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摘要：随着我国工艺技术的不断升级，诸多先进设备、技术被广泛应用于隧道施工中。作为当前常用先进设备之一，三臂凿岩台车的应用有助于加快施工效率，并起到保障施工安全的作用。鉴于此，本文以京沈客专辽宁段TJ-1标三棱山隧道为工程背景，阐明在长大隧道工程中三臂凿岩台车的具体应用。
关键词：隧道施工；钻孔作业；三臂凿岩台车；施工成本
引言
现阶段我国隧道工程建设中，长大隧道施工因其作业难度大、环境复杂而备受人们重视，如何在保证施工安全的前提下，在规定工期内安全地完成施工，成为施工企业的重视问题。正因此，在长大隧道工程建设中，三臂凿岩台车的应用俨然成为一种趋势。
一、隧道工程现状分析
截止到2020年底，我国隧道工程数量超31000处，建设总长度超过30000km，其中特长隧道超过4500km。为进一步促进我国经济建设以及社会发展，我国长大隧道工程建设数量逐年增多，这也使得隧道线路的埋深设计不断增大。当前，长大隧道工程中，埋深超过500m的工程占比较多，而相较于普通隧道工程而言，长大隧道工程无论是施工环境还是施工难度都更为复杂[1]。现阶段，长大隧道工程常见不良地质情况包括：高地温、高承压水、突涌水、有害气体、极强岩爆、高地应力、复杂变质岩等，愈发复杂的地质环境使得隧道工程施工难度增大。而面对复杂的施工环境，传统的人工钻爆形式已经无法满足施工效率与安全要求，必须借助先进机械设备实施机械化施工作业。京沈客运专线TJ-1标起止里程为DK492+267.50〜DK502+328.55，线路长度10.061km。标段内含路基2段，长1.004km，占线路全长的10%；桥梁1座0.169km，占线路全长的1.7%；隧道1座8.888km，占线路全长的88.3%。
二、三臂凿岩台车的应用
（一）人工开挖与三臂凿岩台车的对比
三臂凿岩台车的应用，具备定位精准、施工效率高等特点，应用于长大隧道施工可以在保证施工安全的同时，实现对施工工期的进一步缩短。相较于常规开挖台架的应用，三臂凿岩台车能够实现利用相关组件完成装药、炮眼定位以及钻眼等作业，具有便捷性、安全性以及高效性等优势[2]。以往手持钻杆定位、人工凿机钻眼的方式受限于人工操作的影响，其控制准度难免出现误差，极易出现超挖、欠挖等问题，并且针对爆破作业的开展，极易对施工人员造成安全威胁。而三臂凿岩台车的应用，能够做到对钻孔的精准定位，并且可以将超欠挖控制在11~15cm范围内，作业安全性也远远高于人工作业，在混凝土喷射作业时，能够实现对混凝土使用量的有效控制[3]。此外，人工手持风钻机还存在安全风险大、环保性差、效率低、施工成本大等缺点，采用三臂凿岩台车后，通过设置安全顶棚来保证人员作业安全，在避免造成严重施工污染的同时，进一步提升施工效率与安全质量。
（二）三臂凿岩台车隧道施工成本分析
本文以三棱山隧道工程为例，工程配备三臂凿岩台车1台，工程量为Ⅲ级围岩，开挖断面93平方米，钻孔62个，开挖时间控制在2.5h左右，开挖进尺为每循环3m，以3个循环为每日工作量，其成本为：电费每立方米3.6元，台车维修费每立方米5元，火工品每立方约为16元，结合对营改增的考量，抵扣单价为每立方米2.3元，抵扣后为每立方米10.5元。此外，该工程还涉及到人工费每立方米2.7元，配料、材料为每立方米10元，合计每立方米47.87元，相较人工开挖成本（47.5元），二者基本保持持平的状态，但是立足于施工效率而言，三臂凿岩台车的总施工效率要比人工开挖效率高出30%左右，意味着施工期间使用三臂凿岩台车能够实现对人工费、办公费以及机械使用费等的有效节省。
三、三臂凿岩台车在长大隧道施工中的应用
本文以NH178三臂凿岩台车为例，其尺寸分别为13.71m、3.05m、3.45m，重量超过32t，组成部分包括底盘、推进器、工作平台、水泵、钻臂、凿岩机、液压操纵系统等。其中：（1）柴油机、变速箱、驱动桥等组成部分的应用，可以支撑台车的稳定、灵活运行，在面对复杂环境时，可以保证台车的有序进场和出场。并且在无电源条件下，台车依旧可进行控制和操作。（2）钻臂为伸缩式液压臂，能够做到在施工期间进行钻臂的灵活摆动、升降，支持钻臂进行左右45°、上下各52°、30°的摆动。利用弹性膨胀销轴进行铰接点连接，确保其控制精准度；推进梁支持90°俯仰和翻转，能够实现在施工期间进行下方向、上方向以及横向炮孔的有效作业。（3）采用电动液压式的控制系统，确保在运行期间能够维持稳定的推进、旋转作业。（4）工作平台主要作用钻臂、推进器检修，或者是用于爆破材料的装填等。
（一）钻壁推进及定位
施工期间，人员控制凿岩台车运行至隧洞施工面位置，需注意，当凿岩台车运行至隧洞位置过程中，必须由测量人员进行从旁引导，进而保证运行位置的准确性。通常情况下，台车的施工位置在隧洞中心线与设备中心线平行位置，接着进行台车支腿的控制，以台车水准仪为参考，在支撑时进行四条支腿的合理控制，确保水准仪保持水平状态后方可停止控制支腿。待定位操作完成后，以定位面为基准进行台车大臂的移动，并在移动过程中进行定位坐标的测定。在确定隧洞中推进梁与钻臂位置时，必须在测量人员引导下进行精准定位，定位后，台车钻臂能够通过平行按钮实现自动调整。在操作推进器时，需保持所有孔的角度、方向保持一致，禁止推进器的角度、方向出现变化。
（二）工作平台的布置
定位完成后，按照工程施工要求，预先进行爆破、锚杆布孔设计，在设计方案确定过程中，应做到对设计方案的反复调整，确定其设计符合标准后方可确定方案。然后要求操作人员严格按照设计方案进行现场布孔作业。在实际布孔施工中，还需进行布孔方案的合理调整，需结合对现场爆破情况、围岩情况的分析，进一步保证现场布孔的合理性。
（三）操作及钻孔作业
待布孔作业施工结束后，结合工艺要求开展现场钻孔作业，而操作人员在控制台车时，需要注意：（1）在移动台车时，切不可私自调整预先测量定位好的推进梁与钻臂角度等参数，利用手柄进行台车控制，以掌子面为现场进行推进梁的定位，待定位完成后开展现场钻孔定位、钻孔施工。与此同时，为进一步提升施工效率，可采用类似手段进行其余2钻臂的控制，维持三臂同时施工作业，实现在保证施工质量的同时，显著提升隧道施工效率。
而在钻孔作业期间，需做到对钻孔设计参数的合理调整，因地质情况不同，所以需在钻孔施工过程中，依据地质情况的变化，结合钻孔速度分析，进行钻孔角度、孔深以及孔位等参数的局部合理调整，确保其超欠挖控制能够符合标准要求，避免爆破作业的开展受到钻孔作业不到位的影响。
结语
综上所述，相较于人工开挖方式，在长大隧道施工中应用三臂凿岩台车设备，能够在保证施工安全的前提下，实现高效、优质施工。尽管现阶段三臂凿岩台车的应用还存在成本高、操作难度大等缺点，但是随着设备的升级换代以及我国科学技术发展，未来三臂凿岩台车施工技术势必会成为长大隧道施工中必不可少的关键技术之一。
参考文献：
[1]刘永福.长大隧道施工中三臂凿岩台车开挖施工技术[J].智能城市,2019,005(014):P.159-160.
[2]刘彬,张庆明,王不凡,等.三臂凿岩台车开挖施工方法研究[J].重庆建筑,2019,018(009):61-63.
[3]张玉鹤,刘亚军.浅谈隧道机械化施工设备管理[J].建筑工程技术与设计,2018,000(006):1297-1299.