柳工電動挖掘機(jī)隧道施工專項(xiàng)方案一、工程概況與設(shè)備選型本隧道工程全長1800米，最大埋深220米，采用單洞雙向四車道設(shè)計(jì)，斷面尺寸為13.4米×7.8米（寬×高）。地質(zhì)勘察顯示隧道穿越地層以Ⅲ-Ⅳ級圍巖為主，其中斷層破碎帶長度約210米，最大涌水量預(yù)計(jì)80m3/h。針對工程特點(diǎn)及環(huán)保要求，選用柳工924FE純電挖掘機(jī)作為核心開挖設(shè)備，配套939FE拖電挖掘機(jī)進(jìn)行輔助作業(yè)。主要設(shè)備參數(shù)924FE純電挖掘機(jī)：額定功率140kW，鏟斗容量1.2m3，最大挖掘深度6.7米，配備423kWh大容量電池組，續(xù)航時間滿足4-5小時連續(xù)作業(yè)，采用IP67級防護(hù)設(shè)計(jì)，適應(yīng)隧道潮濕多塵環(huán)境。939FE拖電挖掘機(jī)：額定功率226kW，鏟斗容量2.0m3，配置95米自動收線電纜卷筒，采用1500VDC高壓平臺，通過拖電+儲能電池雙模式供電，解決長時連續(xù)作業(yè)需求。設(shè)備選型優(yōu)勢在于零排放特性可直接降低隧道通風(fēng)負(fù)荷30%，117dB低噪音特性（較傳統(tǒng)燃油機(jī)降低15-20dB）改善作業(yè)環(huán)境，全電控液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)0.1秒級動作響應(yīng)，提升開挖精度至±5cm。二、施工總體部署（一）施工分區(qū)劃分將隧道劃分為三個作業(yè)段：洞口段（0+000~0+150）：采用明挖法施工，設(shè)置20米長管棚支護(hù)，924FE電挖進(jìn)行截水溝及邊仰坡開挖，坡面采用錨噴支護(hù)（φ22錨桿@1.2m×1.2m，C25噴射砼厚10cm）。洞身段（0+150~1+650）：Ⅲ級圍巖段采用全斷面開挖，Ⅳ級圍巖及斷層帶采用臺階法開挖，循環(huán)進(jìn)尺控制在3-5米。出口段（1+650~1+800）：同洞口段設(shè)計(jì)，重點(diǎn)控制與明洞結(jié)構(gòu)銜接。（二）施工流程規(guī)劃核心工序流程：超前地質(zhì)預(yù)報→電挖開挖→出碴運(yùn)輸→初期支護(hù)→監(jiān)控量測→二次襯砌采用"兩掘一噴"循環(huán)模式，每日安排3個作業(yè)循環(huán)，單循環(huán)作業(yè)時間控制在8小時內(nèi)（含設(shè)備充電間隙）。（三）設(shè)備配置計(jì)劃設(shè)備類型型號規(guī)格數(shù)量主要用途純電挖掘機(jī)柳工924FE2臺掌子面開挖、輪廓修整拖電挖掘機(jī)柳工939FE1臺輔助開挖、仰拱清底電動裝載機(jī)柳工856E-EV2臺洞內(nèi)裝碴batteryswap車柳工BSS1001臺924FE電池組快速更換通風(fēng)機(jī)SDF-NO12.5軸流風(fēng)機(jī)2臺壓入式通風(fēng)（風(fēng)量690m3/min）三、關(guān)鍵施工技術(shù)（一）電挖開挖作業(yè)工藝1.全斷面開挖作業(yè)（Ⅲ級圍巖段）采用924FE電挖配置1.2m3巖石斗，開挖順序遵循"由下至上、由中心向周邊"原則，先開挖下部巖體創(chuàng)造作業(yè)空間，再進(jìn)行上部弧形開挖。爆破參數(shù)：周邊眼間距45cm，抵抗線60cm，單循環(huán)炸藥用量控制在288kg（乳化炸藥φ32mm×200g藥卷），924FE配合液壓破碎錘處理孤石（粒徑＞1.5m時）。2.臺階法開挖作業(yè)（Ⅳ級圍巖及斷層帶）上臺階高度4.5米，采用924FE電挖帶0.8m3窄斗開挖，保留核心土（寬3米×高2米）；下臺階分左右側(cè)錯開開挖，滯后上臺階5-10米。斷層破碎帶施工：超前支護(hù)采用φ42小導(dǎo)管（長5米，@30cm）注漿加固，電挖開挖時控制鏟斗挖掘力不超過152.5kN（ISO標(biāo)準(zhǔn)），避免擾動圍巖。3.開挖精度控制采用3D隧道掘進(jìn)系統(tǒng)，在924FE駕駛室配置10英寸觸摸屏，實(shí)時顯示開挖輪廓與設(shè)計(jì)偏差，通過電控手柄實(shí)現(xiàn)自動限位功能，超挖量控制在15cm以內(nèi)（規(guī)范允許值20cm）。（二）電挖專項(xiàng)作業(yè)措施1.電池管理策略建立洞內(nèi)移動充電系統(tǒng)：在0+300、0+800、1+300處設(shè)置充電驛站，配置60kW直流充電樁，924FE電池從20%充至80%需1.5小時，利用循環(huán)作業(yè)間隙輪換充電。低溫保護(hù)措施：當(dāng)洞內(nèi)溫度低于5℃時，啟用電池預(yù)熱功能，確保電解液溫度維持在15-35℃，避免容量衰減（溫度每降低1℃容量下降約0.8%）。2.電纜安全管理939FE拖電作業(yè)時，電纜卷筒保持自動張緊力（300-500N），電纜采用防碾壓鎧裝設(shè)計(jì)（耐壓15kV），沿隧道右側(cè)拱腰處設(shè)置專用電纜槽（寬30cm×深20cm），槽內(nèi)敷設(shè)絕緣橡膠墊。移動作業(yè)時設(shè)專人監(jiān)護(hù)電纜，距電挖機(jī)體10米內(nèi)禁止人員進(jìn)入，電纜接頭處安裝防潑水保護(hù)罩（IP54級）。（三）支護(hù)與襯砌施工1.初期支護(hù)緊跟開挖面（距離≤3米）施作噴射砼，采用濕噴工藝（C25砼，坍落度8-12cm），924FE電挖配合吊裝鋼拱架（Ⅰ20b工字鋼，@0.8-1.2m），拱架連接板采用10.9級高強(qiáng)螺栓連接。系統(tǒng)錨桿施工：Ⅲ級圍巖采用φ25中空注漿錨桿（長3.5m，@1.5m×1.5m），Ⅳ級圍巖采用組合式錨桿（φ22藥卷錨桿+φ8鋼筋網(wǎng)@20cm×20cm）。2.二次襯砌采用12米液壓襯砌臺車，C30P8防水砼連續(xù)灌注（坍落度16±2cm），電挖配合清理基底虛碴（要求承載力≥300kPa），仰拱施工超前拱墻襯砌至少30米。防水層施工：采用EVA復(fù)合防水板（厚1.5mm），無釘鋪設(shè)工藝，924FE電挖改裝真空吸盤裝置輔助卷材鋪設(shè)，效率較人工提升3倍。四、電力供應(yīng)系統(tǒng)（一）供電方案設(shè)計(jì)1.主供系統(tǒng)洞口設(shè)置10kV/0.4kV臨時變電站，配置500kVA干式變壓器2臺（一用一備），采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，洞內(nèi)干線選用YJV22-0.6/1kV-4×120+1×70mm2銅芯電纜，沿左側(cè)墻托架明敷（距地面高度2.5米）。2.應(yīng)急供電配置200kW柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源，當(dāng)市電中斷時自動切換（切換時間＜15秒），保障通風(fēng)、排水及應(yīng)急照明供電。（二）電挖供電保障924FE充電系統(tǒng)：洞內(nèi)設(shè)置3處充電區(qū)（0+300/0+800/1+300），配置60kW直流充電樁（輸入AC380V，輸出DC500V/120A），電池采用磷酸鐵鋰體系（單體電壓3.2V，280Ah容量），支持快充模式（1C倍率）。939FE拖電系統(tǒng)：采用1500VDC高壓供電，電纜卷筒型號JQT-95（95米×16mm2），設(shè)置過流（300A）、過壓（1650V）、漏電（30mA）三重保護(hù)。（三）電力安全管理每日開工前檢測接地電阻（要求≤4Ω），電纜接頭每500米設(shè)置中間接頭盒，安裝智能電力監(jiān)控系統(tǒng)（監(jiān)測精度±1%），實(shí)時上傳電壓、電流、功率數(shù)據(jù)至監(jiān)控中心。電挖作業(yè)時，其金屬外殼與保護(hù)零線可靠連接（截面積≥16mm2），駕駛室配置絕緣腳墊（耐電壓10kV），操作人員穿戴絕緣手套（耐電壓3kV）和電工絕緣鞋。五、通風(fēng)與環(huán)保措施（一）通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用壓入式通風(fēng)方案，洞口安裝2臺SDF-NO12.5軸流風(fēng)機(jī)（風(fēng)量690m3/min，風(fēng)壓3500Pa），主風(fēng)管選用φ1.5m阻燃風(fēng)筒（百米漏風(fēng)率＜1%），風(fēng)筒末端距掌子面≤15米。當(dāng)開挖長度超過1000米時，在0+800處增設(shè)射流風(fēng)機(jī)（風(fēng)量2000m3/min），形成接力通風(fēng)，確保掌子面風(fēng)速≥0.25m/s（規(guī)范要求≥0.15m/s）。（二）粉塵控制措施電挖配置高壓噴霧降塵系統(tǒng)（流量50L/min，霧滴直徑5-10μm），配合洞口PM10在線監(jiān)測儀（監(jiān)測精度±5μg/m3），當(dāng)粉塵濃度超過2mg/m3時自動啟動噴霧。出碴運(yùn)輸采用封閉式電動自卸車，轉(zhuǎn)載點(diǎn)設(shè)置除塵霧炮（覆蓋半徑15米），洞內(nèi)每500米設(shè)置洗車平臺，廢水經(jīng)三級沉淀后循環(huán)利用。（三）噪音控制924FE電挖加裝隔音罩（降噪量10dB），操作人員佩戴降噪耳機(jī)（SNR值25dB），在距設(shè)備5米處噪音控制在85dB以下（8小時等效聲級）。合理安排作業(yè)時間，將電挖破碎作業(yè)集中在白天（8:00-18:00），夜間（22:00-6:00）禁止高噪音作業(yè)。六、安全與質(zhì)量控制（一）電挖作業(yè)安全規(guī)程1.開機(jī)前檢查每日作業(yè)前進(jìn)行"三查"：查電池液位（補(bǔ)充蒸餾水至刻度線）、查液壓系統(tǒng)壓力（正常范圍28-32MPa）、查制動性能（制動距離≤3米/行走速度3km/h時）。確認(rèn)作業(yè)半徑內(nèi)無人員（設(shè)置紅外感應(yīng)報警裝置，感應(yīng)距離3米），鳴笛三聲（各長2秒）示警后啟動設(shè)備。2.作業(yè)中控制禁止超載作業(yè)（鏟斗挖掘力≤152.5kN），挖掘深度不超過6.7米，回轉(zhuǎn)時鏟斗底部距地面高度控制在0.5-1.0米。在斷層破碎帶作業(yè)時，設(shè)置專職安全員觀察圍巖狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)掉塊、異響等征兆立即啟動應(yīng)急停機(jī)（電挖配置緊急停止按鈕，響應(yīng)時間＜0.5秒）。3.停機(jī)規(guī)范作業(yè)結(jié)束后將鏟斗落地，電池SOC（荷電狀態(tài)）保持在20%-80%區(qū)間（避免過充過放），切斷主電源后鎖閉駕駛室，懸掛"設(shè)備停用"警示牌。（二）質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)開挖輪廓：采用激光斷面儀每5米檢測一次，超挖量≤15cm，欠挖嚴(yán)禁出現(xiàn)（規(guī)范允許局部欠挖≤5cm/處，面積≤0.1m2）。噴射砼：厚度采用鑿孔法檢測（每10米檢查一個斷面，每個斷面測5點(diǎn)），平均厚度≥設(shè)計(jì)值（10cm），最小值≥8cm。鋼拱架安裝：間距偏差±5cm，垂直度偏差≤2°，拱頂高程偏差±3cm。七、施工進(jìn)度計(jì)劃（一）關(guān)鍵線路工期洞口工程：60天（含管棚施工15天，邊仰坡開挖及支護(hù)25天，明洞澆筑20天）。洞身開挖：Ⅲ級圍巖段（1500米）日均進(jìn)尺3米，工期500天；Ⅳ級圍巖及斷層帶（150米）日均進(jìn)尺1.5米，工期100天。支護(hù)與襯砌：滯后開挖面50米平行作業(yè)，二次襯砌月進(jìn)度120米，總工期150天。（二）進(jìn)度保障措施配置2套電挖設(shè)備輪換作業(yè)（備用率100%），建立電池"即換即充"機(jī)制（備用電池組4組），減少充電等待時間。采用BIM+GIS技術(shù)進(jìn)行進(jìn)度模擬，每周召開進(jìn)度分析會，當(dāng)滯后計(jì)劃5%時啟動趕工措施（增加作業(yè)班次或調(diào)配備用設(shè)備）。八、應(yīng)急預(yù)案（一）設(shè)備故障應(yīng)急電池故障：當(dāng)924FE出現(xiàn)電池單體電壓異常（＜2.8V或＞3.65V），立即停機(jī)更換備用電池組（更換時間≤15分鐘），故障電池送洞外維修站檢測。液壓系統(tǒng)故障：配置移動液壓維修車（攜帶常用密封件、濾芯等備件），當(dāng)出現(xiàn)泄漏時采用快速接頭更換，修復(fù)時間控制在2小時內(nèi)。（二）地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急突水突泥：在掌子面設(shè)置預(yù)警水位計(jì)（預(yù)警值50m3/h），突水時立即啟動排水系統(tǒng)（2臺22kW潛水泵，總排量100m3/h），人員沿逃生通道撤離（坡度≤15°，寬度≥1.2米）。塌方處理：儲備200m3應(yīng)急鋼格柵，當(dāng)發(fā)生小規(guī)模塌方（＜50m3）時，采用939FE電挖配合注漿加固（水泥-水玻璃雙液漿，初凝時間30-60秒）。（三）觸電應(yīng)急現(xiàn)場配置2套絕緣手套、絕緣靴及驗(yàn)電器，發(fā)生觸電時立即切斷電源（距離觸電點(diǎn)最近的配電箱），采用絕緣桿使傷者脫離電源，同時撥打急救電話（洞內(nèi)設(shè)置應(yīng)急電話，信號覆蓋100%）。九、結(jié)論與建議本方案通過柳工電動挖掘機(jī)的系統(tǒng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)隧道施工"零排放、低噪音、高效率"