铣挖机在小断面隧洞中的应用

铣挖机在小断面隧洞中的应用

陈彬1   ,陈川2

四川水发建设有限公司，四川 资阳 641399

摘要：本文结合工程实例，介绍了铣挖机在小断面隧洞开挖中面对各种施工难点铣挖机开挖所凸显的优势，以及铣挖机的施工方法和施工过程中注意事项，与带来各种效益的分析，并阐述了施工作业中安全保障措施和安全防护，。可供类似工程参考。

关键词：隧洞；铣挖机；隧洞开挖

中图分类号：R197.322文献标识码：A

0引言

小井沟支渠工程中隧洞均为特小断面（断面积均小于10㎡），且数量较多（21个），按照工程招标要求采用非爆破开挖方式，为保证隧洞施工进度及成本控制，充分分析了隧洞岩层岩性类别及洞内施工操作空间限制，选择最优施工机械设备。本文结合小井沟支渠工程隧洞开挖为例，详细分析了铣挖机在小断面隧洞中的应用和优点。

1工程简介及技术要求和施工难点

1.1工程简介

小井沟支渠工程线路总长计48.594km，其中隧洞21座，总长6.104km。根据设计提供的地质报告和现场实际情况来看，该地属侏罗系上下沙溪庙组、遂宁、蓬莱镇组地层，多呈浅～中切割丘陵地形，部分区域属白垩系窝头山组地层，多构成呈丘陵高地。沿线无断层分布，岩层产状平缓，完整连续，单斜状，明渠多傍山（田）及沿山丘斜坡或顶部经过，坡度多数较平缓，地形坡度普遍小于40°，覆盖层一般不厚，自然边坡总体稳定，缓坡及斜坡地段无滑坡、崩塌等不良物理地质作用，陡坡陡崖及深切沟谷地段存在小方量的崩塌落石现象。隧洞围岩以IV类、V类粉砂质泥岩和砂岩为主；粉砂质泥岩与砂岩层间结合力差，且粉砂质泥岩遇水易软化，失水易开裂崩解。

1.2技术要求

（1）由于本工程沿线民房较多，根据招标文件要求，采取非爆破开挖方式，防止或缩小对周边已有建筑物的影响。

（2）隧洞开挖尺寸分为四种：①2.82m*2.95m、②3.02m*3.01m、③3.32*3.1m、④3.48*3.13m，城门洞型隧洞，要求隧洞顶板及两侧边墙基本平整并在底板两侧设置排水沟，保证洞内排水通畅。

（3）施工原则：短进尺、强支护、紧封闭、勤量测。

1.3施工难点

（1）开挖过程中需注意对隧洞围岩及周围建筑物的扰动，防止扰动过大致使围岩结构松动、完整性降低，从而导致隧洞塌方和周围建筑物震裂。

（2）隧洞围岩以IV类、V类粉砂质泥岩和砂岩为主，岩层遇水易软化，失水易开裂崩解，对超欠挖控制难度大。

（3）部分隧洞位于鱼塘和农田下方散渗严重，洞内排水措施增加，临时支护强度加大，开挖强度降低。

（4）由于均为特小断面，多数隧洞长度在200米左右，少部分隧洞长度达500米以上，作业空间有限，施工进尺缓慢。

2隧洞施工

2.1铣挖机施工方法

结合本工程隧洞的岩层情况和断面尺寸，为确保安全的可靠性和开挖轮廓的平整性，本工程采用自下而上、由外向内的方式进行开挖，每一循环开挖深度控制在0.7～1.0m左右，以便测量人员控制隧洞轴线或进行临时支护、出渣，在开挖过程中铣挖机动力线由专人负责确保电缆不被机械压伤。

2.2测量控制

隧洞开挖进尺在10m以内时，使用全站仪对开挖轮廓线控制。开挖前由测量人员在作业面进行开挖轮廓线的放样，以便铣挖机进行隧洞开挖。每个循环作业完成后，再进行开挖断面的复测，检查开挖断面符合设计要求后，才能够进行下一步施工工序。

当隧洞进尺10m以上时，采用红外线激光指向仪控制开挖轮廓节点，再由现场施工人员根据指向仪红外线点使用自喷漆勾绘出开挖轮廓线，测量人员根据现场施工情况不定期对指向仪践行复核和校正。

2.3掘进作业

根据铣挖机性能参数，计划每个循环开挖进尺0.7～1.0m左右，每个循环结束后洞内通风散烟的同时边进行出渣作业，出渣结束后由施工员根据红外线指向仪检查隧洞轴线、开挖断面、超欠挖等情况，并指挥铣挖机或人工对隧洞轮廓精修以满主设计要求。每一循环前，铣挖机在掌子面进行全断面铣挖作业，先开挖出隧洞轮廓，然后自下而上、由外向内进行开挖，每个循环1.0m左右，每天5个循环，进尺5.0m米左右。

2.5通风除尘

本工程隧洞长度大部分在200米左右，通风难度较小，洞内烟尘主要有铣挖机铣挖头作业时产生的粉尘、挖机破碎作业产生的油烟及锚杆施工及喷射混凝土产生的粉尘。为减少对作业人员健康的危害，在洞口部位安装一台22KW轴流式通风机，通风管采用Φ300mm柔性风袋，利用隧洞肩部锚杆或预埋螺栓固定，沿洞身肩部安装至开挖工作面附近机械操作手一侧。为减少粉尘对施工人员带来的危害，采用洞外安装轴流风机配合铣挖机自带喷水泵使用，洞内施工作业人员佩戴防尘口罩及耳塞，尽量降低粉尘对施工人员的危害。洞口安装喷雾防尘系统降低洞内排出的烟尘，减少大气污染。

2.6出渣

隧洞出渣利用铣挖机自带的扒渣机收集洞渣通过机械自身传送装置运至尾部并卸入运渣车内，再由运渣车运渣至业主指定渣场，渣场由ZL50装载机平场。各隧洞口附件设置临时弃渣场，隧洞开挖完成后再将弃渣全部转运至业主指定弃渣场。

3效益分析

3.1技术效益

铣挖机开挖在隧洞施工中充分发挥了机械开挖的优点，减少传统破碎锤开挖方法对隧洞岩体和已支护拱架的扰动，避免震动造成的岩石结构松动，不易造成大面积塌方，施工安全的可靠性得到保障；同时对隧洞的超挖得到了有效控制，可为今后类似工程提供了相关经验。

3.2经济效益

采用铣挖机开挖的方式，在隧洞超挖控制中效果良好，大大的提高了隧洞回填材料的节约，同时对进度的控制取得了良好的效果，从而为工程施工在很大方面节约了时间成本。

3.3社会效益

该施工方法的采用不仅为公司节约了成本，同时从根本上解决了业主方合同要求的，“采取非爆破开挖方式，避免或减少对周围已有建筑物的影响。”而且在安全与质量的控制上取得明显改善，得到参见各方的认可和好评。

4铣挖机注意事项

在铣挖机施工时，铣挖机头和基座容易损坏和磨损，为了保证铣挖机的正常施工，施工时应注意以下问题：

（1）每施工循环结束后应检查铣挖刀磨损情况。如果铣挖刀刀头（高强度合金齿）已经磨损，必须更换后使用，避免造成机械损坏。

（2）应不定期检查铣挖刀支座磨损情况，若发现磨损严重或支座不能固定时，及时更换铣挖刀支座或磨损套筒。

（3）使用前应检查铣挖各部位固定螺栓是否牢固。

（4）检查油管接口以及其他接口的紧固情况，是否有漏油现象发生。

5安全保障措施和安全防护

5.1安全保障措施

（1）建立建全岗位责任制的安全生产逐级负责。

（2）坚持对操作人员安全学习和教育培训。

（3）编制详细的安全操作规程、细则、制度及切实可行的安全技术措施，分发至班组，组织逐条落实。

（4）请制作厂家现场指导及专业培训过，并持有相关部门签发的合格证和操作证上岗。

（5）定期或不定期的进行安全检查，要及时发现和解决不安全的隐患和状态。

5.2洞内施工安全防护

（1）严格按照小井沟水利工程支渠工程隧洞设计图纸进行围岩支护。

（2）施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规程》TGJ46-2012规定执行。

（3）确保相关必需的劳动保护用品、安全设备及设施齐全，满足安全生产的需要。

（4）做好日常安全检查，发现安全隐患，要及时整改。

（5）现场施工人员及现场安全员定时或不定时对洞内安全检查，避免发生安全事件。

6结语

随着技术的发展，隧洞开挖的方式方法变得多样化。结合本工程铣挖机实际使用情况来看，铣挖机在围岩较软弱的隧洞施工中，对岩体扰动较小，工作噪音小，安全性高，超欠挖控制精度高，进尺效果理想；这种开挖方法可以在今后的施工过程中累积经验，规范施工工艺，从而获得更好的应用价值。综上所诉，该方法可适用于散体状强风化，全风化有水无水岩层，及局部碎块状风化岩层等围岩较软的隧洞开挖。

参考文献

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[2]艾振喜.新设备-铣挖机在隧道施工中的应用[J].房地产导刊，2013，25：130.

[3]王军团.铣挖机在软弱围岩隧道施工中的应用[J].建筑发展导向（上），2018，17：1-3.