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隧道铣挖法施工技术

2019-06-01高伟强

智富时代 2019年4期
关键词:隧洞挖掘机炸药

高伟强

【摘 要】ABH隧洞出口项目D段公路隧道位于新疆维吾尔自治区博尔塔拉蒙古族自治州精河县境内,主要承担艾比湖流域生态环境保护工程输水隧洞工程出口端施工对外交通运输任务,ABH隧洞出口D段公路隧道段原设计为路基挖方,因挖方后边坡高度较高,为保证行车安全,此段设计变更为隧道。因此段隧道原为路基挖方段,岩质较软,为保证施工质量、确保施工安全、加快施工进度,决定D段公路隧道进口采用铣挖法施工,出口采用新奥法施工。铣挖法所需施工人员较少,且因隧道地质为软质围岩,用銑挖法施工时进度较快,而且铣挖法可控制好开挖面精度,解决隧道超欠挖问题。本文主要介绍了隧道铣挖法的施工技术,并对其施工过程进行了详细解释。

【关键词】铣挖法施工技术

一、工程概况

ABH隧洞出口项目D段公路隧道位于新疆维吾尔自治区博尔塔拉蒙古族自治州精河县境内,隧道全长322米,围岩等级全部为Ⅴ级围岩。隧道所在区域出露基岩主要为第三系(N2)砂质粘土岩,表层全风化,不规则分布有小型落水洞,局部有角砾岩,泥钙质胶结,坚硬。ABH隧洞出口D段公路隧道段原设计为路基挖方,因挖方后边坡高度较高,为保证行车安全,此段设计变更为隧道。为确保艾比湖流域生态环境保护工程输水隧洞工程出口端TBM按期进场,隧道施工同时从进口、出口进行施工。进口采用铣挖法施工,出口采用新奥法施工。

二、铣挖法施工的选择

ABH隧洞出口D段公路隧道进口围岩自稳性差,因围岩风化严重,碎块掉落,容易发生安全隐患,所以为确保施工质量、保证施工安全、提高施工进度,减少施工过程中对围岩的破坏,经过各种方案比对后,决定采用铣挖法施工,铣挖机选用横向铣挖机。通过横向铣挖机的头部钻头强有力的、快速转动的性能铣挖隧道掌子面围岩,因是机械操作,按照测量放线的隧道轮廓线可以精准控制开挖,既可减少隧道超欠挖问题,又减少了因爆破作业带来的对围岩的影响,而且不用工人打风枪钻眼,降低了施工劳动强度,提高了施工安全性。

三、铣挖法施工机械人员的选择

铣挖法的核心施工机械为铣挖机,铣挖机可安装在任意型号的液压挖掘机上,可以有效代替挖掘机的其他常规配置。铣挖机主要分为横向和纵向两种, 可分别装配在液压挖掘机上使用。

ABH隧洞出口D段公路隧道为单洞双线隧道,根据隧道断面大小、隧道围岩情况及出渣距离等,选用了横向铣挖机安装在了日立360挖掘机上。铣挖机利用挖掘机的轴承和销子进行连接。

因采用铣挖法施工,隧道开挖过程中不需要风枪工及爆破工,仅需指挥人员1名,安全员1名,挖掘机司机2人,自卸车司机2人,装载机司机1人,总共7人。相较于新奥法施工节省了大量人员投入。

四、铣挖法施工步骤

1.施工工艺。施工准备(校核中腰线、标定轮廓线)→铣挖→洞内出渣→初期支护→(下一个循环)

2.放样布点。开挖前用全站仪、钢卷尺等准确绘出开挖轮廓线,控制好开挖精度。

3.开挖。本隧道进口使用铣挖法预留核心土法进行的施工,这样可以确保隧道围岩的稳定,有助于隧道的下一步施工。铣挖机在开挖时需要先围绕预留核心土周边进行开挖,然后向四周扩散开挖,开挖时铣挖机要从下往上施工。在开挖的过程中,可能会存在部分位置铣挖机开挖不到位的情况,这时,可预留一小部分采用风镐或单钩挖掘机进行凿除,确保初期支护位置不受影响。

4.出渣作业。铣挖机作业时,大量隧道弃渣堆积在掌子面,会影响到铣挖机的施工。这时,需要铣挖机后退到安全位置,由装载机配合自卸车进行出渣作业。出渣后,再由铣挖机上前进行开挖施工。

5.支护。铣挖法施工位置围岩岩质较软,围岩稳定性差,因此需要及早施做支护系统。开挖完成后要对开挖部位进行初次喷射混凝土封闭,然后及时施工拱架、锚杆、钢筋网片等,最后进行二次喷射混凝土,彻底封闭开挖段围岩。

五、铣挖法施工特点

1.铣挖法应用广泛。铣挖法可在风化岩、砂质粘土岩、凝灰质砂岩等软弱围岩隧道使用,开挖速度可达25~40m3/h(不同围岩开挖速度会有不同)。铣挖法还可以铣挖不含钢筋或者钢筋含量较少的混凝土,将铣挖机装在300吨挖掘机上的时候,可以很容易的铣挖钢筋混凝土(钢筋直径30mm以下)。

2.噪音低、振动小。铣挖机施工时静音效果相对较好,可在某些对施工噪音限制的地方如医院、学校、居民聚居区等代替爆破施工,满足施工周边环境要求,不因施工造成噪音污染。

3.铣挖机精确施工。铣挖机可以根据测量放线的隧道轮廓线精准控制开挖,解决开挖过程中经常遇见的超欠挖问题,既避免了因超欠挖引起的返工问题,又减少了因超欠挖引发的成本增加的问题。

4.提高了施工安全性。在隧道开挖过程中,用铣挖机取代了人工打风枪,放炸药爆破的过程。减少了掌子面施工人数,避免了因使用炸药造成的炸药领用、炸药保存、炸药运输、炸药使用等各个环节有可能造成安全事故,极大了提高了隧道施工的安全。

5.铣挖机的便利性。铣挖机结构简单,使用方便,可以安装在所有液压挖掘机上。

6.节约成本。使用铣挖法施工可以减少隧道开挖的施工人员,节约施工人工成本,又免除了购买炸药、保存炸药、运输炸药的施工成本,铣挖机只用安装在一台自有或租赁的挖掘机上即可使用,因此会节约施工单位的施工成本。

六、结束语

文章介绍了ABH隧洞出口项目D段公路隧道进口的铣挖法施工工艺,简述了隧道铣挖法施工步骤及机械人员配置,并对铣挖法的应用范围及施工特点进行了描述。如何根据隧道围岩情况选择正确的开挖方法和合理的施工工艺对隧道施工起到至关重要的作用,铣挖法的施工可以保证施工质量,提高施工进度,保障施工安全,对隧道工程的顺利展开能够起到积极的推动作用。选定铣挖法施工后,需根据隧道围岩及断面大小选择正确的铣挖机械,可确保隧道铣挖法的顺利实施,满足隧道施工需求。

【参考文献】

[1]王军团. 铣挖机在软弱围岩隧道施工中的应用[D]. 中铁隧道集团四处有限公司, 2018.

[2]谭龙金. 监控量测技术在图云关隧道施工中的应用[D]. 贵州大学, 2009.

[3]李占林 刘莹 郜念. 铣挖机在硬质泥岩区间隧道中的应用[D]. 中铁隆工程集团有限公司, 2018.

[4]张立敏. 弱质围岩大断面特长公路隧道三台阶法施工实践[D]. 内蒙古公路与运输, 2015.

[5]董亮亮. 大断面黄土隧道施工方法[D]. 甘肃万泰建设工程有限公司, 2016.

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