劈裂機(jī)開挖隧道施工方案一、工程概況本隧道工程設(shè)計(jì)為單洞雙向交通隧道，全長(zhǎng)850米，凈斷面尺寸為5.0m（寬）×5.5m（高），采用直墻拱形結(jié)構(gòu)。隧道穿越巖層主要為中風(fēng)化花崗巖，巖石抗壓強(qiáng)度80-120MPa，局部達(dá)到150MPa，設(shè)計(jì)要求采用非爆破工藝施工。根據(jù)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，隧道洞身穿越3處斷層破碎帶，最大埋深120米，地下水位位于洞頂以上30米，需采取超前支護(hù)措施。二、設(shè)備選型與配置（一）主設(shè)備選型機(jī)載式液壓劈裂機(jī)選用YPS-150型機(jī)載劈裂機(jī)，適配20噸級(jí)挖掘機(jī)，主油缸額定推力5000kN，楔塊組直徑110mm，單次劈裂行程250mm，工作壓力70MPa。設(shè)備總質(zhì)量1200kg，液壓管路長(zhǎng)度8m，滿足隧道內(nèi)靈活作業(yè)需求。液壓泵站配套柴油驅(qū)動(dòng)型液壓站，功率15kW，油箱容量150L，采用46#抗磨液壓油，配備油溫自動(dòng)冷卻系統(tǒng)（設(shè)定溫度60℃啟動(dòng)），可同時(shí)驅(qū)動(dòng)3支劈裂槍同步作業(yè)，響應(yīng)時(shí)間≤5秒。（二）輔助設(shè)備配置設(shè)備類型規(guī)格型號(hào)數(shù)量主要參數(shù)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)YT28型4臺(tái)工作氣壓0.6MPa，鉆孔直徑42mm潛孔鉆KQD100型1臺(tái)鉆孔深度3m，孔徑110mm扒渣機(jī)ZWY-80型1臺(tái)斗容0.3m3，行走速度2.5km/h軸流風(fēng)機(jī)SDF-No6.3型2臺(tái)風(fēng)量220m3/min，風(fēng)壓3.5kPa全站儀TS06型1臺(tái)測(cè)角精度2"，測(cè)距精度1mm+1ppm防爆投光燈BXL-200型8盞36V安全電壓，功率200W（三）材料準(zhǔn)備液壓油：46#抗磨液壓油，儲(chǔ)備量500L潤(rùn)滑脂：鋰基潤(rùn)滑脂，用于劈裂機(jī)楔塊組潤(rùn)滑鉆頭：42mm合金鉆頭（備用20個(gè)），110mm潛孔鉆頭（備用5個(gè)）超前支護(hù)材料：Φ22中空注漿錨桿，L=3.5m，每環(huán)20根三、施工工藝與操作流程（一）施工準(zhǔn)備階段測(cè)量放線采用全站儀按5m間隔進(jìn)行隧道輪廓線放樣，在掌子面標(biāo)記周邊眼、輔助眼、掏槽眼位置周邊眼沿輪廓線布置，孔距50cm，外插角3°；輔助眼呈梅花形排列，孔距80cm；掏槽眼采用楔形布置，深度較其他孔深30cm鉆孔作業(yè)掏槽眼：采用Φ110mm潛孔鉆鉆孔，深度1800mm，形成直徑110mm的中心臨空面周邊眼與輔助眼：使用YT28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，孔徑42mm，深度1500mm，鉆孔垂直度誤差≤1°鉆孔完成后采用高壓風(fēng)清孔，確保孔內(nèi)無巖粉殘留設(shè)備調(diào)試劈裂機(jī)安裝于挖掘機(jī)臂端，連接液壓管路后進(jìn)行空載試運(yùn)行，檢查楔塊伸縮是否順暢液壓站啟動(dòng)后空載運(yùn)行5分鐘，觀察壓力表示值是否穩(wěn)定在70MPa，管路有無泄漏（二）核心劈裂作業(yè)流程1.掏槽劈裂將劈裂機(jī)楔塊組插入Φ110mm掏槽孔，啟動(dòng)液壓站，使中間楔塊伸出，施加5000kN推力，持續(xù)30秒后巖石出現(xiàn)明顯裂紋每次劈裂控制在3個(gè)掏槽孔，形成深度1.8m的楔形掏槽腔2.分層劈裂第一層（核心區(qū)）：距掌子面0.5m范圍內(nèi)，布置4個(gè)劈裂孔，采用"十字形"劈裂順序，先中間后兩側(cè)，單次劈裂面積2-3㎡第二層（擴(kuò)展區(qū)）：距掌子面0.5-1.2m范圍，按梅花形布置劈裂孔，孔距60cm，同步啟動(dòng)2臺(tái)劈裂機(jī)對(duì)稱作業(yè)第三層（周邊區(qū)）：沿周邊眼位置劈裂，控制劈裂方向指向隧道輪廓線，避免超挖或欠挖3.清渣與支護(hù)劈裂完成后采用ZWY-80扒渣機(jī)配合側(cè)卸式礦車出渣，循環(huán)進(jìn)尺控制在1.2m每循環(huán)完成后立即進(jìn)行初期支護(hù)：噴射C25混凝土，厚度25cm，鋪設(shè)Φ8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距20×20cm（三）循環(huán)作業(yè)參數(shù)工序名稱作業(yè)時(shí)間（min）人員配置關(guān)鍵控制指標(biāo)測(cè)量放線302人孔位偏差≤50mm鉆孔作業(yè)1804人鉆孔深度誤差≤50mm劈裂作業(yè)602人單次劈裂時(shí)間≤30秒/孔出渣作業(yè)902人清渣徹底，掌子面平整初期支護(hù)1204人混凝土噴射厚度≥設(shè)計(jì)值循環(huán)周期48014人日進(jìn)尺2.4m，月進(jìn)尺60m四、質(zhì)量控制措施（一）開挖輪廓控制采用光面劈裂技術(shù)，周邊眼孔距嚴(yán)格控制在40-60cm，確保隧道開挖輪廓平整度≤15cm/2m每循環(huán)測(cè)量掌子面超挖量，平均超挖控制在10cm以內(nèi)，最大超挖不超過15cm（二）巖層穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)在隧道兩側(cè)邊墻布設(shè)測(cè)縫計(jì)，監(jiān)測(cè)圍巖收斂變形，日變形量≤5mm采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)掌子面前方3m范圍進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，發(fā)現(xiàn)軟弱夾層提前采取注漿加固措施（三）設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)液壓系統(tǒng)每日檢查：油箱油位不低于1/2，油溫不超過65℃，過濾器壓差≤0.3MPa劈裂機(jī)楔塊組每使用50次進(jìn)行拆解清洗，涂抹鋰基潤(rùn)滑脂鉆頭磨損量超過3mm時(shí)及時(shí)更換，確保鉆孔效率五、安全防護(hù)措施（一）作業(yè)安全劈裂作業(yè)時(shí)，掌子面5m范圍內(nèi)嚴(yán)禁站人，挖掘機(jī)操作手需佩戴隔音耳塞鉆孔與劈裂作業(yè)區(qū)設(shè)置警示帶，非作業(yè)人員禁止進(jìn)入液壓管路采用防脫卡扣固定，高壓膠管每半年進(jìn)行耐壓試驗(yàn)（試驗(yàn)壓力105MPa）（二）通風(fēng)防塵采用壓入式通風(fēng)，風(fēng)筒距掌子面距離≤5m，確保掌子面風(fēng)量≥3m3/min出渣時(shí)開啟噴霧降塵系統(tǒng)，作業(yè)人員佩戴防塵口罩（KN95級(jí)）每月檢測(cè)洞內(nèi)粉塵濃度，總粉塵濃度≤4mg/m3（三）用電安全洞內(nèi)供電采用TN-S系統(tǒng)，設(shè)置三級(jí)配電箱，漏電保護(hù)器動(dòng)作電流≤30mA所有電氣設(shè)備外殼接地電阻≤4Ω，電纜懸掛高度不低于1.8m（四）應(yīng)急預(yù)案配備應(yīng)急救援物資：擔(dān)架2副，急救箱1個(gè)（含止血帶、繃帶等），滅火器4臺(tái)突水應(yīng)急處置：立即啟動(dòng)排水泵（揚(yáng)程50m，流量50m3/h），同時(shí)組織人員撤離設(shè)備故障應(yīng)急：備用液壓站1臺(tái)，確保故障時(shí)30分鐘內(nèi)恢復(fù)作業(yè)六、施工進(jìn)度計(jì)劃施工階段工期（天）主要工作內(nèi)容施工準(zhǔn)備15設(shè)備進(jìn)場(chǎng)、測(cè)量放線、臨時(shí)設(shè)施搭設(shè)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)5地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)、圍巖分級(jí)主體開挖142按日進(jìn)尺2.4m計(jì)算，完成850m隧道開挖初期支護(hù)與開挖同步噴射混凝土、錨桿安裝、鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)二次襯砌60模板安裝、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)竣工驗(yàn)收10洞內(nèi)清理、設(shè)備退場(chǎng)、驗(yàn)收準(zhǔn)備總工期232含不可預(yù)見工期10天七、效益分析（一）效率對(duì)比施工方法日進(jìn)尺（m）人工成本（元/天）設(shè)備能耗（元/天）綜合成本（元/m）傳統(tǒng)風(fēng)鎬破碎0.532008008000劈裂機(jī)施工2.4280012001667（二）環(huán)保效益噪聲控制：劈裂作業(yè)噪聲≤85dB，較風(fēng)鎬破碎降低20dB粉塵排放：采用濕法作業(yè)，粉塵濃度≤2mg/m3，符合GBZ2.1-2019標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)影響：地表振動(dòng)速度≤0.1cm/s，遠(yuǎn)低于爆破施工的2.5cm/s限值八、質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)隧道開挖輪廓符合設(shè)計(jì)要求，超挖量≤15cm/2m初期支護(hù)混凝土強(qiáng)度≥C25，厚度誤差±5mm隧道軸線偏差≤100mm/200m，高程偏差≤50mm/200m圍