GZ1-Ⅱ全液壓掘進鉆車在秦嶺隧洞灌漿施工中的應用

李曉燕

(陜西省水利電力勘測設計研究院，陜西 西安 710000)

1 工程概況

引漢濟渭工程秦嶺輸水隧洞黃三段全長16.481 km，共劃分2個標段進行施工。黃三段第Ⅱ標段(HS-2標段)主洞起點樁號K7+929，終點在控制閘處，長度8.552 km，隧洞設計流量70 m3/s，縱比降1/2500。

HS-2標段3號支洞長979.97 m，洞身Ⅳ類圍巖979.97 m，圍巖以灰褐色、灰綠色云母片巖為主，云母含量高，片理極發育，呈極薄層狀，巖石微風化～新鮮，為軟-中硬巖，埋深5 m～321 m，平面布置與主洞夾角60°，控制區主洞凈尺寸為6.76 m×6.76 m，馬蹄形斷面，長度4548 m，其上游段長2346 m(樁號k7+929～k10+275)，下游段長2202 m(樁號k10+275～k12+477)。主洞洞身Ⅲ類圍巖1379 m圍巖以角閃斜長片麻巖、鈉長綠泥片巖為主，微風化，較軟巖-堅硬巖，巖體較完整-差，埋深209 m～510 m；Ⅳ類圍巖3169 m，圍巖以含炭(炭質)片巖、灰巖、云母片巖為主，微風化，較軟巖-中硬巖，巖體完整性差，埋深98 m～568 m，其中IV類圍巖占69.7%。

回填灌漿范圍為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖頂拱120°范圍內，回填灌漿主要設計參數：灌漿孔布置頂拱120°范圍內，每排2或3個孔，排距3 m，梅花型布置；鉆孔直徑終孔直徑采用50 mm，灌漿孔深入圍巖10 cm。

固結灌漿范圍為Ⅳ、Ⅴ類圍巖全斷面，固結灌漿主要設計參數：灌漿孔布置全斷面每環設7個灌漿孔，排距3 m，梅花型布置，其中頂拱120°范圍內，固結灌漿孔結合回填灌漿孔設置，鉆孔直徑：鉆孔直徑采用50 mm，深入圍巖4 m，灌漿壓力設計灌漿壓力0.7MPa，應根據現場試驗進行參數調整。由于Ⅳ類圍巖占69.7%，灌漿鉆孔難度系數高，工程量大，施工困難。

2 GZ1-Ⅱ全液壓掘進鉆車和人工鉆孔YT-28隧洞鉆孔施工的對比

2.1 隧洞灌漿鉆孔施工的進度分析

根據秦嶺隧洞黃三段工程施工Ⅱ標(HS-2)設計說明及施工技術要求，回填灌漿范圍為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖頂拱120°范圍內灌漿孔布置頂拱120°范圍內(圖1)，每排2或3個孔，排距3 m，灌漿孔深入圍巖10 cm；固結灌漿范圍為Ⅳ、Ⅴ類圍巖全斷面，每環設7個灌漿孔，排距3 m，梅花型布置，深入圍巖4 m。

(a)Ⅱ、Ⅲ類圍巖

通過學習灌漿工程灌漿孔人工和機械鉆孔完成情況統計分析，見表1。

表1 數據分析表

灌漿孔鉆孔施工正常情況下，不考慮卡鉆，不考慮遇到鋼筋、鋼拱架，一次成孔鉆孔時間統計。

選用GZ1-Ⅱ全液壓掘進鉆車給隧洞灌漿鉆孔施工的綜合效益帶來很大的影響，包括經濟、施工進度、安全的方面，隧洞灌漿鉆孔的施工進度最為明顯。

2.2隧洞灌漿鉆孔施工的經濟性

選用GZ1-Ⅱ全液壓掘進鉆車進行灌漿鉆孔施工節約人工成本，節省了灌漿鉆孔時間，大大減少了時間成本和人工成本。

2.3隧洞灌漿鉆孔施工的安全性

選用GZ1-Ⅱ全液壓掘進鉆車進行灌漿鉆孔施工減少了施工的人員同時減少了施工的安全隱患，加大了鉆孔施工的安全性。

3 選用GZ1-Ⅱ全液壓掘進鉆車鉆孔施工分析

秦嶺隧洞黃三段3號支洞控制區主洞長度4548 m，其中Ⅳ圍巖3169 m占總長度69.7%，圍巖巖體完整性差。隧洞灌漿鉆孔施工難度大、人工鉆孔施工進度緩慢，為了提高鉆孔質量、節約工期時間和人工成本，選用GZ1-Ⅱ全液壓掘進鉆車進行灌漿鉆孔施工，見圖2。

圖2 GZ1-Ⅱ全液壓掘進鉆車進行鉆孔施工

通過分析選用GZ1-Ⅱ全液壓掘進鉆車進行灌漿鉆孔施工，節省了灌漿孔鉆孔時間，加快了灌漿孔鉆孔施工進度，保證了項目年度進度目標的順利完成。

4 GZ1-Ⅱ全液壓掘進鉆車主要參數

GZ1-Ⅱ全液壓掘進鉆車(圖3)主要部件采用國外知名液壓品牌，性能穩定，定位精準，鉆孔速度快，鉆具消耗低，適用斷面(寬×高)3 m×3 m至7.7 m×7.26 m，爬坡能力≤15°，行走速度可達15 km/h；設備應用于礦山、水電、鐵路、公路等領域的巷道、隧道鉆爆法施工掘進鉆孔作業或錨桿孔作業，使用壽命長，維護成本低。重型鉆臂，采用三角支撐和直接定位方式，全方位平行保持功能，定位快速、精確。鉆臂關節部位設計獨特，運行平穩，采用液壓助力轉向，全封閉濕式制動。配備兩個可伸縮式前支腿和兩個后支腿，定位平穩。

圖3 GZ1-Ⅱ全液壓掘進鉆車

5 主要施工工藝及方法

5.1 施工程序及方法

測量放樣→鉆孔→清孔

5.2 鉆孔

①孔位布置：按照設計施工圖紙進行測量放樣布孔，灌漿孔鉆孔位置偏差不大于10 cm，Ⅲ類孔深為入巖10 cm，Ⅳ類孔深為入巖4 m。

②鉆孔方法：采用GZ1-Ⅱ全液壓掘進鉆車進行鉆孔。

③孔向控制：鉆孔時鉆孔方向垂直于襯砌面。

④鉆孔孔徑：回填灌漿孔和質量檢查孔鉆孔孔徑不小于Φ50 mm。

⑤鉆孔順序：施工時，先施工奇數排，再施工偶數排。

⑥鉆孔記錄：鉆孔施工中，機組應對本班施工情況、孔內特殊情況(如鉆孔漏風、涌水、塌孔、掉塊等)及材料消耗情況詳細記錄在鉆孔記錄報表上。

⑦終孔標準：所有回填灌漿孔入巖均應不小于10 cm，固結鉆孔入巖均不小于4 m，當孔段遇性狀較差或混凝土脫空較大時，應加深鉆孔，灌漿孔灌漿前通知監理工程師驗收孔深。

5.3施工安全注意事項

①操作人員必須經過培訓考試合格，取得合格證后，方可持證上崗操作。

②鉆孔結束后應及時關閉車上的電器開關，切斷供電電源。

③水管和電纜必須有專人負責看管，不得拖地，以防損壞水管和電纜。

④將電纜盤好、并用篷布保護好機體免受外界環境污染。

⑤嚴禁用水沖方式清理設備主體。

⑥兩臂同時工作時，防止干擾碰撞，打底眼時防止卡碰油缸、油管等。

⑦鉆進時嚴禁反轉(從操作方向看為逆時針旋轉)。

⑧鉆臂旋轉時不得超過180°，以免把油管和接頭扭斷。

⑨施工期間要配置專業的電工，以便出現機械和電器故障時能及時處理。

⑩高空作業必須系好安全帶。

6 結語

隧洞灌漿鉆孔施工選用GZ1-Ⅱ全液壓掘進鉆車進行灌漿鉆孔施工，節約了工程造價和人工成本，加快了工程進度和施工質量，實現了經濟效益和社會效益。在以后的施工中應繼續積累經驗，獲得良好的應用效果，對后期水利工程施工提供了寶貴的經驗。