崔孟豪 ，姬会福 ，惠延波 ，张中伟 ，崔玉明 ，宋 丹

（1.河南工业大学 机电工程学院, 河南 郑州 450001；2.江苏师范大学 机电工程学院, 江苏 徐州 221116；3.中铁工程装备集团有限公司专用设备研究院, 河南 郑州 450001）

0 引 言

目前，铁路、公路隧道、煤矿巷道等地下工程施工方法主要有钻爆法[1]、部分断面掘进机法[2]、全断面硬岩隧道掘进机法（TBM）[3-4]。部分断面掘进机法主要用于煤矿巷道等小型地下工程，且当岩石硬度超过100 MPa 时，无法有效掘进[5]。TBM 施工前准备周期较长，掘进设备依据施工地质条件专门定制，设备制造价格昂贵[6-7]。钻爆法对不同地质条件及施工环境均具有较好的适应性和通用性，且当待掘进隧道相对较短时，采用掘进机施工时经济成本高，故而钻爆法被广泛应用于隧道地下工程中[8-9]。然而，传统钻爆法需要储存和填充炸药，存在较高的安全隐患，爆破后形成的隧道断面易出现超欠挖，且施工掘进效率低，因此国内外学者对无炮掘进方法进行了研究，提出了水射流、粒子冲击破岩、钻涨法等新型破岩方式[10-13]，当开挖岩石硬度大于100 MPa 的隧道时，水射流辅助机械破岩时需要上百兆帕甚至更高的压力，对设备要求及使用环境要求较高，且需要配备专用水泵用来供水，对设备密封性要求高、能耗利用率低[14]。钻涨法[15]通过凿岩台车在隧道断面预先钻孔，然后利用涨裂器作用于所钻孔位，使岩石沿自由面涨裂，所形成的隧道断面具有质量好、不易超欠挖、安全性好等优点。

凿岩台车作为钻涨法破岩的关键机械设备之一，通过凿岩台车钻臂在隧道掘进工作面钻孔，而后采用涨裂器涨裂岩石断面。……