利用三臂凿岩台车快速施工研究

０　引言

随着国家发展，越来越多的基础工程需要进行建设，无论是公路还是铁路工程规模和工程量都在不断提升，相关的工程在施工过程中都会遇到隧道，然而隧道施工又是相关工程施工中的重点和难点。隧道开挖利用三臂凿岩台车快速施工，与传统是施工办法相比可以有效的减少钻孔施工时间，自动化机械设备使用也更加安全可靠，可以有效的保障隧道开挖的施工质量和施工进度，针对复杂的隧道环境都可以有效的应对。下面针对利用三臂凿岩台车施工技术特点、工艺流程和施工效果进行针对性分析：

１　三臂凿岩台车施工技术特点

１．１　三臂凿岩台车的发展现状及工作原理

传统隧道施工过程中所使用的手持风钻钻爆开挖技术进行钻爆施工会在施工现场产生很多灰尘和粉尘，无法给施工人员提供一个安全和健康的施工环境，已经无法满足目前国家对环保的要求，同时在施工过程中耗能高，经济性和安全性都无法保障。然而使用三臂凿岩台车进行施工可以有效的对隧道钻爆进行施工开挖，可以有效的提高施工效率保障施工安全，弥补传统钻爆施工开挖技术中的不足。同时由于目前国家的人力成本越来越贵，考虑到施工安全和施工质量以及施工工期，三臂凿岩台车施工技术可以成为专业化施工队伍所使用的技术，可以有效的提高专业能力和施工能力，也可以有效的降低施工劳动成本，改善施工环境，相关的机械设备效率也会比人力施工更加有效率，优势会更明显的突出。时代在发展过程中，各类先进的机械设备应用到施工中也已是常态，结合三臂凿岩台车的各项优势发现，在今后的隧道施工过程中使用机械化设备进行开挖施工是必然的趋势。

在钻爆法施工过程中，利用三臂凿岩台车进行快速施工，可以有效的对施工环境进行精准定位，也能够保障施工安全性，同时还可以在各阶段进行平行交叉性施工，可以优化报钻的参数，来进一步降低在施工过程中所需要的时间，提高施工效率。同时也可以通过相关的机械设备有效的控制钻爆精准度和避免在施工过程中对围岩造成较大的损伤问题，利用三臂凿岩台车进行快速施工与传统的施工方式相比，可以在前期无需施工支护，进而有效的提高开挖速度，更快的进入洞内开挖，从而保障整个项目的施工进度。

１．２　钻爆设计

钻爆设计是利用三臂凿岩台车快速施工非常关键的环节，是有效保障钻爆施工顺利开展的基础。首先需要对炸药进行有效设计，采取合理的炸药类型，同时也要对炸药的药容量进行有效设计，进而有效的保障在钻爆的过程中的施工质量和施工效果。其次在炸药设计完成以后还要对炮孔进行有效设计，要让炸药能够有效的放进炮孔，结合整个隧道的实际情况进行综合设计各个炮孔，也就是三臂凿岩台车在钻孔过程中所涉及到的各个孔眼，合理科学的规划，要保障后续在爆破过程中能够达到相应的爆破深度和宽度，同时在孔眼设计完成才可以有效的促进台车在施工过程中有针对性。在台车施工完成以后要采用相应的泡泥进行堵塞，不易堵塞过紧，想要有效的达到爆破预期效果也要按照施工实际情况进行合理设置，通常情况下会采用连续装药方式来进行钻爆施工。最后是三臂凿岩台车开挖断面的面积和深度也需要进行有效设计，要明确各项参数避免出现超挖现象。通常情况下三臂凿岩台车在施工时会采用循序进尺的方式进行施工，分阶段进行施工，通过这种方式可以有效的保障钻孔的效率和质量。除此以外，还有需提前合理科学的选择爆破技术，在满足施工工期要求的情况下，利用三臂凿岩台车进行钻眼，在相关的爆破技术设计中要明确设计钻眼的孔深、孔径等各项数据，一般情况下所使用的爆破技术是利用电毫秒导爆管系统完成相应的钻爆施工。在钻爆设计期间要明确三臂凿岩台车参数选取原则，结合施工实际需求选择合适的型号进行施工，在能够有效的在节约成本的基础上保障施工质量和施工工期，在选择好合适的三臂凿岩台车型号以后要对相关的设备进行质量检查，检查机械设备的各项性能是否稳定，所涉及到的各项功能是否满足实际施工需求。

２　三臂凿岩台车快速施工工艺流程

２．１　超前地质预报

超前地质预报是对施工环境进行有效检查，这是展开三臂凿岩台车快速施工的第１步，在隧道开挖出渣以后采用相关的机械设备依据钻探和物探等各种方式进行有效分析，分析的内容有掌子面的稳定性和围岩的类别，将相应的数据进行综合分析后，确保三臂凿岩台车可以进行超前探孔开挖作业。并且在三臂凿岩台车施工过程中可以采用实时监控的方式，对隧道内的地质环境、水文环境进行有效监测，通过将相关的数据进行有效分析后建立超前预报，若涉及到数据异常现象，相关的现场施工管理人员应及时采取合理科学的措施做好防治工作，地质数据库作为后续各项施工的参考资料，可以为施工管理人员提供后期隧道施工各项防范工作提供参考。通过多种方式对地质情况进行超前预报，也可以掌握各项地质灾害，进而为隧道施工提供安全保障，若在相关数据中发现有异常数据信息，应及时采取合理科学的安全措施，如调整支护参数等各种方式来保障后续施工过程中的安全和效率。

２．２　超前预加固

超前预加固指的是在隧道内进行支护施工，通常情况下会采用喷射混凝土封闭掌子面，设立支护柱等各种方式进行有效加固，三臂凿岩台车在该阶段中也发挥着非常重要的作用，可以使用湿喷机械手来完成混凝土封闭掌子面，使用三臂凿岩台车打孔来进行小导管和管棚的施工，使用三臂凿岩台车一体化平台来完成注浆锚杆安装施工。在此过程中需要注意的是面对软弱围岩的地质条件时进行超前预加固时，要转变传统的施工方式和施工技术，减少施工工法调整，可以使用三臂凿岩台车实施隧道全地质范围的大断面机械化开挖，通过这种方式，不仅可以有效的提高施工效率，还可以降低施工风险。

２．３　施工准备

隧道施工与其他的环境施工有所不同，即使利用三臂凿岩台车进行机械施工，也应保障施工环境的施工面、排风设备、排水设备、电源设备等各类管线设备以及逃生管道和各类照明设备都应该跟随隧道开挖逐渐接入。同时在三臂凿岩台车施工之前应检查机械设备上的泵机操作杆，仪器仪表等各项部件是正常的，要对相应的机械设备进行全面的检查，以保障各线路是能够保障正常运作的同时，无漏油漏气现象发生。进而确定三臂凿岩台车在施工过程中是能顺利有效进行的，还能够保障相关操作人员的施工安全。

２．４　三臂凿岩台车钻眼

结合前期所设计的隧道开挖爆破方案，采用全站仪测量的方式对整个隧道进行测量放线，做好打孔标识，为后续三臂凿岩台车快速施工做准备。在测量放线工作完成以后即可让三臂凿岩台车进入施工现场，由施工现场管理员作为指挥将三臂凿岩台车放置到中线位置，并与前期所设计的隧道轴线保持平行，在三臂凿岩台车就位以后再由相关的施工管理人员接入水管、供电设备连接线等，利用液压仪器将整个三臂凿岩台车调整成水平状态后固定好。随后进行钻眼施工，在钻研施工过程中要重视结合前面所打孔的定位去保障三臂凿岩台车的定位是精准的，在定位明确以后，安排相应的操作人员进行钻眼施工。三臂凿岩台车的施工顺序是需要施工现场人员结合三臂凿岩台车的施工特点提前对整个钻孔施工进行作业区块设计的，并采取相应的措施标识出各区域的轮廓线，三臂凿岩台车其中两个钻臂负责左边右边及中间的区域钻孔施工，在施工过程中所采用的方式通常是由下到上，由外到内的方式进行有效施工。在施工过程中，左边和右边区域的钻孔顺序是区域内周边眼到辅助眼，而中心区域的施工顺序是第一眼到中心辅助眼进行施工。在涉及到周边眼施工过程中三臂凿岩台车按照爆破设计周边眼倾斜角度来进行插入角度调整，将相应的调度调整完成以后，轴臂进行旋转延伸，逐步推进钻孔施工，在此期间三臂凿岩台车会有效的控制钻臂钻进深度。在辅助眼施工过程中保持钻臂平行推进的方式进行施工，在平行轴线上进行转臂旋转，逐步推进施工，同时在施工过程中也需要控制钻进深度。在针对掏槽眼施工时，三臂凿岩台车钻臂施工时会注意掏槽眼底部与各周边眼之间的距离，同时让各眼之间保持在同一垂直面上。在三臂凿岩台车施工过程中若发生超欠挖现象，是不允许一次性修正的，需要结合隧道开挖的轮廓线实际情况，在保障支护钢拱架和质量的情况下，采取逐步修正调整的方式来进行钻孔，进而有效的保障钻孔的稳定性为后续爆破施工，提供安全保障。在三臂凿岩台车钻孔施工完成以后，现场的施工人员应对相应的钻孔进行有效检查，若出现错位的情况应退出相应的钻杆，调整钻孔位置以后进行重新施工，在施工过程中要接通高压水和高压风进行清孔工作，为后续的施工做好准备。

２．５　清孔装药

三臂凿岩台车钻眼施工完成以后，将三臂凿岩台车的推进梁和钻臂调整在同一水平线上，操作杆设立在推进梁和钻臂两者中间，随后采用三臂凿岩台车的升降云梯平台，进行清孔施工和装药施工，相应的施工工作，按照前期所设计的爆破方案进行装配炸药，各钻眼中的导爆索进行分段式连接在一起，并对其炮孔采取合理科学的方式进行封堵，并连接好爆雷管，起爆线等做好一切爆破准备。

２．６　三臂凿岩台车撤离与爆破

清孔装药工序施工完成以后，将三臂凿岩台车的推进梁、钻臂、升降云梯收拢回正以后，解除连接在台车身上的各类管线，收起台车之腿并使出作业区域，为后续的爆破做准备。

３　三臂凿岩台车实施效果分析

结合上述三臂凿岩台车实施隧道钻爆施工工艺流程分析和实际使用三臂凿岩台车进行快速施工的经验总结发现，采用三臂凿岩台车快速施工效果非常明显，与传统的钻爆施工相比在各方面都有明显的优势，其优势体现在以下几个方面：

其一是可以有效的实现快速凿岩成孔，其“快速”体现在在隧道施工中遇到坚硬岩利用三臂凿岩台车进行施工钻臂单钻钻孔速度为一分钟２米６左右，在传统的钻爆施工过程中使用的气腿钻而是在一分钟０.３米左右。同时在与隧道岩石的强度和硬度有着直接关系，若在传统的钻爆施工过程中，隧道岩石硬度更硬会影响气腿钻施工的速度变得更低，利用三臂凿岩台车的钻孔速度就明显的体现出来了。利用三臂凿岩台车进行钻孔施工过程中相关的施工人员，应对隧道围岩的结构特点地质条件进行详细分析，对三臂凿岩台车有钻进压力和冲击压力进行合理科学的设计，以保障相应的参数，是最合适该隧道施工要求的，进而促使三臂凿岩台车施工过程中能够保持最佳状态，更加精准快速的完成相应的状况，施工还可以有效的提高钻孔质量。尤其需要注意的是在三臂凿岩台车施工过程中要有效的控制周边眼外插角，通过相应的控制来保障三臂凿岩台车开挖成型，也可以有效的降低超挖的风险。

其二是与传统的战报施工相比更加节省动力，将利用三臂凿岩台车和传统的气腿钻相比动力耗能更小，所使用的能量也更少，通过这种方式，可以有效的提高能量利用率。通常情况下三臂凿岩台车所使用的动能消耗是油料与传统的风动凿岩机相比要降低一半的耗能，提高能量利用率就等同于有效地为施工节省了资源，降低施工成本，提高施工效率。

其三是施工安全性更高，利用三臂凿岩台车进行施工时，相应的操作人员是在固定操作平台上进行实时操作的，在操作过程中施工人员与掌子面的距离大约在１０米以上，同时在相应的操作平台上还设有安全设施，可以有效的防止三臂凿岩台车在作业时有土方、石块掉落给操作人员带来安全风险。不仅如此，三臂凿岩台车在施工过程中钻臂的冲击力是会比传统的机械设备大很多的，可以有效的清除隧道，在钻孔施工时产生的危险石块，并且与传统的清理危险石块相比，更加节省时间。

其四是可以有效的改善隧道施工环境。三臂凿岩台车操作人员的劳动强度并不高，在传统的钻爆施工过程中会经常出现卡钻的现象，同时三臂凿岩台车采用加湿钻孔方式可以有效的减少施工环境内的粉末产生，同时与传统的状况相比也降低了噪音，以及三臂凿岩台车操作人员在施工过程中掌子面的视野是非常好的，可以有效的保障整个隧道施工环境整齐和干净。

其五可以有效的节省欠挖时间和除渣时间，利用三臂凿岩台车进行快速施工中出现欠挖问题时，可以有效的使用长钻杆一次性完成相应的施工与传统的施工方式相比节省了非常多的时间，同时还不会对下一个循环开挖造成影响，结合实际线挖问题发生以后的经验发现可以有效的节约一个小时时间完成下一个循环的施工。三臂凿岩台车在施工过程中可以更加高效的让车辆进行除渣，进而有效的保障钻爆施工质量和施工效率。

４　结论

综上所述，在隧道施工过程中利用三臂凿岩台车进行快速施工可以有效的提高整个隧道的施工质量和施工效率，与传统的钻爆施工技术相比可以有效的节省施工成本投入，也可以提高施工安全性。因此，各单位在进行隧道施工过程中可以结合项目的实际情况参考使用三臂凿岩台车进行钻爆施工。