鑿巖臺車在清蓄地下廠房施工中的應用

摘要：鑿巖臺車在水電工程地下廠房施工中應用已經很普遍，其高效、安全、可靠且機動靈活的特性已經成為不可或缺的重要手段。由于各種原因，國內水電工程施工中的臺車用于地下工程開挖較少，主要用于系統錨桿支護造孔和隨機錨桿支護造孔。文章總結了清遠抽水蓄能電站地下廠房系統主副廠房錨桿造孔施工中鑿巖臺車應用的成功經驗。

關鍵詞：鑿巖臺車；清遠抽水蓄能電站；地下廠房系統；廠房施工；地下工程 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD64 文章編號：1009-2374（2016）27-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.27.053

1 工程概況

清遠抽水蓄能電站裝機容量1280MW，樞紐工程由上水庫、下水庫、水道系統、地下廠房洞室群及開關站、永久道路等部分組成。其中廠房系統是整個地下洞室施工中結構極為復雜的部分，廠房系統由地下主副廠房、主變洞、母線洞、尾水閘門室、高壓電纜洞、交通洞、進風出渣洞、排風洞、排水廊道、自流排水系統和地面開關站等建筑物組成。主副廠房尺寸為169.5m×26.5（25.5）m×59.9m（長×寬×高），主機間位于中間，兩端分別布置副廠房和安裝場。

2 圍巖結構及地質情況

地下廠房區主要分布燕山三期（γ52（3））中粗粒黑云母花崗巖，以深成、中深成的侵入體為主。以巖基、巖株和巖脈等出露?；◢弾r體中局部可見少量高嶺石化蝕變、綠泥石化蝕變等，多呈不規則團塊狀，局部沿斷裂構造和裂隙帶兩側發育。地下廠房深埋于微風化～新鮮的燕山三期花崗巖中，巖體新鮮完整，具整體～塊狀結構，地質條件好，但巖石硬度偏硬，圍巖類別以Ⅰ～Ⅱ類為主，所以有利于廠房系統的開挖支護。

3 支護方式

在水電站地下工程施工中，噴錨支護作為洞室開挖和安全防護的重要手段，是地下工程開挖的重要組成部分。噴錨支護主要工序為錨桿支護和噴砼，水電站洞室開挖錨桿支護是在地下洞室施工中采用的一種加固支護方式。用金屬件（螺紋鋼）制成桿柱，插入洞室周圍巖體預先鉆好的孔中，利用其頭部、桿體的特殊構造或依賴于黏結作用將圍巖與穩定巖體結合在一起而產生懸吊效果、組合梁效果、補強效果，以達到支護的目的。而噴砼是在錨桿支護完成后對開挖的巖石面噴制一層砼進行封閉、固結。

4 造孔設備的配置

一般的水電工程地下工程開挖施工中，由于人工造孔短進尺開挖，精度控制較好，開挖成本低，因此均采用人工鉆爆開挖。鑿巖臺車主要用于地下工程的錨桿造孔和地質不穩定區域的臨時支護造孔，由于支護量大、孔深、安全隱患大，人工造孔不能滿足工程施工的需要，特別是吊頂巖壁連續牛腿錨桿和廠房巖壁吊車梁錨桿量，技術要求高、孔深、孔徑大，人工造孔基本無法實施，另外廠房頂拱錨桿使用人工造孔也很難實現。

本工程地下廠房施工中由于地質條件較好，在工程初期的施工支洞和廠房前期開挖和支護，采用人工開挖支護的方式，而主體工程的開挖也采用人工開挖的方式進行施工。本工程地下洞室群開挖工期約為20個月，其中廠房開挖支護12個月，開挖高峰期約為6個月。主副廠房系統錨桿、牛腿和巖錨梁錨桿共計7835根，孔徑分別為Φ45、Φ48、Φ51、Φ57、Φ64，預計高峰期每月強度約為7000～10000m。

結合可供選擇的設備和該項目地下廠房施工的方案，對造孔設備進行了綜合分析：

第一，根據該項目地下廠房開挖施工方案，要求錨桿造孔最深孔深為10.16m，最大孔徑為Φ64，水平孔最高位為10m，垂直孔最高位為12m。表中所列設備除282臺車外，均能滿足施工技術要求。

第二，相比來說，阿特拉斯鑿巖臺車行業內保有量大，配件供應方便、快捷，液控系統出現故障容易判斷、維修，維護成本相比湯姆洛克和古河要低。

第三，阿特拉斯臺車由于長期使用，操作和維修人員相對充足，更易于現場管理的維護。

第四，鑒于該項目錨桿造孔量不大，強度不高，兩臂臺車相比三臂臺車少一個臂，車身自重也輕一些。兩臂鑿巖臺車在作業時各臂之間干擾小、視線更好、使用更靈活。雖然1238鑿巖機功率偏小，但能夠滿足施工要求，并且兩臂臺車相比三臂臺車使用成本低。

綜合考慮，選擇配置352臺車用于此工程錨桿造孔最適宜。352鑿巖臺車是一款技術成熟、性能可靠、全液控的鑿巖設備。在該工程地下廠房錨桿造孔中使用，工作能力和技術參數能夠滿足施工要求，同時相比其他類型的鑿巖臺車易于管理和維修，使用成本低。

5 鑿巖臺車造孔施工

5.1 鑿巖臺車進場前應具備的條件

5.1.1 進場道路交通。進入工作面的道路應平整，事先應清理場地，排除一切障礙物，路面應能夠滿足輪式設備行走要求，最大爬坡坡度不得超過14%（l∶7）。

5.1.2 照明和通風。洞內應布置足夠的照明，確保操作人員能較好地觀察行經路線和作業區的情況，并且能夠清楚地判定造孔位置。作業區域內應設置通風裝置，及時排除設備運行產生的煙塵和施工區域內施工產生的粉塵，保證工作區域符合作業人員進入的環境要求。

5.1.3 造孔位置。在鑿巖臺車進入施工之前，應做好相應的測量放點工作，即造孔位置已經明確（也可事先確定樁號后，由鑿巖臺車的運行人員放點）。

5.1.4 供水和供電。鑿巖臺車進入工作面施工前，應鋪設供水管道并在距施工面70m以內留有出水口，出水量應不低于12L/min。在距離工作面70m以內應設置供電開關箱，供電電壓不低于380V。

5.1.5 施工環境的安全。鑿巖臺車進入工作面前，應事先將沿途及工作面附近已開挖區域及頂部松碎巖石撬挖干凈，裂隙及松散部位，應采取措施，以防落石、塌方傷人及損傷設備。

5.1.6 鑿巖臺車液壓系統油壓設置和調整。在進入工作面前，根據提前掌握的巖石情況和施工要求，需對臺車液壓系統的壓力進行檢查和調整，以適應施工的需要，在施工過程中，也可根據具體的情況進行調整。但壓力調整應嚴格按照設備使用手冊的要求。在該項目廠房施工中，352鑿巖臺車液壓壓力設置為系統壓力。

5.2 鑿巖臺車就位造孔前的準備工作和注意事項

5.2.1 檢查項目。檢查油位、冷卻水量、各部位潤滑情況；檢查換擋手柄置于空擋，方向手柄置于需行使方向；檢查輪胎氣壓，臂系統腳制動器是否可靠靈敏以及電纜支架插銷是否栓牢；啟動時接通電路，觀察各儀表是否正常；運行時須經常檢查油溫，如超過規定應停車；作業前檢查水管路有無堵塞；將電源接至臺車，檢查三相電壓是否正常，有無漏電現象，并做漏電繼電器可靠性試驗，指示燈是否完好；檢查油泵、電機空轉、電流是否正常。

5.2.2 注意事項和要求。發動機啟動后，應空轉3～5min，以中速低負荷運轉，使水溫上升70℃～90℃，觀察油壓、各儀表、指示燈以及各部元件有無異響聲音，確認各部正常后，才能開始載負荷運轉；寒冷季節啟動時，應啟動熱裝置后，再啟動發動機；臺車行駛前，制動氣壓必須達到5kg/cm2以上，松開制動閘后，才能起步；車輛行駛時，不準調換方向，必須在車停穩后進行；車輛下坡時，必須底速擋行駛，嚴禁空擋溜滑車；行駛時應用腳制動器進行減速或停車。非緊急情況不準使用手制動器；臺車到達作業地點，應停放工作巖下面的適當位置，放下支腿，將臺車調至水平狀態后，發動機方可熄火。

5.3 鑿巖臺車造孔作業

在鑿巖臺車進行造孔作業時，如何確保設備的安全運轉，如何提高工效，如何減低作業過程中的成本消耗，是作業期間管理的重點，為此應做好以下七點：

5.3.1 鑿巖臺車必須在各指示裝置完好，蓄能器功能正常，各軟管和接頭不漏油，鑿巖機不漏水的情況下進行作業。

5.3.2 要合理化分各臂的作業區域，禁止兩臂在同一條垂直線上工作。

5.3.3 為確保在作業過程中不出現掉石頭、卡轉，并且石渣能夠及時排出，應禁止在巖石破碎、裂隙、裂孔等處開眼。

5.3.4 操作時把臂和推進器移動至巖石位置，將推進梁頂盤抵住巖石。操作控制板上的手柄，使鑿巖機向前移動，釬頭輕觸巖石，然后操縱回轉手柄、沖擊和推進手柄（向前），鑿巖機向前移動進行開眼，當釬桿在巖石中坐穩后，即可正常鉆進。

5.3.5 開眼失敗時，停止推進動作，再拉回推進器手柄，使鑿巖機稍稍后退，調整孔位，重新進行開眼操作。

5.3.6 作業時要經常觀察各信號燈和壓力表指示，分析巖石變化及釬桿轉動情況，嚴防卡釬或桿扭曲。防止油管纏結或脫落受損。

5.3.7 孔完成后，沖擊機構停止工作，鑿巖機自動退回后端位置，把臂移到下一個孔位，重新開眼鑿進。

5.4 作業后鑿巖臺車工作流程和檢查保養

鑿巖臺車作業后應將設備轉移出工作面至不干擾其他作業施工的安全區域處停放，如果下一次作業間隔時間較長，將設備轉移至洞外停放地。同時需要及時地檢查和保養，對于出現的問題及時處理，才能保障在下一次施工時，設備處于良好的狀態，為此應做好以下的各項工作：

5.4.1 鑿巖機作業完成后，收回鑿巖機、推進梁及臂系統，做好行走前的各項準備工作。

5.4.2 斷開外接電源，收回電纜。拆除沖洗水軟管。

5.4.3 發動機怠速運轉數分鐘，使其溫度稍降后，方可熄火。

5.4.4 必須十分注意液壓油、潤滑油脂及燃油的清潔。添加時加油口要擦凈。加油口裝有濾網時，不得取下濾網加油，燃油箱應在每日作業終了后加滿。

5.4.5 察看電纜的外露部分有無破損并檢查是否漏電。

6 結語

在清蓄地下廠房系統施工中，鑿巖臺車不僅用于地下主副廠房錨桿施工中，還在主變洞、尾調洞和交通洞等洞室支護中承擔錨桿造孔的任務?，F場的設備運管專業化隊伍也同時負責麥斯特噴車的管理、運行和維護保養工作。本文選取352臺車在清蓄地下主副廠房施工中的應用和管理的成功經驗，更易于清晰地描述如何結合施工的強度、工程的規模、地質的情況、洞室的類型和企業自身設備管用的狀況來選擇配置合適的設備，確定適合的管理模式，最終實現設備效能的最大化、施工成本的最小化，滿足項目施工的需要，也是實現水電項目地下工程施工質量、安全、工期和效益目標的重要內容和保障，同時也為水電施工企業在同類型項目施工時提供一些有益的借鑒和幫助。

參考文獻

[1] 吳連雄，張興來.蘿峰隧道三臂鑿巖臺車與手持式 鑿巖機鉆爆法掘進施工技術比較[J].公路交通技術， 2003，（5）.

作者簡介：董兆南（1973-），男，安徽淮南人，中國水利水電第十四工程局有限公司工程師，研究方向：水利水電施工設備的管理。

（責任編輯：小 燕）