支腿式液压凿岩机施工工法

支腿式液压凿岩机施工工法

工法编号：GZSJGF 07-03-04

中铁隧道集团三处有限公司 庞保平 刘建国

一、前言

随着我国经济的飞速发展，建筑市场竞争日趋急烈，按常规的施工方法将面临被淘汰的可能，如何加快施工进度、降低工程成本作为重点放在了首要位置。只有掌握先进的施工技术，依靠先进的施工机械，才能占据竞争的有利地位。

YYTZ26C支腿式液压凿岩钻机在温州珊溪水利枢纽供水配套工程——莲花山隧洞施工中取得令人满意的效果，既加快了施工进度、又降低了工程成本，获得了一定的社会效益和经济效益。

YYTZ26C液压钻经国内专家小组鉴定为：处于国内领先地位，达到国际先进水平。液压凿岩机取代传统的风钻势在必行。

二、工法特点

1、高效、省电，原动力小，钻速快。与传统风机比，能耗仅为其三分之一，而工效高一倍，综合效益提高1～3倍：可以降低工程成本，加快施工进度。

2、操作稳，噪声小，可以改善现场作业环境。

3、结构简单，维修方便，寿命长，操作灵活，可手持或置于台车钻架上，移动灵活方便，可以降低劳动强度，保证操作人员的安全。

4、不需高压风，辅助工程少。

三、适用范围

本工法可广泛应用于钻爆法施工的城市地铁、山岭隧道和矿山开采等领域；配备标准的22×108炮钎，钻孔直径ф32～ф50，最大深度可达6米。

四、工艺原理及关键技术

1、工艺原理：

YYTZ26C液压钻的基本原理是液压站提供动力，通过高压油管传递，带动液压支腿推进和主机部分高速回转、冲击，即在冲击、回转、推进三大功能同步进行的前提下完成钻孔作业，系统采用冷却式供水。

2、关键技术：

本工法具有高效、节能、降噪、安全、环保等显著效果，远优于风动凿岩机，处于国内领先地位，达到国际先进水平。

（1）高效

YYTZ26C液压钻属小型液压凿岩机，由液压站、主机、液压支腿组成，为全液压（包括支腿），一台液压站可带动多个主机(参见表1)；其冲击、回转、推进三大功能可同步自动协调(参见表2)相应可提高推进速度，也降低了动力消耗。

1

YYTZ26C系列液压钻规格参数 表1 凿岩机参数表 表2 型 号 外 型 尺 寸 重 量 功 率

主机外形尺寸 600×173×190mm 26c-1 1.1×0.6×0.8m 350Kg 8Kw 重 量 26Kg 26c-2 1.3×0.7×0.9m 500Kg 15Kw 工 作 油 压 15-17Mpa 26c-3 1.3×1×0.9m 700Kg 22Kw 流 量 30-35L 26c-4 1.5×1.1×0.9m 850Kg 30Kw 冲 击 能 55-60J 26c-5 1.8×1.3×1m 1300Kg 45Kw 冲 击 频 率 55-60Hz 26c-6 1.8×1.3×1m 1300Kg 45Kw 转 矩 50-55Nm 26c-7 1.8×1.3×1m 1500Kg 55Kw 转 速 250-300r/min 26c-8 1.9×1.4×1.1m 1800Kg 75Kw 水 压 0.3-0.5Mpa 26c-11 2×1.5×1.2m 2200Kg 90Kw 流 量 5-10L 26c-14 2×2.2×1.2m 2500Kg 110Kw 长 液 腿 1600-3000mm 26c-16 2×2.2×1.2m 3000Kg 150Kw 短 液 腿 1300-2500mm 26c-22 2.2×2.4×1.2m 4000Kg 180Kw

现场施工中整套机组在主机与液压站之间是由两根油管和一根水管相连，施钻前只需在液压站接上380V动力电源和高压水便完成了准备工作，与风动凿岩机相比，省去了烦琐的准备工作。

由于主机部分具有高速回转和冲击的特点，同时液压支腿的推进又与之同步自动协调，所以钻孔掘进速度快。在现场同等条件下实测，单机单孔掘进速度液压钻比风动凿岩机快1/3(参见表3)，经过长时间比较，温州莲花山隧洞开挖每循环可缩短2小时左右，开挖总工期相应提前约两个月。

风动凿岩机与液压钻使用效果对比表 表3

对比项目 YT28风动凿岩机 YYTZ26C-5全液压凿岩机组 1、采用整机设计，结构紧凑，同时机上配有轨轮移动方便，受洞深长度影响小。 2、准备时间在20分钟左右。 35～39 1、最长4小时20分 2、最少1小时25分 3、一般2.0～2.5小时 工作面清晰，肉眼未见雾气及粉尘，噪声明显少于风钻，瞬时A声级别（Lp）: 88.2～901dB(A) 15分钟等效连续A声级 (LAq)：89.4dB（A） 3粉尘：0.26mg/m 备 注 1、传统风钻研(含机自)管线(风、水、油)繁杂，钻孔前后耗工耗时量大，且随洞深的增加就位及施工准备 撤离不便。 2、一般准备时间在1小时左右。 耗电量 132～264 1、最长7小时05分 净钻孔 2、最少4.0小时， 时间 3、一般5.0～5.5小时 1、工作面水雾大，可见度低，距掌子面4～5米内看不见物体 2、噪声高，距掌子面6～7米内无法交谈 3、粉尘、噪声及废气未进行现场检测 劳动卫生监测 1、钻孔总数43～46个 2、平均孔深2.25米 1、监测洞挖已至1338米 2、监测整套机组工作 （2）节能

液压钻与风动凿岩机相比，具有显著的节能优势，风动凿岩机需要配备多台空压机作动力，铺设长距离的高压风管，而液压钻不需要类似配套设施，接上动力电源和高压水即可开始作业，可节

2

省长距离的高压风管，降低动力的损耗。

3

温州莲花山隧洞B标全长2478m，按原施组计划需配备两台20m座式电动空压机才能保证洞挖作业的正常进行。使用YYTZ26C-5液压钻后经统计分析，平均每小时耗电量仅为37Kw.h。与风动凿岩机比较，在相同钻孔时间下，综合计算平均每小时省电160Kw.h，本项目共计省电65万Kw.h左右，大大降低了工程成本。

（3）降噪

2

由于液压钻工作原理的改进，使用过程中噪音低，莲花山隧洞A标、B标开挖断面分别为12.6m

2

和14.1m，掌子面五台钻机同时开钻的时候，近距离交谈可以听见；钻孔完成后，操作工人没有不适的反映，远远低于风动凿岩机施钻时所产生的噪音(见表3)。

（4）安全

YYTZ26C液压钻在主机与钻杆连接部分采用了新型闸片式钎卡装置，另外由于主机的冲击、回转和柔性液压支腿的推进功能可同步自动协调，发生断钎后也不会出现支腿瞬间向前顶进的现象，钎尾部分断掉后还能与主机挂在一起，这样便可减少施钻过程中断钎对操作人员造成伤害的隐患。

（5）使用灵活

1）YYTZ26C液压钻使用过程中所受限制条件少，不需设空压站和铺设高压管路，长距离隧道更能体现其优势。

2）由于整套机组体积小，可广泛适用于各种断面的隧道施工，既可单独为轨行式，或放在四轮车上；也可与作业平台形成整体。

3）液压钻性能稳定，维修工作量少，主机拆换方便快捷。 （6）环保

1）噪声低：经检测，使用液压钻作业的隧洞作业面噪声为88.2～90.1dB，远远低于风动凿岩机工作时的噪声，长时间使用施钻工人没有不适现象。

2）作业环境好：液压钻在使用过程中无水(油)雾产生，作业面非常清晰，空气中可吸入颗粒含量远低于使用风动凿岩机时，施工环境得到极大的改善。

五、施工工艺

YYTZ26C液压钻施工工艺见图1。

钻机就位 接水、电管线 测量放线 搭设作业平台 钻孔作业 拆管线、退机 清孔、装药 爆破、通风、出碴、支护 YYTZ26C液压钻施工工艺流程图 图1 3

六、主要配套设施（见表4）

YYTZ26C-5液压钻使用过程中配套设施表 表4

设备名称 液 压 钻 高压水管 动力电源 作业平台 主 机 型 号、规 格 YYTZ26C-5 φ80 380V 用 量 1套 2台 备 注 莲花山隧洞B标 距作业面50 m左右 与有轨运输出碴设备共用 现场拆换备用 φ42钢管、扣件 1套 七、劳动力组织（见表5）

YYTZ26C-5液压钻使用过程中劳动力组织表 表5 人员名称 施 钻 工 操 作 工 维 修 工 数 量 7人 1人 1人 备 注 其中两个机动人员 负责液压站开、关机和现场故障的处理 负责设备的日常维修、保养 八、质量标准

1、严格按照爆破设计的要求布置炮孔，确保钻爆质量。

2、拱顶周边眼钻孔过程中，可以利用主机顶部的高压蓄能器沿周边半孔炮痕方向定位，尽量减少超欠挖，提高光面爆破效果。

3、钻杆钎尾打击面必须为平整件，其钎尾长度保证在108±1之间，中心水孔保持畅通。 4、开机后及时开水冷却主机，施钻过程中如遇水流量不足立即关机。 5、设备在运输途中关闭油箱通气口。长期不用时，提前关水干打若干分钟，再从机头注油封存。拆卸时，做好各油口防尘堵盖工作。

6、液压油及零配件的清洁直接影响设备的使用效果，维修人员操作时要保持高度整洁。

九、安全措施

1、液压站上的电器部分应避开渗水严重地段，防止发生漏电事故，必要时可进行遮盖。 2、施钻过程中认真搞好防护设施，防止高处落物伤人事故。

3、设备正常使用油温为15～65℃，高压蓄能器、液压油箱、高压油管等不得接近高热源。 4、当使用过程中出现液压油泄漏等情况时，应直接关闭电源停机处理。

5、高压油管要做到不缠结或带急弯使用，作业过程中作好管线维护，防止扎、碰、磨等原因造成的油管损坏。

十、效益分析

本工法具有省时、节能、高效、安全、降噪、环保等特点，实施过程中效果明显。以温州珊溪水利枢纽供水配套工程莲花山隧洞B标为例进行效益分析如下：

莲花山隧洞B标全长2478m，单口掘进。进洞100m左右为风动凿岩机钻孔，其余均采用YYTZ26-5液压钻。经统计分析，液压钻比风动凿岩机掘进速度快1/3,每循环可节省1～2小时，洞挖总工期相应提前约2个月。

YYTZ26C-5液压钻平均每小时耗电为37Kw.h，与使用风动凿岩机比较，平均每小时省电约

4

160Kw.h。共计省电约65万Kw.h(本项目电价为1.2元/Kw.h)，合计节省电费78万元左右。

综上所述，长距离隧洞开挖使用液压钻，可获得一定的经济效益和社会效益，液压钻远优于风动凿岩机，处于国内领先地位，达到了国际水平。

十一、工程实例

温州珊溪水利枢纽供水配套工程莲花山隧洞全长4951.2m，为圆形有压隧洞，是整个配套工程控制性项目之一。进出口施工分为两个标段，其中A标进口段2473.23m(0+000～2+473.23)，由中国水利水电十二工程局承建；B标出口段2478.01m(2+473.23～4+651.24)，由中铁隧道集团三处承建，两个标段的施工均采用独头单工序作业，进洞时间大致相同。

2

莲花山隧洞B标为D=4m的圆形渐变断面，渐变高度h=0.732m,平均开挖面积14.1m，洞身段围岩以侏罗纪上统磨石山组d段统纹质晶屑玻屑熔结凝灰岩为主，大部分为水工Ⅱ～Ⅲ围岩，地下水量丰富。隧洞开挖采用YYTZ26C-5液压凿岩机钻孔，全断面钻爆法施工。由于小断面隧洞爆破夹制作用力较大，所以每循环进尺控制在2m左右，每天正常施工3～4个循，本标段创造了平均月进尺180m，最高日进尺寸9.8m ，最高月进尺212m的佳绩。由于使用液压钻缩短了循环时间，最终于2001年12月16日提前半个月掘进到合同分界里程，受到有关部门一致好评。

莲花山隧洞A标与B标地质情况相同，前期施工采用YT28风动凿岩机钻孔，最高月进尺仅为125m，无法满足进度计划的要求。更换钻孔设备，使用YYTZ26C-5液压钻后开挖进尺明显加快，第

二个月就实现了月进尺203m，也创造了中水十二局在小断面隧洞的施工纪录。

5