧道出碴与掌子面开挖同期进行，节省了时间。

2.3其它临时设施保证

竖井洞口设生产区和生活区，生产区包括变压器、空压机、隧道通风设施、吊装设备、临时存渣池、砂石料仓、搅拌机，钢筋加工场地、钢拱架加工场地、防水材料场地及其他材料堆放场地。各项生产生活设施布置条例有序，周边设置防护围挡，保证达到贵阳市和建设单位文明施工的要求。

2.4超前地质探测

结合地质勘查报告，并采用地质雷达与超前探孔相结合的方式对掌子面前方地质进行判断。采用瑞典MALA/ProEx型地质雷达对掌子面前方20m范围岩体进行探测，再补充结合超前钻探进行二次探测，确保洞内人员、机械设备的安全。

3隧道掘进机施工方案

3.1开挖原则

根据掘进机使用说明书，EBZ260悬臂式掘进机一次定位切割断面最大为31.4 m2，地铁马蹄形隧道断面钢支撑C、D单元接头处往上开挖断面面积为31.87 m3和32.81m3，基本能满足隧道开挖断面面积。渣土运输采用无轨运输，挖掘机、装载机配合，开挖结束后及时施做初期支护封闭开挖面，做好隧道监控量测，以监测结果及时调整支护参数和防水、衬砌施做时间。隧道掘进开挖遵循“短进尺、强支护、早封闭、勤量测、衬砌紧跟”的原则。

3.2掘进机的安装与调试

（1）根据地铁马蹄形隧道净空的特点，考虑将掘进机各系统之间拆解开，吊装至隧道横通道进行组装。拆卸工作由专人负责，按照使用说明书要求，拆卸成部件，各部螺丝、垫圈、销子等妥善保管，以防损坏或丢失；

（2）组装采用机械牵引起吊，按照使用说明进行组装。

（3）正式运行前需按照使用说明的要求进行必要的电、油、水等的检查，确保达到开机试车的条件，试运转须设专人指挥，非专业掘进机操作者，不得操作机器。

（4）机械试运转时，有关人员应密切注意各部位的声音、温度是否正常。试车时发现问题及时调整，确保设备、构件安装正常，保证机器正常工作。

3.3 EBZ260掘进机施工方法

3.3.1操作

掘进机操作司机必须由专门培训过的人员担任，其他人员不准随意操作。根据规范的操作动作按顺序启动掘进机的各项部件。操作顺序：油泵电机→开动第二运输机（若有，没有则略过此项）→开动第一运输机→ 开动星轮→ 开动截割头。

3.3.2掘进切割

悬臂式掘进机就位后，利用切割头上下、左右移动切割，切割出初步断面形状，若切割断面与实际所需的形状和尺寸有一定的差别，可进行二次整修，以满足断面尺寸要求。掘进机上下、左右切削范围见附图所示。

首先从掌子面底部水平切削出一条槽，向前移动掘进机再一次就位，就位后截割头采取自下而上、左右循环切削。在切削同时铲板部心轮将切削下来的碴装入第一运输机，第一运输机转运机体后方，采用挖掘机装载机将物料直接装入出碴车或直接运至竖井处。切削钻头从底部开挖到顶部完成后，进行二次修整以达到准确的设计断面。

当切割稍硬岩石时，可采用由下而上、左右切割的方法；不管采用何种方法，悬臂式掘进机的岩体切削方式是始终是从下而上，再按S型或Z型左右循环向上的截割路线逐级截割以上部分；当遇有硬岩时，不应勉强切割，对有部分露头硬石时，应首先切割其周围部分，使

其坠落。对大块坠落体，在采取适当的方法处理后再装载；当掘柱窝时，应当将铲板降低至最低位置向下掘，且需人工对柱窝进行清理。

图1 悬臂式掘进机施工示意图

3.3.3喷雾

在掘进作业时控制粉尘是非常重要的，确保洞内通风设施正常工作，同时打开掘进机内、外喷雾系统，开始喷雾灰尘，以减少烟尘污染，文明施工。

3.4掘进施工后支护方案

掘进机在掌子面掘进完成后，支护工班按照设计支护方式进行初期支护钢筋网片、锚杆、钢支撑、连接钢筋、超前注浆小导管、喷射混凝土作业等的施做，支护施工完成后继续进行掘进机开挖、运渣作业，如此循环施工。

初支封闭成环一定距离后，衬砌工班按照设计衬砌类型进行仰拱填充和二次衬砌施工，确保隧道各工序均衡施工，保证洞内施工作业安全。

3.5洞内其他辅助设施布置

3.5.1施工用水电

因掘进机作业使用1140V高压，一台掘进机需架设一台专属变压器（其输出电压为1140V）。在隧道内铺设一条掘进机专用电缆，挂设在隧道初支边墙部位。

掘进机作业时内、外喷雾系统每分钟需消耗不小于80L水，水压为2.5-3MPa。竖井井深约30m，自来水压力为0.7公斤，正常水压约为0.37MPa，无法满足掘进机喷雾要求，需加设增加泵加压后再通过高压水管接入掘进机水系统中。

3.5.2通风设施

采用管道压入式通风，根据竖井施工特点，洞口设一台大功率轴流式通风机，在横通道与主洞交叉口处分别设立通风岔口分别向四个掌子面分流，若掌子面距离较长时可在中间增设局扇进行加强。按照相关规范规定，风管均采用大口径防火风带。施工过程中加强通风管理，确保施工通风达到预期效果。

3.5.3照明设施

隧道洞内施工用电线路按有关规范要求，采用“三相五线制”，照明必须设照明专用线，照明用电线路距地面高度不低于2.5m，线路间的距离为10cm，隧道照明保证灯光充足、均匀，不得耀眼。运输道路未成洞地段每隔5m，成洞地段每隔8m，装设60瓦节能电灯一个；漏水地段用防水灯头和灯罩；设专人检修用电线路，防止漏电。施工照明线路架设采用L50*4角钢竖向设置在洞壁上。

3.5.4抽排水设施

开挖施工期间，加强基坑内排水，在竖井内设排水沟和集水井。本区间暗挖隧道竖井段为单坡，逆坡开挖时，掌子面处设置一小型抽水泵，将掌子面中心处的积水抽至后方的泵站（根据开挖进尺，每100米设置一个泵站，然后泵站排水系统排至竖井口。

结束语

综上所述，经过对施工方案的合理优化，隧道掘进机施工顺利完成，保证了项目的整体质量。从长远来看，隧道掘进机适用地层范围越来越广，对于促进隧道工程的开展有重要意义。

参考文献：

[1]张镜剑，傅冰骏.隧道掘进机在我国应用的进展[J].岩石力学与工程学报，2007，26（2）：226.