CN111577311A - 一种软岩隧洞中悬臂式掘进机施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于基础设施工程技术的施工领域，涉及一种软岩隧洞中悬臂式掘进机施工工艺。本发明总结针对软岩隧洞开挖技术；施工工过程通过对掘进机操作及断面控制方法的研究，通过对软岩隧洞施工的研究，将其应用到工程实际中，结合工程自身特点以及工程施工技术和质量要求，通过现场施工工艺改进及优化，逐步达到安全高效的施工目的。
Description
技术领域
本发明属于基础设施工程技术的施工领域，涉及一种软岩隧洞中悬臂式掘进机施工工艺。
背景技术
目前在水利水电工程施工过程中涉及大量的引水隧洞施工，目前我国多数采用钻爆法进行施工。软岩隧洞中，弱风化夹强风化，岩体破碎，受地质构造影响，节理裂隙发育，多张开有泥，有软弱夹层和顺层错动带，有大量临空切割体，地下水活动中等到强烈，加速岩体风化和降低结构面抗剪强度，洞线与结构面夹角大于30°，岩层倾角小于30°。对于软岩隧洞此类现象，若按传统的钻爆开挖方法施工，则开挖过程中的塌方、掉块现象将成为常态，并存在严重的安全和质量隐患，同时也增加资源浪费，大大增加施工成本且无法满足工期要求。
发明内容
为解决现有技术的问题，本发明提供了一种软岩隧洞中悬臂式掘进机施工工艺。总结针对软岩隧洞开挖技术；施工工过程通过对掘进机操作及断面控制方法的研究，通过对软岩隧洞施工的研究，将其应用到工程实际中，结合工程自身特点以及工程施工技术和质量要求，通过现场施工工艺改进及优化，逐步达到安全高效的施工目的。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种软岩隧洞中悬臂式掘进机施工工艺，包括如下步骤：
(1)掘进机开挖：
掘进机准备：首先对悬臂式掘进机、第二运输机、激光指向仪、通风机、场地进行表面清理；做好场平工作，保证激光指向仪定位准确、悬臂式掘进机掘进有良好的施工环境；
安装激光指向仪：本方法主要使用3个激光指向仪，其中2个安装在两侧边墙起拱处，1个安装在拱顶位置；
风机安装：激光指向仪安装固定牢固后，利用测量仪器测量激光指向仪激光中心线的位置和方向；同步实施风机额安装与调试；
掘进机调试：悬臂式掘进机及第二运输机就位、调试；
掘进开挖：使用悬臂式掘进机的截割头向前截割出一个探洞，作为扩挖至设计线的凌空面，当截割时，应将铲尖与底板压接，用于防止机体的振动；利用截割头上下、左右移动截割，可截割出初步断面形状，如此截割断面与实际所需要的形状和尺寸有一定的差别，可进行二次修整，以达到断面尺寸的要求；
当截割较软的岩石时，采用左右循环向上的截割方法；
当截割稍硬岩石时，采用由下而上左右截割的方法；
当遇有硬岩时，不应勉强截割，对有部分露头硬石时，首先截割其周围部分，使其坠落；
在后续掘进过程中，使用悬臂式掘进机的截割头自下而上、自左至右地截割岩石，使用悬臂式掘进机的星形铲板将截割下来的岩石运送至第一运输机，通过第一运输机将截割下来的岩石运至悬臂式掘进机的尾部，使截割下来的岩石进入第二运输机，通过第二运输机将岩石置于运输车辆里，然后使用运输车辆将岩石运出洞外；
钢尺量测与开挖面修整：用钢尺量测激光指向仪中心线与开挖设计线之间的距离，若截割断面与开挖设计线的形状和尺寸有差别，则进行修整，直到达到截割断面尺寸的要求；
(2)出渣：
掘进机在掘进过程中，截割部截割岩石后，由星形铲板通过第一运输机把石渣运至掘进机尾部，5t农用车在此等候和跟进，洞渣直接卸于车厢里，然后5t农用车将渣运出洞外；
(3)安全检查：
开挖出渣完成后安全人员进入洞内进行安全检查，对发现的挂渣、险石等进行处理，对由于地质原因形成的塌方，立即报告主管人员，确定处理方法：
(4)安全处理
对于围岩较为破碎的洞段，经安全人员检查，立即进行混凝土喷射和锚杆、挂网等支护，以保证洞室稳定安全，并根据情况按“新奥法”支护方法及时进行支护施工：
(5)安全观测：
开挖支护之后，对开挖面附近洞壁应加强安全检查，并按照设计及时进行岩石收敛观测，保证围岩的稳定。对远离掌子面的已开挖洞壁也应进行安全检查，布设岩石变形观测仪器，派专人进行安全监测和资料分析，发现异常情况立即发出警告，通知施工人员撤离现场，同时采取必要的处理措施。如果在已进行设计喷锚支护情况下，仍存在围岩不稳定的情况，采用钢支撑进行加强支护，确保洞身、人身及设备安全；
在断面控制中，测量仪器为莱卡TS06 1335701全站仪。
激光指向仪包括激光指向仪一、激光指向仪二、激光指向仪三，其中激光指向仪一、激光指向仪二安装在开挖设计线的两侧边墙起拱处，激光指向仪三安装在开挖设计线的拱顶位置。
激光指向仪的激光束中心距开挖设计线距离为25cm。
与现有技术相比，发明的有益效果是：
(1)采用悬臂式掘进机进行隧洞开挖施工，有效减少了对围岩的扰动，避免了对围岩的破坏，保证了安全和质量。
(2)采用激光指向仪控制开挖设计线，实现了开挖过程中的全程监控，有效地减少了超挖和避免了欠挖。
(3)缩短了施工周期、提高了施工效率、减少了人员投入、节约了投资成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是本发明中悬臂式掘进机开挖顺序图。
图2是本发明中激光指向仪安装位置图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明,实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。
请参阅图1-2所示的一种软岩隧洞中悬臂式掘进机施工工艺，包括如下步骤：
(1)掘进机开挖：
掘进机准备：首先对悬臂式掘进机、第二运输机、激光指向仪、通风机、场地进行表面清理；做好场平工作，保证激光指向仪定位准确、悬臂式掘进机掘进有良好的施工环境；
安装激光指向仪：本方法主要使用3个激光指向仪，其中2个安装在两侧边墙起拱处，1个安装在拱顶位置；
风机安装：激光指向仪安装固定牢固后，利用测量仪器测量激光指向仪激光中心线的位置和方向；同步实施风机额安装与调试；
掘进机调试：悬臂式掘进机及第二运输机就位、调试；
掘进开挖：使用悬臂式掘进机的截割头向前截割出一个探洞，作为扩挖至设计线的凌空面，当截割时，应将铲尖与底板压接，用于防止机体的振动；利用截割头上下、左右移动截割，可截割出初步断面形状，如此截割断面与实际所需要的形状和尺寸有一定的差别，可进行二次修整，以达到断面尺寸的要求；
当截割较软的岩石时，采用左右循环向上的截割方法；
当截割稍硬岩石时，采用由下而上左右截割的方法；
当遇有硬岩时，不应勉强截割，对有部分露头硬石时，首先截割其周围部分，使其坠落；
在后续掘进过程中，使用悬臂式掘进机的截割头自下而上、自左至右地截割岩石，使用悬臂式掘进机的星形铲板将截割下来的岩石运送至第一运输机，通过第一运输机将截割下来的岩石运至悬臂式掘进机的尾部，使截割下来的岩石进入第二运输机，通过第二运输机将岩石置于运输车辆里，然后使用运输车辆将岩石运出洞外；
钢尺量测与开挖面修整：用钢尺量测激光指向仪中心线与开挖设计线之间的距离，若截割断面与开挖设计线的形状和尺寸有差别，则进行修整，直到达到截割断面尺寸的要求。
(2)根据隧洞工程的实际情况和相关施工经验，隧洞内每350米设置一个错车道21，选择在Ⅳ类围岩完整性好的部位设置错车道，错车道21设计长度15米，两端由原断面渐变至新标准断面，施工中可根据围岩情况适当合理调整错车道间距，错车道设置在隧洞的左侧，能满足汽车错车为准，为确保施工安全，错车道要做好初期支护工作。错车道支护施工主要包括：系统锚杆、挂钢筋网、喷射混凝土等；
(3)喷雾：
在掘进时如何控制粉尘是非常重要的。截割头外喷雾控制阀位于司机的右后侧，在操作台与电控箱之间，当开始掘进时应开此阀，使截割头处喷雾，其水量可控制；其外喷雾喷嘴位于截割头后部和机器两侧；
另外，当欲进行截割头内喷雾时，打开控制阀，即实现截割头的内喷雾。但应注意不能单一的只使用内喷雾，而必须内、外喷雾同时使用；
(4)出渣：
掘进机在掘进过程中，截割部截割岩石后，由星形铲板通过第一运输机把石渣运至掘进机尾部，5t农用车在此等候和跟进，洞渣直接卸于车厢里，然后5t农用车将渣运出洞外；
(5)安全检查：
开挖出渣完成后安全人员进入洞内进行安全检查，对发现的挂渣、险石等进行处理，对由于地质原因形成的塌方，立即报告主管人员，确定处理方法：
(6)安全处理
对于围岩较为破碎的洞段，经安全人员检查，立即进行混凝土喷射和锚杆、挂网等支护，以保证洞室稳定安全，并根据情况按“新奥法”支护方法及时进行支护施工：
(7)安全观测：
开挖支护之后，对开挖面附近洞壁应加强安全检查，并按照设计及时进行岩石收敛观测，保证围岩的稳定。对远离掌子面的已开挖洞壁也应进行安全检查，布设岩石变形观测仪器，派专人进行安全监测和资料分析，发现异常情况立即发出警告，通知施工人员撤离现场，同时采取必要的处理措施。如果在已进行设计喷锚支护情况下，仍存在围岩不稳定的情况，采用钢支撑进行加强支护，确保洞身、人身及设备安全；
进一步说明，在断面控制中，测量仪器为莱卡TS06 1335701全站仪。
进一步说明，如图2所示，激光指向仪11包括激光指向仪一111、激光指向仪二112、激光指向仪三113，其中激光指向仪一111、激光指向仪二112安装在开挖设计线12的两侧边墙起拱处，激光指向仪三113安装在开挖设计线12的拱顶位置；
进一步说明，激光指向仪1的激光束中心距开挖设计线2距离为25cm。
本发明依据设计断面尺寸通过采用3束激光指向仪从而达到隧洞断面质量控制和隧洞
方向控制的问题；通过使用掘进机开挖，减少围岩扰动，缓解了工期压力，保证了施工安全。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.一种软岩隧洞中悬臂式掘进机施工工艺，包括如下步骤：
(1)掘进机开挖：
掘进机准备：首先对悬臂式掘进机、第二运输机、激光指向仪、通风机、场地进行表面清理；做好场平工作，保证激光指向仪定位准确、悬臂式掘进机掘进有良好的施工环境；
安装激光指向仪：本方法主要使用3个激光指向仪，其中2个安装在两侧边墙起拱处，1个安装在拱顶位置；
风机安装：激光指向仪安装固定牢固后，利用测量仪器测量激光指向仪激光中心线的位置和方向；同步实施风机额安装与调试；
掘进机调试：悬臂式掘进机及第二运输机就位、调试；
掘进开挖：使用悬臂式掘进机的截割头向前截割出一个探洞，作为扩挖至设计线的凌空面，当截割时，应将铲尖与底板压接，用于防止机体的振动；利用截割头上下、左右移动截割，可截割出初步断面形状，如此截割断面与实际所需要的形状和尺寸有一定的差别，可进行二次修整，以达到断面尺寸的要求；
当截割较软的岩石时，采用左右循环向上的截割方法；
当截割稍硬岩石时，采用由下而上左右截割的方法；
当遇有硬岩时，不应勉强截割，对有部分露头硬石时，首先截割其周围部分，使其坠落；
在后续掘进过程中，使用悬臂式掘进机的截割头自下而上、自左至右地截割岩石，使用悬臂式掘进机的星形铲板将截割下来的岩石运送至第一运输机，通过第一运输机将截割下来的岩石运至悬臂式掘进机的尾部，使截割下来的岩石进入第二运输机，通过第二运输机将岩石置于运输车辆里，然后使用运输车辆将岩石运出洞外；
钢尺量测与开挖面修整：用钢尺量测激光指向仪中心线与开挖设计线之间的距离，若截割断面与开挖设计线的形状和尺寸有差别，则进行修整，直到达到截割断面尺寸的要求；
(2)出渣：
掘进机在掘进过程中，截割部截割岩石后，由星形铲板通过第一运输机把石渣运至掘进机尾部，5t农用车在此等候和跟进，洞渣直接卸于车厢里，然后5t农用车将渣运出洞外；
(3)安全检查：
开挖出渣完成后安全人员进入洞内进行安全检查，对发现的挂渣、险石等进行处理，对由于地质原因形成的塌方，立即报告主管人员，确定处理方法：
(4)安全处理：
对于围岩较为破碎的洞段，经安全人员检查，立即进行混凝土喷射和锚杆、挂网等支护，以保证洞室稳定安全，并根据情况按“新奥法”支护方法及时进行支护施工：
(5)安全观测：
开挖支护之后，对开挖面附近洞壁应加强安全检查，并按照设计及时进行岩石收敛观测，保证围岩的稳定。对远离掌子面的已开挖洞壁也应进行安全检查，布设岩石变形观测仪器，派专人进行安全监测和资料分析，发现异常情况立即发出警告，通知施工人员撤离现场，同时采取必要的处理措施。如果在已进行设计喷锚支护情况下，仍存在围岩不稳定的情况，采用钢支撑进行加强支护，确保洞身、人身及设备安全。
2.根据权利要求1所述的软岩隧洞中悬臂式掘进机施工工艺，其特征在于，在断面控制中，测量仪器为莱卡TS06 1335701全站仪。
3.根据权利要求1所述的软岩隧洞中悬臂式掘进机施工工艺，其特征在于，激光指向仪包括激光指向仪一、激光指向仪二、激光指向仪三，其中激光指向仪一、激光指向仪二安装在开挖设计线的两侧边墙起拱处，激光指向仪三安装在开挖设计线的拱顶位置。
4.根据权利要求1所述的软岩隧洞中悬臂式掘进机施工工艺，其特征在于，激光指向仪的激光束中心距开挖设计线距离为25cm。
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