王勇 蔣松余

四川省交通建設集團股份有限公司，中國·四川 成都 610000

1 引言

為確保隧道施工安全、質量以及施工工人的職業(yè)健康，加快隧道施工進度，在隧道施工中逐漸減少人工開挖，開始采用三臂鑿巖臺車進行大斷面施工[1]。三臂鑿巖臺車是目前隧道鉆爆技術的先進設備，尤其是針對硬質巖隧道具有應用價值。論文依托沿江宜金高速公路錦屏隧道工程，重點研究全電腦三臂鑿巖臺車在玄武巖段落開挖掘進中的應用技術，以期達到提高炮孔鉆眼精度，提升循環(huán)進尺等目的[2]。

2 工程概況

錦屏隧道是沿江宜金高速公路全線最長隧道，左線全長9.93km，右線全長9.92km，屬特長隧道。沿江XJ9合同段項目部負責錦屏隧道（金陽端）施工，左線長度5.27km，右線長度5.261km，圍巖以玄武巖為主，III、IV級圍巖占比達95.8%。該隧道右洞采用ZYS113全電腦三臂鑿巖臺車開挖，在大幅提升每循環(huán)進尺及縮短鉆孔時間的同時，可以有效地控制炮孔鉆眼的精度從而提高光面爆破效果。

3 近期隧道數據對比

傳統(tǒng)人工風鉆開挖，開挖深度約3.0m，鉆眼時間4.0～4.5h，參與施工17人，超欠挖難以保證，導致下一步噴射混凝土用量遠超設計方量。

三臂鑿巖臺車開挖深度3.5～4.3m，鉆眼時間2～2.5h，參與施工2人，且超欠挖可控制在10～15cm，同時減少了噴射混凝土用量，節(jié)約成本，方便了后期防水板的鋪設以及二襯混凝土的澆筑。

且從最近的36個循環(huán)中，全電腦三臂鑿巖臺車采用4.5m長鉆桿，總開挖10501m3，超挖總量745m3，占總方量7.1%，欠挖總量99.88m3，占總方量的0.95%。炸藥使用10920kg，雷管4825發(fā)，平均每循環(huán)134發(fā)，導爆索35000m，連接線35000m。易損件損失鉆頭、鉆桿、鎖緊扣、導向塊、釬尾、油等價值26563.4元，平均每循環(huán)易損件損失738元。

平均每循環(huán)進尺4.3m，開挖量290m3，超挖量20m3，欠挖量2.77m3，鉆孔數162個，鉆孔長度565m，炸藥使用303kg，雷管134發(fā)。

由以上數據可看出無論從進尺、鉆眼時間、施工人員，還是控制噴射混凝土用量上，機械開挖各方面都優(yōu)于傳統(tǒng)人工開挖。

4 安全管理

傳統(tǒng)人工開挖臺車貼近掌子面，施工人員安全難以保障，在圍巖較差的隧道易發(fā)生掉塊、坍塌等危險砸傷作業(yè)人員[3]。而三臂鑿巖臺車操作時距離掌子面超過10m，避免了傳統(tǒng)作業(yè)因風鉆開挖時沖擊振動巖面，產生落石造成人員傷害的風險，同時較大程度地減少了噪聲和揚塵，有利于職業(yè)健康保護。

5 環(huán)境保護

傳統(tǒng)人工風鉆開挖采用高壓風做動力，由于風鉆孔數較多（平均155孔），對開挖面周圍的空氣污染大；風鉆產生噪音分貝較高，對施工人員的身體健康以及施工安全造成極大危險，且長期從事該類工作可能導致塵肺病、聽力下降甚至失聰等疾病。

三臂鑿巖臺車采用電力作為動力，對空氣狀況改變較小，清潔無污染，與風鉆相比噪聲較小，可大大減少噪聲對人體的危害。

6 三臂鑿巖臺車工作原理以及相關參數

根據新奧法施工的原理，ZYS113三臂鑿巖臺車進行隧道開挖掘進，利用光面爆破一次性開挖，盡量減少對圍巖的擾動，通過掌子面圍巖情況動態(tài)調整光面爆破參數，保證開挖整體成型效果最優(yōu)，進尺最大化，達到隧道施工光面爆破高效應用。

三臂鑿巖臺車主要工作流程：測量放線→臺車就位→輔助準備工作→炮孔定位→臺車鉆眼→移除臺車→裝藥臺架就位→清孔、裝藥、爆破→通風排險。

6.1 測量放線

現場測量員提前將隧道水平方向參數、垂直方向參數、掌子面輪廓參數以及設計的炮孔圖同步到臺車電腦中。

設計炮孔參數：對于圍巖出現變化的巖層提前準備好輪廓圖和跑眼圖，并及時修改鉆爆方案。

6.2 臺車就位

工作前檢查泵、空壓機正常；并檢查管路、接頭等有無漏油、漏水和漏氣現象。將臺車停到掌子面時，應盡量位于隧道中心線，待臺車開至鉆臂末端離掌子面約為1.5～2m處時，放下支腿，輕微動作臂架，觀察整機的搖晃程度，調整前后支腿的高度。

6.3 輔助準備工作臺車鉆眼

臺車就位后，嚴格按著爆破設計進行鉆孔。鉆眼順序：底板眼—周邊眼—輔助眼—掏槽眼。在靠近設備的三個靶點安裝定位標靶，標靶安裝應緊固牢靠，螺釘底面緊貼預埋件。在鉆孔前需要明確鉆孔類型，對于不同的鉆臂可配置不同參數。

鉆孔后若需要進行錨桿支護，可在鉆孔完畢后打錨桿孔，由于打錨桿孔時臂架擺動幅度較大，應避免碰到拱璧與其他鉆臂，盡量收攏臂架，保持臂架與臺車車身的平行。鉆孔完成后收水管電纜時應先拆卸外接水電的連接處，再通過水管電纜收回按鈕，邊行走邊收水管卷筒，整個過程中操作手與指揮人員必須使用對講機實時溝通，避讓障礙物，防止由于車速過快導致設備后車輪傾軋水管電纜。

6.4 炮孔定位、鉆眼、清孔、裝藥、爆破

周邊眼的裝藥量要嚴格按照爆破設計方案執(zhí)行，嚴禁多裝和少裝，應該確保裝藥的質量，必須用跑棍送至指定位置，同時炮孔要做好封堵。為便于三臂鑿巖臺車操作區(qū)域快捷，應遵循“分段位、分區(qū)域”“先底板、再拱部”“先周邊、再中間”的方式。

7 結語

要實現隧道快速開挖，主要需解決如何縮短施工工序的作業(yè)時間和工序間的銜接時間。因此，必須選擇配套作業(yè)的施工機械，提高配套作業(yè)的整體效率，減少工序。

ZYS113三臂鑿巖臺車在本工程的應用，縮短了鉆孔時間，較好地實現了隧道的快速開挖，降低了成本，也對現場施工人員的安全提供了保障。