全电脑三臂凿岩台车在隧道施工中的应用研究.docx

7全电脑三臂凿岩台车在隧道施工中的应用研究为确保赣深铁路隧道施工的安全、质量加快隧道施工进度在软弱围岩中采用三臂凿岩台车进行大断面施工。文章结合实际工程案例通过对三臂凿岩台车进行适当改造实现利用三臂凿岩台车进行超前地质钻孔、超前管棚施工为今后推广三臂凿岩台车在隧道中施工提供借鉴。1工程概况新建赣州至深圳铁路客运专线（江西段为江西先期开工段位于赣州信丰县、全南县、龙南县境内线路全长27.33km其中大中桥11座/2289.08m隧道7座/23764.26m桥隧总长26.054km。桥隧比95.32%合同工期48个月（2016年12月30日~2020年12月31日）投资18.44亿元。2全电脑三臂凿岩台车在隧道施工中的应用2.1全自动高效智能化技术人员确定钻孔设计图将其导入车载电脑内如下图所示可实现一键激活整个布孔过程中智能化水平高可自动精确找点并完成打眼与清孔作业施工效率良好每2min钻进深度可达到5m具体工艺流程为：①台车定位将施工场地整平依据工程需求适配台车并就位基于3D扫描仪确定P1与P2两点同时随机复核P3点获得台车的具体位置；②确定钻孔设计图分析隧道断面具体情况综合考虑支护参数以及台车的工作能力形成合适的钻孔设计图将其导入车载电脑[1]；③自动钻孔与清孔通过一键激活的方式启动钻孔系统自动寻找点位并打眼随后经由高压水、风完成清孔作业。2.2超前地质勘探和地质分析不良地质隧道施工风险高在隧道施工中超前钻探及超前地质预报已纳入工序管理水平超前探孔是目前最直观也是准确率相对较高的超前地质预报方法。常规超前钻探钻孔时间长且仅能反映钻孔周围的地质情况。中国铁建重工全电脑三臂作业台车采用自动加杆功能进行超前钻孔勘探并上传数据。钻探准76mm的探孔钻孔深度20~30m钻孔时间20~25min。通过MWD软件分析复原地质情况并形成地质报告为下一步施工提供参考。2.3断面扫描三臂凿岩台车定位以后在钻孔的同时可以通过扫描仪进行扫描开挖断面（或初期支护断面）不占用工序施工时间。可以提取任一里程的断面情况与设计断面进行对比作为爆破设计优化及混凝土方量计算的标准。2.4锚杆及管棚施工凿岩台车钻臂具有较强的灵活性升降范围-30。~60。推进旋转达到360。在各类锚杆、管棚的钻孔施工中都具有较好的适用性。此外依据实际需求还可将凿岩钻杆转变为锚杆从而完成顶锚作业[2]。2.5高空作业台车吊篮臂推进过程中摆动范围达到-45。~45。可精准定位。吊篮工作负荷高达450kg可实现自动调平且适配了水与高压空气接口为锚杆安装、注浆等环节提供支持。吊篮上方安装有伸缩顶棚为高空作业提供了安全保障。3全电脑三臂凿岩台车的优势3.1全电脑凿岩台车优势①一机多用：可利用凿岩台车进行超前地质钻探与分析形成分析报告及时调整并优化开挖方案并可根据地质情况进行管棚支护、小导管支护、360°锚杆支护、注浆加固等。②自动化程度高：无需人工在掌子面画点实现自动定位与钻孔。③信息化程度高：可通过钻孔数据分析地质情况形成地质数据库并存档便于后期隧道维护；及时扫描超欠挖情况调整钻爆方案；实现无需数据传输可将凿岩台车在隧道内的施工情况和施工数据传输到洞外办公电脑或手机客户端上。④配置可升降驾驶室：全电脑三臂凿岩台车配置可升降驾驶室升降高度1.6m操作视觉效果好操作无盲区方便新手进行学习。⑤全电脑可视化操作：通过台车定位后炮孔设计的点位、深度及角度等在电脑上完全显示位置、孔数、角度、深度等自动控制不需要操作手凭经验的手法来控制超欠挖。⑥扫描定位：先把隧道的线路曲线坐标及竖曲线（坡度）坐标导入软件在此基础上建立隧道轮廓断面并设计炮孔。施工时通过分析器进行定位通过分析器检测隧道内测量的桩号坐标能直接在掌子面反应出各钻孔的点位再与台车电脑结合。通过台车定位后炮孔设计的点位、深度及角度等在电脑上完全显示。⑦自动生成断面及炮孔图：通过扫描定位以后导入台车的爆破设计图与隧道坐标结合在凿岩台车电脑上生成本循环的隧道轮廓与爆破图不需要测量人员标注隧道轮廓和钻孔孔位标注断面图及炮孔图在凿岩台车电脑上显示操作人员完全按照电脑显示控制炮孔的角度和深度根据电脑指示摆臂架的角度[3]。3.2铁建重工全智能三臂凿岩台车施工进度铁建重工全智能三臂凿岩台车施工的赣深客专龙南隧道1#斜井Ⅱ、Ⅲ级围岩段20个循环施工时间统计如上表所示。4三臂凿台车使用过程中遇到的问题以及改进措施基于本项目现状现场适配的1台三臂凿岩台车存在阶段性闲置问题不利于高效施工作业浪费了项目资源。对此问题加以分析并提出针对性的改进措施。4.1闲置原因①三臂凿岩台车的稳定性建立在优良水质的基础上而从本项目用水来源来看主要采取的是对洞内渗漏水沉淀并循环的方式经处理后水体中含大量杂质无法为三臂凿岩台车的运行提供支持易发生自动停机故障同时管道清理难度较大不利于钻孔作