凿岩台车在山岭隧道施工中的应用

０　引言

伴随现阶段我国公路和铁路的不断建设，隧道得到蓬勃发展，尤其是山岭隧道，其建设数量也在不断增多。对于山岭隧道，传统做法为采用钻爆法进行开挖，以人工为主，在这种情况下，不仅作业人员数量较多，现场作业环境极差，而且存在很大的安全风险，对钻进角度等的控制也较为困难。而采用凿岩台车以后，能使施工实现机械化，减少人力投入和资源及能源实际消耗，保证安全质量及经济效益。就目前来看，凿岩台车已经是山岭隧道建设的主要发展趋势，它不仅在加快开挖速度方面有着十分显著的优势，而且还能大幅缩短工期，保证钻爆精度，从根本上减少或避免超欠挖，减少初支成本。基于此，在山岭隧道工程中推广使用凿岩台车是十分重要且必要的，应引起相关人员的高度重视。

１　工程概况

燕子山隧道工程总长约２.６ｋｍ，其起点桩号为ＴＺＫ１０２＋６５０，隧道围岩为典型的Ⅲ级围岩，衬砌结构主要选择Ⅳａ、Ⅳｂ、Ⅳｃ和Ⅲ。隧道所处地段的工程地质基本情况为：以凝灰岩为主，风化程度为强风化～弱风化，呈灰色，块状，有节理裂隙发育，整体较破碎。该隧道的总开挖断面大小约１０３.５ｍ²，采用凿岩台车开挖的总断面大小约８３.８ｍ²，开挖台阶的高度为７.６５ｍ，宽度为１２.０８ｍ。现围绕该隧道工程实际情况，对其施工中凿岩台车具体应用做如下深入分析。

２　施工准备

（１）为正确掌握掌子面及其前方实际地质情况，需要对不良地质段开展超前地质预报，具体的方法为地质调查与地震波反射，以此确定围岩实际情况，判断围岩能否保持稳定，同时以超前预报结果为依据对掌子面前方隧道围岩实际情况进行预报，为施工能够顺利开展奠定良好基础。

（２）测量专业人员要按照设计要求做好放线，借助全站仪准确将开挖的轮廓线和中线放出，并使用红色油漆将大致轮廓及炮眼的布置点都画出，专业测量组要在钻眼之前对上一个循环开挖轮廓进行检查复核，同时做好相应的标记，以便台车的操作人员执行钻孔作业。

３　施工工艺

３．１　钻爆设计

３．１．１　爆破材料

即确定炸药的类型和药卷直径。在该隧道施工中，炸药类型以２＃岩石乳化炸药为主，对于药卷的直径，在光面爆破时，按照３２ｍｍ控制，而在掏槽孔和辅助孔中，都按照３０ｍｍ进行控制。

３．１．２　掏槽形式和装药结构

掏槽眼为四排相互对称的斜眼，周边孔要和辅助孔处于同一个垂直面。此外，为达到良好效果，将装药结构确定为空间间隔不耦合形式，而其他的炮孔为连续装药。装好药后，利用炮泥对炮孔进行堵塞，长度按２０～２５ｃｍ控制。

３．１．３　炮眼数量

对于上台阶处的槽眼，主要为四排相对称的形式，其孔口之间的距离为５０～８０ｃｍ，深度为２.２ｍ，数量按１６个控制。第一排辅助眼之间的距离为５０ｃｍ，之后为６０ｃｍ，数量按９８个控制。周边眼的数量按５４个控制，其间隔距离为４０ｃｍ，深２ｍ。在此基础上还需设置好１排��眼，与开挖面保持垂直，相邻两个炮眼之间的距离为８０ｃｍ，数量按１９个控制。对于下台阶处的辅助眼，其横、纵向间隔距离分别为８０ｃｍ和１００ｃｍ，深２ｍ，数量按２５个控制。周边眼之间的距离为４０ｃｍ，数量按２５个控制，底板上炮眼之间的距离为７０ｃｍ，数量同样按２５个控制。

３．２　台车作业

该隧道的施工主要采用钻爆法进行，对于Ⅳ级围岩段，主要采用的是光面爆破，在上台阶施工过程中，在简易台车基础上配以凿岩台车进行钻孔，而下台阶施工主要使用凿岩机进行钻眼。考虑到掌子面可能不平整，故尽可能确保钻眼的底部处于同一个水平面，在每个钻孔的钻进均完成以后，由钻臂进行清孔。为避免在之后的钻孔过程中于掌子面底部产生碎石堆砌对底眼的钻进造成影响，应先对底板眼实施钻进，之后再对周边眼等进行施工。

（１）在上台阶的表面对掌子面和周边轮廓实施钻孔时，上循环爆破会使开挖表面变得不平整，这样会增加钻进施工难度，施工过程中要先在弧面上采用低冲击开出一个深度较浅的钻孔，将位置卡好以后对钻头的方向予以严格控制。

（２）钻进时如果钻进的方向产生明显变化，或孔壁坍塌导致卡钻，都要马上停止钻进操作，并开始清钻，重新选择适宜的钻眼位置。在实际的钻眼过程中，要结合掌子面围岩具体状况确定适宜的开眼位置，并对辅助眼之间的距离予以适当调整。

（３）在钻进方向容易发生偏移的地方，应采用较低的冲击和推进速度进行缓慢钻进，同时伴随钻进的不断进行对实际钻进方向予以调整；在围岩较差的情况下，必须采用较低的冲击和推进速度进行钻进；而在围岩相对较好的情况下，在钻进到一定程度后，可使用相对较高的冲击与推进速度进行钻进。

在隧道施工中必须做好通风，该隧道通风主要采用的是压入式风机，该风机的使用能十分快速地将钻渣排出，防止对之后的施工造成太大影响。在完成爆破之后，应立即开始通风排烟，经检查确认达到相关设计规范的要求后，伴随循环进尺的不断推进，适当增加自卸车实际数量，以达到施工进度方面的要求，符合生产需要。在上台阶，配备两台装载机与自卸车进行出渣，而在下台阶主要由１台挖机与自卸车完成出渣。

４　凿岩台车主要优势

４．１　施工进度方面

在中等和较硬的岩层中，施工进度为１.５ｍ／ｍｉｎ，采用凿岩台车后，其钻进时间在２ｍｉｎ左右，采用人工进行钻孔时，进度在１０ｍｉｎ左右。采用凿岩台车以后，最快每月完成了１７１ｍ的施工。可见，凿岩台车的使用能显著加快施工进度，缩短工期。

４．２　施工安全方面

采用人工进行开挖施工时，现场的操作人员和掌子面之间距离较近，暴露于初期支护完成后的岩体下方，围岩和被开挖的岩体在振动作用下容易产生塌方或掉块，对作业人员的人身安全造成很大影响。而当人员在工作平台上实施操作时，由于和掌子面之间的距离较大，所以能有效保证人员安全，此外，采用凿岩台车进行钻进时，现场所需工作人员的数量只有４名，其中１名为观察人员，另外３名则为司钻工，但采用人工对掌子面进行开挖时，仅风枪就需要１４把以上，现场需配备１６名以上作业人员。由此可见，采用凿岩台车以后，能大幅降低风险系数，保证施工安全。

４．３　施工质量方面

采用人工进行开挖施工时，由于作业人员自身技术水平有限，并且受到劳动强度等因素的限制，导致周边眼的间隔距离经常超出之前提出的爆破设计要求，而且外插角度也会因为现场人员疏忽大意导致过大，最终都会对爆破效果造成影响。而采用凿岩台车进行打孔时，由于利用机械臂进行定位，所以开孔的位置往往十分准确，钻孔之间的距离几乎全部处于设计要求的范围之内，同时外插角采用机械臂进行控制，采用相同的标准，在进尺完全相同的情况下，采用凿岩台车进行开挖后的效果显著优于人工开挖。

４．４　作业环境方面

采用人工进行开挖施工时，主要是由空压机来提供足够的动力，在作业过程中会排出大量雾状废气，导致空气质量变得越来越差。施工时采用的风枪，其单个重量可以达到２８ｋｇ，施工人员使用风枪进行作业需要投入大量劳动力，而且风枪作业时还会产生极大的噪声。而采用凿岩台车以后，其油路系统完全封闭，能保持空气清新，减少污染，为现场作业人员创造一个干净的环境。

５　结语

综上所述，相较于以往采用人工对钻杆进行控制的方法，采用凿岩台车进行推进时，钻杆除了能始终保持水平，还能以恒定不变的角度持续推进，以此在保证成孔质量的基础上，减少或避免超挖；相较于风动凿岩机，采用凿岩台车进行施工，能提升近一倍的推进效率，并且还能进行多孔推进，即一次施工成多个钻孔，在缩短钻孔时间的基础上，为下台阶施工创造良好条件，有利于上下台阶施工实现平行作业，进而加快整个施工的进度。另外，采用凿岩台车进行施工后，将液压作为主要动力，能减少推进时粉尘的产生，起到良好的环境保护作用。相较于采用人工进行钻进，现场的作业人员和掌子面之间的距离较远，而且台车还设有安全设施，能避免由于钻进操作导致的安全隐患，保证全体施工人员自身安全，防止安全事故的发生。