艾家營隧洞隧洞全長2418.426米，存在軟弱圍巖的施工風(fēng)險，洞身圍巖巖層破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，并且部分洞身位于地下水位以下，圍巖穩(wěn)定性差，易發(fā)生坍塌、掉頂、涌水。為提高施工效率，確保施工安全，項目組經(jīng)過有序組織、科學(xué)研判，終選用懸臂式掘進機在艾家營隧洞進行應(yīng)用。
懸臂式掘進機主要由行走機構(gòu)、工作機構(gòu)、裝運機構(gòu)和轉(zhuǎn)載機構(gòu)組成。隨著行走機構(gòu)向前推進，工作機構(gòu)中的切割頭通過上下左右連續(xù)不斷移動破碎巖石，并通過傳送履帶將碎巖運走。懸臂式掘進機開挖作業(yè)，一是能夠有效提高施工效率，實現(xiàn)連續(xù)化作業(yè)。使用前每日開挖長度僅能到達3到4米，使用后每日掘進可達6米左右，并且開挖時同步進行出渣，開挖完成后可直接進行拱架支護，每循環(huán)開挖時間縮短一半；二是能夠有效控制施工成本。使用懸臂式掘進機有效控制超挖，可節(jié)省后續(xù)巖石襯砌的費用和噴射混凝土用量，同時開挖掌子面只需要2人，大大減少了人員投入與成本；三是能夠有效提高安全系數(shù)。在開挖過程中不進行爆破作業(yè)，無爆破震動，對圍巖擾動小，且一次開挖成型，減少后續(xù)人工修整，安全性大幅提高。
掘進機開挖截割的優(yōu)缺點：采用EBZ200 懸臂式掘進機截割開挖，對隧道頂部及周邊圍巖震動干擾小，可基本達到“零”震動開挖，使隧道安全順利通過油井段和村戶居住區(qū)，工期得以，可避免拆遷等附加經(jīng)濟費用。但是，采用 懸臂式掘進機截割開挖工序相對繁瑣，機械設(shè)備配合度要求較高，仰拱截割開挖困難，隧道開挖成本較爆破開挖投入較大。
采用鑫通懸臂式掘進機進行截割開挖段，采用三臺階法施工，根據(jù)隧道斷面尺寸及現(xiàn)場圍巖情況，結(jié)合掘進機的自身性能，臺階劃分經(jīng)實踐確定為: 上臺階高度為3.78m，大寬度10.38m，臺階長度10~12m，掘進進尺2.0m；中臺階高度為2.45m，大寬度11.28m，為創(chuàng)造挖機扒砟和裝載機裝車出砟空間，臺階長度控制在30~35m，掘進進尺兩側(cè)對稱2.0m；下臺階截割高度為3.73m，為創(chuàng)造裝掘進機及其他機械行走空間，掘進進尺為單側(cè)4.0m。
懸臂掘進機上臺階法：掘進機到達上臺階后掘進機開始截割工作，同時挖掘機挖掉中臺階與上臺階間的臨時道路。整個上臺階掌子面分左右兩部分進行截割，掘進機靠左側(cè)，截割頭放置于臺階面高度處，對上臺階掌子面左側(cè)底部進行鉆進截割，截割深度約為一個截割頭長度（90cm），然后由下至上、由內(nèi)向外截割，直至開挖輪廓線以內(nèi)20~30cm。照此方法使其進尺達到2.0m，后由專人利用測量定位后的接電激光裝置，尺量指揮，截割至開挖輪廓線。
隧道采用懸臂掘進機施工，開挖輪廓成型好，超欠挖控制好，減少了初期支護脫空的質(zhì)量隱患；加之初期支護與巖面密貼性好，支護效果較好，圍巖變形相對小,且避免了火工品的使用,消除了安全隱患。但對于塌方、突涌風(fēng)險高以及軟巖大變形等復(fù)雜地質(zhì)條件下，懸臂掘進機預(yù)加固能力弱、靈活性差，施工風(fēng)險相對鉆爆法較高。 鑫通懸臂掘進機
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