凿岩台车在山岭隧道施工中的应用分析
一、工程概况
某山岭隧道总施工长度为１４５３２ｍ，隧道采用单洞双线形式，隧道的埋设深度为８０～５００ｍ，最大埋设深度为７１０ｍ，隧道纵坡采用人字坡。围岩结构主要包括Ⅱ级围岩、Ⅲ级围岩、Ⅳ级围岩和Ⅴ级围岩。文章以此工程为例，对凿岩台车在山岭隧道施工中的应用进行分析和探讨。
二、凿岩台车的适用岩层分析
本次隧道施工的岩层大多数为二长花岗岩，该花岗岩的特点是岩层硬度高、不易风化、结构精密、岩石密度高，是极硬岩中的一类，该岩体多呈现完整的状态。在大中山隧道内的１＃斜井小里程进行施工的总长度为２４００ｍ，在这２４００ｍ的施工长度中，Ⅱ、Ⅲ级围岩的施工长度就高达２２６０ｍ，占施工总长度的９４.２％，而Ⅳ级围岩的施工长度仅为１４０ｍ，占施工总长度的５.８％。运输斜井的综合坡度为７.８７％，在公路进入大中山隧道入口处的坡度最大超过了设计要求的２０％，在使用液压凿岩台车进行施工时，要结合以往的经验和施工地的实际情况。比如说在进行Ⅳ、Ⅴ级围岩施工时，由于施工难度大，施工长度占总长度的比重小，且不利于凿岩台车进行施工，所以只能通过人工挖掘来进行，需要注意的是，在人工挖掘施工的过程中，要建立支护措施，确保施工人员的人身安全。在对Ⅱ、Ⅲ级全断面围岩进行施工的过程中，由于使用液压凿岩台车能够快速地完成施工任务，施工长度占总施工长度的９４.２％，且使用液压凿岩台车进行施工，能够保证施工质量，提升施工进度。
三、研发合适的凿岩台车
在进行隧道施工前，首先要与企业有关部门进行合作，开发出适合大中山隧道施工的凿岩台车，然后再将开发出的凿岩台车在大中山隧道１＃斜井小里程进行试验。通过对试验数据进行研究和对凿岩台车进行改进后，设计出了满足该隧道施工要求的ＴＺ３Ａ型三臂凿岩台车来进行施工。ＴＺ３Ａ型三臂凿岩台车如图１所示。
四、凿岩台车在隧道施工中的应用情况
１．确定合理循环进尺进行开挖
循环进尺的挖掘速度主要受到循环的时间和次数的影响。一般进行循环进尺施工时，都会采取分段的方法来缩短循环进尺的距离。这样不仅可以有效缩短钻孔的时间、支护的时间，不会对围岩产生不利的影响。在对本隧道进行施工的过程中，通过对该施工区域的地质条件进行检测后，确定将每次循环进尺的掘进距离设定为３.０～３.５ｍ之间。
２．对围岩采取一定的保护措施
在本次隧道施工的过程中，将循环进尺的距离缩短，避免对围岩产生一定的破坏。但是在进行Ⅴ级围岩施工时，不可使用该距离进行循环进尺施工。在对Ⅰ～Ⅲ级围岩进行施工时，要在施工区域设置支护措施，确保在连续掘进施工时，提高施工的安全性。需要注意的是支护设施的位置要与挖掘位置保持一定的距离。为了提高施工进度，在进行掌子面钻孔施工时，同时进行支护设置建设。在进行Ⅳ级围岩施工的过程中，将循环进尺的距离缩短，然后在对围岩做一定的支护措施，这样在进行爆破后，就可以保证围岩还能保持稳定的状态，确保施工环境的安全性。在对Ⅴ级围岩进行施工的过程中，需要将循环进尺的距离延长，因为在对此区域围岩进行施工采取的是传统的台阶法进行施工，施工的过程较复杂。可以将循环进尺的距离延长为２.０ｍ左右，并做好围岩的超前预支护施工，这样就可以提高施工的进度，缩短施工时间，节约施工成本。
３．钻孔施工的内容
在对２.０～３.５ｍ的隧道进行钻孔施工前，需要研制多功能开挖台架，通过该挖台架与ＹＴ２８型风枪可以极大地提高钻孔的掘进速度。但是该施工方法也存在着一定的弊端，使用该方法进行钻孔对掏槽孔角度、开孔位置的精准度不高，在对周边孔进行钻孔时，偏差较大，严重影响着工程的施工质量。针对这一问题，本次施工决定采用电脑凿岩台车来进行施工，电脑凿岩台车通过利用自动定位系统和自动钻孔系统，可以有效地提高钻孔的精准度，将钻孔偏差降到最低。所以，如果施工的隧道长度＞１ｋｍ，就可以选取电脑凿岩台车进行施工。在利用ＴＺ３Ａ型三臂凿岩台车进行施工时，要严格按照设计孔的位置进行钻孔施工，并对炮眼的位置进行检测，三臂同时进行钻孔施工，左右臂对围岩左右侧的区域进钻孔施工，中间臂对围岩中间的区域进行钻孔施工。
４．掏槽的方法
在对２.０～３.５ｍ的隧道进行钻孔施工时，需要采用Ｖ型掏槽进行掏槽孔施工，需要选取光面爆破的方法进行周边眼爆破施工。选用电脑凿岩台车进行施工可以有效控制掏槽孔角度、开孔位置，避免出现多钻孔的现象出现。
在使用电脑凿岩台车进行钻凿Ｖ型掏槽孔施工时，由于隧道内断面较窄，所以会受到一定的限制，一本凿岩台车的宽度为５～７ｍ，所以如果隧道的宽度＜５ｍ，就不能使用其进行施工，这个时候必须要利用直眼掏槽技术进行施工。利用直眼掏槽施工会配备直径较大的钻头，这样就可以有效地提高钻孔的速度。
５．清孔、装药、爆破的施工内容
利用装药台车可以进行清孔和装药工作。在清孔和装药工作完成后，就可以进行爆破。在爆破的过程中要确保周围人员和器械的安全性，在响哨示警后才能进行引爆。
因为三臂凿岩台车钻孔孔径一般为４５ｍｍ，所以炸药的直径要在４５ｍｍ以下。本次爆破采取直径为φ３８ｍｍ岩石乳化炸药来承担爆破任务，利用这类型的炸药可以增加药卷与炮孔的耦合度，提高钻进的速度，提升爆破效果。
６．爆破后的出碴施工
在爆破施工完成后，确保掌子面无安全隐患后，要对隧道进行通风和出渣施工。在运输碎碴时，要对碎渣的块度进行检测和记录，通过该数据来决定后面炮眼的数量和药量的大小。如果碎渣的块度较大，那么就要增加炮眼的数量，如果碎渣的块度较小，那么就要减少炮眼的数量。在出碴施工完成后，要及时对断面进行测量，为下一次爆破提高数据支撑。
７．提高施工进度的方法
为了有效提高施工的进度，缩短施工时间，为企业带来更大的经济效益。在施工过程中要提高机械设备的利用效率，要采用先进的通风设备进行通风工作，提高出渣的速度和数量，此外，还有以下措施可以提高施工的进度。
在机械设备不运行时对其进行维修和保养工作，确保不会对正常施工产生影响。提前准备备用机械设备，在机械设备出现故障时进行替换，避免出现停工或延误工期的现象，在进行装药时，可以对凿岩台车增设自制吊篮，这样就可以增加更多的人进行装药，可以有效节约装药时间，提高施工效率。在进行隧道内的运输工作时，要选用产生尾气较小的发动机。并在隧道内设置水降尘装置和排风设备，确保隧道内的空气能够正常流通。
选择较短的循环进尺施工，可以同步进行钻孔作业和锚喷作业，节约施工时间，但是需要注意的是，在进行同步施工时要选取合适的设备，避免出现时间不一致的现象。
五、液压凿岩台车与风动凿岩机的对比分析
１．钻孔速度不同
液压凿岩台车较风动凿岩机来说，液压凿岩台车的凿岩速度比风动凿岩机快５６～１２２％，使用液压凿岩台车时可以同时对多个孔进行施工，缩短了钻孔的施工时间，而且该凿岩台车还具备自动定位系统，大大增加了孔位的精准度。
２．功能性强大
使用液压凿岩台车，可以对围岩进行５～３０ｍ的超前探孔，可以提前探测到施工的地质情况，从而做好施工准备工作。此外，该台车还可以进行注浆施工和钻孔施工等工作，可以灵活的更换钻头，用于各种直径的钻孔工作。
３．提高施工的安全性
利用液压凿岩台车进行挖掘施工时，要特别注意操作人员的安全问题。要在液压凿岩台车的顶部设置防护棚，从而避免在施工的过程中出现掌子面落实伤人的现象。该凿岩台车采用闭式油路系统来消除排气过程中产生的噪音。且排出的气体污染性较低，对隧道内的空气环境产生的影响小。为了给设备操作人员提供一个良好的工作环境，需要在凿岩台车上设置隔音设备。此外，凿岩台车钻杆的精准度与人工控制的钻杆相比，钻孔的质量和施工效率明显较人工控制的高。
六、结语
综上所述，当前在我国在进行隧道开挖施工时，主要采用气动凿岩机钻眼法进行钻爆施工，因为气动凿岩机钻眼施工速度比较慢，存在比较严重的超欠挖情况，对隧道掘进施工速度造成了比较大的限制。而使用电脑凿岩台车钻进速度快，并且可以对炮眼设计图进行优化，可以更准确地对炮眼位置进行定位和控制，避免出现超欠挖的情况。本工程采用电脑凿岩台车钻眼法进行施工后取得了良好的施工效果，高效率、高质量地完成了隧道掘进施工，为类似工程施工提供了借鉴和参考。