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1、京沈項目-高鐵大斷面隧道應(yīng)用三臂鑿巖臺車在Ⅳ級圍巖中臺階法施工工法2016年度參評三級工法高鐵大斷面隧道應(yīng)用三筆鑿巖臺車在IV級圍巖中臺階法施工工法高鐵大斷面隧道應(yīng)用三臂鑿巖臺車在IV級圍巖中臺階法施工工法（作者：京沈項目陳玉奎、湯春陽、李玉明、李旭陽、馬翼）1.前言目前公路隧道和鐵路隧道一樣，總的趨勢是向長大化和深層化發(fā)展。對于高速鐵路控制性工程——高速鐵路隧道，尤其是大斷面長大隧道，由于施工周期長，地質(zhì)情況復雜，施工環(huán)境惡劣等因素直接影響著投資回報周期，因此，大斷面長大隧道快速施工顯得尤為重要和關(guān)鍵。鉆爆法具有如下優(yōu)點:投資省、設(shè)備小巧，
2、并且能夠適應(yīng)各種不相同的地質(zhì)環(huán)境，而且快速、機動、靈活和適應(yīng)能力強。當前鉆爆法的發(fā)展方向為：加快開挖成洞的速度；增強應(yīng)變的能力，減少工程的成本；改良施工作業(yè)的環(huán)境條件及安全技術(shù)。當然，這中間最關(guān)鍵的就是要研究如何能夠提高隧道的機械化以及自動化水平；及加強隧道施工操作的標準化，減少施工環(huán)節(jié)中的資源浪費，從而可以加快進度，保證質(zhì)量，降低成本。隧道施工關(guān)鍵在于開挖。所謂人工鉆爆法，雖然成本較低，但是工人的勞動強度很大，施工的作業(yè)環(huán)境較惡劣，施工的效率也低；相比之下，三臂鑿巖臺車具有鉆孔耗時少、自動化程度高、施工較為安全、施工質(zhì)量高、較好的隧道開挖作
3、業(yè)工作環(huán)境、較高的施工作業(yè)機械化水平、鉆孔技術(shù)超前、以及可以很好地控制超欠挖等優(yōu)勢。三臂鑿巖臺車遠距離對大斷面軟巖施作超前小導管、系統(tǒng)錨桿、注漿等施工,能垂直上向鑿眼，施工質(zhì)量好,安全風險低。雖然多臂鑿巖臺車在開挖隧道過程中具有相當多優(yōu)勢，但是由于多個不合理因素的影響，比如：施工人員的素質(zhì)不高，施工管理水平較低，施工機械配套，多臂鑿巖臺車不能充分地發(fā)揮它的作用。多臂鑿巖臺車是較為先進的隧道鉆孔工具，但是因為施工單位較少對其進行研究，以致其在隧道開挖中的優(yōu)勢不能得到充分發(fā)揮，因此研究多臂鑿巖臺車在長大隧道中的成套施工方法顯得極為迫切和必要。中國
4、路橋承建京沈客專遼寧段TJ-1標三棱山隧道位于遼寧省朝陽市、阜新市境內(nèi)，隧道全長8888m。隧道進口位于北票市馬友營鄉(xiāng)東臺子村，與101國道相鄰。隧道進口起始里程為DK493+415，設(shè)計為縱坡為4.8‰的單面下坡，共承擔2930m的施工任務(wù)。其中開挖里程為DK493+880-918，圍巖等級為IV級，襯砌類型為IVa-2、IVa-1。該地段工程地質(zhì)情況為：凝灰?guī)r，局部夾凝灰質(zhì)砂頁巖，強至弱風化，灰色，凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育,巖體較破碎，塊石碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。隧道開挖斷面面積為147.03m2，其中三臂鑿巖臺車開挖上臺階斷面面積為
5、86m2，臺階高度7.53m，開挖寬度15.06m。2.工法特點2.1上臺階鉆眼施工中鑿巖臺車的鉆桿一旦定位后，因其定位迅速準確，鉆桿即可按水平或固定傾角推進，這與人工控制鉆桿推進相比，大大提高鉆孔質(zhì)量，減少超挖量。2.2液壓鑿巖臺車比風動鑿巖機的鑿巖速度快50%~120%，省去鉆孔時移動支架的時間，總體施2016年度參評三級工法高鐵大斷面隧道應(yīng)用三筆鑿巖臺車在IV級圍巖中臺階法施工工法工進度比人工開挖快，可以實現(xiàn)多孔同時推進，一次成多孔，大大減少上臺階鉆孔時間，同時有利于下臺階的跟進，更快的實現(xiàn)上臺階與下臺階平行作業(yè)，能夠有效的提高整體施工
6、速度。2.3三臂鑿巖臺車采用液壓作為動力，鉆孔過程中不產(chǎn)生粉塵，清潔無污染，與普通人工風鉆相比，噪音較小，同時操作人員在固定的平臺上操作鉆機，遠離掌子面，能大大減少噪音對操作工人的聽力損傷；操作平臺設(shè)有安全頂棚，可防止落石傷人和其他突發(fā)性危害，更有效地保證現(xiàn)場操作人員安全。3.適用范圍此工法適用于大斷面、長隧道臺階法開挖的隧道，在Ⅳ級及以上不穩(wěn)定圍巖條件下需采用有效的預(yù)加固措施。4.工藝原理4.1長大隧道采用鉆爆法進行開挖，由于IV級圍巖較破碎、開挖斷面較大，采用上下臺階法分部平行開挖，上臺階高度為7.53m，采用三臂鑿巖臺車進行上臺階開挖施
7、工，并聯(lián)合濕噴機進行快速支護來對圍巖進行加固，發(fā)揮圍巖承載能力。4.2三臂鑿巖臺車在鉆臂之間不發(fā)生干涉的條件下，優(yōu)化鑿巖鉆孔孔序，采用最快捷的鉆孔順序，利用鉆孔速度快、定位精度高，提高鉆孔的精度，通過鉆爆參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計進行光面爆破，有效縮短循環(huán)作業(yè)時間、加快作業(yè)效率、提高鉆爆精度減少超欠挖，減少對圍巖的損傷，同時也節(jié)約初期支護成本。4.3采用先進的濕噴機組進行快速初期支護作業(yè)，保持圍巖的自承狀態(tài)，使圍巖的受力條件不發(fā)生嚴重的應(yīng)力重分布，而且濕噴機作業(yè)效率高、回彈減少，減少回彈量又進一步保證了噴射到洞壁材料的質(zhì)量和減少。5.施工工藝流程及操作要
8、點5.1洞身臺階法開挖支護施工工藝流程圖洞身臺階法開挖支護流程圖參見圖5-12016年度參評三級工法高鐵大斷面隧道應(yīng)用三筆鑿巖臺車在IV級圍巖中臺階法施工工法圖5－
