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三臂凿岩台车开挖作业工法
一、前言
随着我国经济的发展, 人民生活水平的提高, 国家对基础设施投入的不断加大,
以及国家对基础建设的施工标准(如环保要求、能耗要求、安全质量要求等)的不
断提高,在公路、铁路和水利水电工程施工中隧道比重将越来越大;在隧道开挖施
工中,传统的隧道施工工艺已不能满足国家对环保、低耗能、经济性和高安全质量
的要求,而三臂凿岩台车的施工工艺环境污染少,安全系数较高,成本低,消耗能
量少,比传统的隧道施工开挖工法有着显著的优势,是一种值得广泛推广,较为经
济、先进的施工工艺。 黔张常铁路项目部于 2016 年 6 月率先在黄家台隧道进口工作
面投入使用阿特拉斯·科普柯三臂液压凿岩台车。
常规的手持风动凿岩机钻眼在小断面、短隧道、围岩地质较差的施工条件下有
一定的优势 ; 而凿岩台车在大断面、 长隧道、 高类围岩的条件下 , 则具有钻进速度快 ,
机械化程度高 , 噪音空气污染少等优点。 对于成本控制 , 可以通过提高生产进度 , 提高
工人的操作水平以减少超欠挖等手段来降低成本。钻臂具备全方位平行保持功能和
精确的直接定位技术,超欠挖控制可以达到 11~15cm, 使其光爆效果远高于人工开
挖 , 能严格控制开挖质量,大大降低了喷射混凝土用量。操作人员在固定的操作台
上操作钻机,离掌子面有十几米远,且操作平台上面有安全顶棚保证人员安全,可
防止落石伤人,安全系数明显比人工风钻开挖高。凿岩台车开挖采用电力作动力,
不产生粉尘,对空气状况改变不大,清洁无污染,只有一定量的噪音,与风钻相比,
噪音比较小,操作人员可戴上防噪音弹性耳塞,可大大减少噪音对人体的伤害。
二、工法特点
从测量、钻眼、装药都可以通过三臂凿岩台车相关组件完成,较普通开挖台架
更为方便、快捷,可提高工作效率。
手持风动凿岩机钻眼钻杆定位方向靠人工控制不够准确 , 超欠挖控制达到
20~25cm, 其光爆效果低于台车开挖, 且钻臂具备全方位平行保持功能和精确的直接
定位技术,超欠挖控制可以达到 11~15cm, 使其光爆效果远高于人工开挖 , 能严格
控制开挖质量,大大降低了喷射混凝土用量。
人工风钻开挖,操作人员离掌子面比较近,仅几米远,风钻开挖时冲击振动岩
面,易造成隧道拱部产生落石,人员逃脱不及而受到伤害,甚至致死。人工风钻开
挖采用高压风做动力,风钻数量较多,对开挖面周围的空气污染很大。随着开挖的
进行,空气状态越来越差,风钻又产生高分贝的噪音,对施工人员的身体健康和施
工安全造成极大的威胁,可能导致矽肺病、 耳朵听力下降等疾病 ,甚至伤亡事故;
而使用三臂凿岩台车钻进时操作人员在固定的操作台上操作钻机,离掌子面有十几
米远,且操作平台上面有安全顶棚保证人员安全,可防止落石伤人,安全系数明显
比人工风钻开挖高。凿岩台车开挖采用电力作动力,不产生粉尘,对空气状况改变
不大,清洁无污染,只有一定量的噪音,与风钻相比,噪音比较小,操作人员可戴
上防噪音弹性耳塞,可大大减少噪音对人体的伤害。
在开挖的实际成本上凿岩台车与人工开挖基本持平,但是,从隧道实际 每开一
循环的开挖进尺上要比人工开挖长 , 时间节约 , 功效可提高 20 %左右,可节省大量机
械使用费、人工费、办公费等,且可大大减少电能源。
三、适用范围
凿岩台车在实际应用过程中,其光爆效果显著,但总体来说其适用范围更加倾
向于Ⅱ、Ⅲ级围岩的无拱架的全断面或台阶法开挖;Ⅳ、Ⅴ级围岩受进尺和变形限
制,很难体现出其光面爆破高效应用效果。凿岩台车在实际应用过程中单线断面隧
道配置 1 台凿岩台车,双线隧道台阶法或全断面法开挖配置 2 台凿岩台车。每台凿
岩台车每小时需用水 18 立方米,用电 200KW,采用 380V三相交流电,具体供电线
路,供水管道按相应台车数量统一配置。
四、工艺原理
根据新奥法施工原理,采用两台 Atl
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