全液压凿岩台车在隧道中的应用
近年来随着我国经济的发展，隧道工程也在不断地发展。对于部分工程项目，隧道更是全线的重点控制工程。面对日益严峻的环境问题，我国新建在建工程建设项目，都将环境保护、能源消耗、安全质量等问题放在了重要位置。系统性地对工程进行施工组织设计，通过引进先进设备、研究工艺特点，统筹安排施工流程，从而达到国家对环保的基本要求，同时兼顾经济性和安全质量。
１ 工程概况
本文以某隧道长２０２５ｍ的１＃斜井开挖为例，对照分析全液压凿岩台车手持式凿岩机的开挖施工效果，光面爆破技术及施工工艺流程和控制要点。
隧道左、右线共使用１台瑞典ＡｔｌａｓｃｏｐｃｏＸＬ３Ｄ全液压凿岩台车，辅助坑道（横洞、斜井、泄水洞、平导）共使用１台瑞典ＡｔｌａｓｃｏｐｃｏＬ２Ｄ全液压凿岩台车。本文选用瑞典ＡｔｌａｓｃｏｐｃｏＬ２Ｄ全液压凿岩台车（图１）进行分析。整车性能参数如表１所示。
２ 手持凿岩机和凿岩台车对比
２．１ 施工成本分析
以１＃斜井开挖为例，考虑最简单的施工工况，开挖掌子面与空压机距离小于１.５ｋｍ。每１ｍ开挖方量为７５ｍ³，每日２循环，开挖进尺为３ｍ左右。选用手持风钻凿岩机方案，每循环开挖时间为３ｈ，而采用瑞典ＡｔｌａｓｃｏｐｃｏＬ２Ｄ全液压凿岩台车开挖方案，每循环开挖时间仅需２ｈ。
其具体施工成本对照如表２所示。
对照表２可知，二者实际开挖成本基本持平。但液压凿岩台车每循环比手持风钻凿岩开挖的进尺多０.５ｍ以上，每循环用时节约１ｈ。在保障正常出渣的前提下，单考虑二者的开挖速度，液压凿岩台车每天的开挖进度约高１.３ｍ，相较手持风钻凿岩开挖每月多开挖约合４０ｍ，进度提高２０％左右。以隧道１＃斜井为例，可将施工工期提前３个月。
此外，隧道１＃斜井的岩石主要为灰岩（强度为７０ＭＰａ以上），每个作业循环开挖进尺按照３ｍ计算。在上文工况下，需要４台１３０ｋＷ的空压机和１台１１０ｋＷ的通风机共同持续工作３ｈ，最低耗电量为１８９０ｋＷ·ｈ（４×１３０ｋＷ×３ｈ＋１１０ｋＷ×３ｈ）。结合隧道开挖断面得到，手持风钻凿岩开挖能耗为：８.４ｋＷ·ｈ／ｍ³。而完成同样的作业循环，仅需１台液压凿岩台车运行约２ｈ，其电能耗计算如下：最低耗电量４００ｋＷ·ｈ（２００ｋＷ×２ｈ），其开挖能耗为：１.８ｋＷ·ｈ／ｍ³。
由以上分析，液压凿岩台车开挖的电能耗远远低于手持风钻凿岩施工，每开挖１ｍ³岩石，可节约６.６ｋＷ·ｈ／ｍ³。
综上可知，使用液压凿岩台车更有利于提高现场施工组织效率。
２．２ 综合质量分析
凿岩台车开挖的施工环境和安全系数��人工手持风钻开挖有质的飞跃。人工风钻开挖采用高压空气作动力，会造成极大的空气污染，风钻又产生高分贝的噪音，引发噪音污染。这些对施工人员的身体健康造成极大的威胁，可能导致矽肺病及听力下降。而人工风钻开挖，操作人员离掌子面比较近，其产生的冲击振动可能引起隧道落石，造成人员伤亡。
凿岩台车由于其自身的特点，在开挖中的超欠挖控制能力要高于人工风钻开挖。瑞典ＡｔｌａｓｃｏｐｃｏＬ２Ｄ全液压凿岩台车采用ＢＭＨ６８１８型液压推进梁，钻杆长度达５５３０ｍｍ，有效孔深可达５２６８ｍｍ，在进一步提高进尺的同时，也极大的减少了靠帮角；钻臂具备全方位平行保持功能和精确的直接定位技术，在实际使用中证明，完全可以达到１１～１５ｃｍ的超欠挖水平，较手风钻２０～２５ｃｍ的超欠挖具备更大优势，且由于全部采用机械化作业，可以保证施工的连续性，持续保证开挖效果。随着凿岩台车司钻工操作技术的不断提高，其光爆效果远高于人工开挖，大大降低了喷射混凝土用量，其经济效益远远高于人工开挖。
３ 凿岩台车光面爆破应用
根据新奥法施工原理，选用两台全液压凿岩台车进行全断面或台阶法施工。为了尽量减少施工对围岩的扰动，需要根据围岩条件的不同，调整光面爆破施工的参数和措施，进行一次性开挖工作。同时利用全液压凿岩台车保证开挖进尺最大化，整体成型效果最优，以达到施工最高效。
３．１ 工艺流程
工艺流程见图２。
３．１．１ 测量放样
采用莱卡全站仪ＴＰＳ１２０１（精度１″）进行测量放线，测量前视人员利用凿岩台车中间的云梯台架，用红油漆画出周边孔孔位，其孔位参考见图３。
３．１．２ 台车就位
在测量放样完毕后及时进行凿岩台车定位，由班组长根据隧道中线指挥台车准确就位，同时必须保证就位区域平整坚硬。
３．１．３ 钻孔
台车就位且完成辅助准备工作后，应严格按照测量放样和爆破设计进行钻孔，应严格遵照钻孔顺序，以两臂凿岩台车为例说明（图４）。
钻孔顺序：底孔→抬炮→周边孔→辅助孔→拱部扩大孔→掏槽孔→中心扩大孔。
３．１．４ 超挖及爆破
隧道１＃斜井在爆破掘进中超挖和超爆主要体现在两个区域：拱肩和边墙。重点针对这两处进行重点调整，以辅助坑道为例，其装药布置图见图５。
３．２ 凿岩台车与人工爆破技术对比
全液压凿岩台车在隧道光面爆破高效应用效果极为显著，并且其开挖效率和安全性能指标远远高于人工手风钻。但全液压凿岩台车施工成本较人工手持风钻高２６元／ｍ³，对于短小隧道而言并无优势可言，但对掘进长度大于５ｋｍ或工作面多的隧道而言，两者的施工成本基本持平。全液压凿岩台车在光面爆破技术上的高效应用，更能对隧道施工成本（初支喷混凝土、二衬浇筑混凝土）控制起到最优的控制，从而降低隧道施工总体成本。
３．３ 适用范围
全液压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为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩的全断面和Ⅳ级围岩台阶法开挖；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。
４ 结束语
本文以隧道１＃斜井开挖为例，全面对比了全液压凿岩台车与人工手持风钻施工的优缺点。结果表明，在进行大断面、大长度及多工作面的硬岩隧道掘进开挖时，两者施工成本基本持平，但全液压凿岩台车开挖耗能小、污染小、安全性高，具有很大的优势，是一种值得推广的施工工艺。