全断面岩石掘进机作为一种长隧洞快速施工的先进设备,其在隧洞施工中的主要优点是快速、优质、安全、经济。
(一)快速
掘进机施工的优点是掘进速度快,其开挖速度一般是钻爆法的3~5倍。
掘进机的掘进速度首先取决于设计。目前全断面岩石掘进机设计的最高掘进速度已达6 m/h,理论最高月进尺可达4 320 m。实际月进尺还取决于两个因素:一是由岩石破碎的难易程度决定的实际发生的每小时进尺,二是反映管理水平的掘进机作业率。目前,掘进机的管理水平一般可使作业率达到50%。在花岗片麻岩中,月进尺可达500~600 m/月;在石灰岩、砂岩中,月进尺可达1 000 m/月;在粉砂岩中,月进尺可达1 500~1 800 m/月。这样的月掘进速度已经在掘进机施工的秦岭隧洞、磨沟岭隧洞、桃花铺隧洞、引大入秦隧洞、引黄入晋隧洞中实现,其是钻爆法所望尘莫及的。但是,这样的速度还不是最高的,只要进一步提高管理水平,还有可能创造更高的月掘进进尺。
(二)优质
掘进机开挖的隧洞由于是由刀具挤压和切割洞壁岩石,所以洞壁光滑美观。
掘进机开挖隧洞的洞壁糙率一般为0.019,比钻爆法光面爆破的糙率还小17%。
开挖的洞径尺寸精确、误差小,精度可以控制在2 cm左右。
开挖隧洞的洞线与预期洞线误差也小,可以控制在5 cm范围内。
(三)安全(www.xing528.com)
掘进机开挖隧洞对洞壁外的围岩扰动少,影响范围一般小于50 cm,容易保持原围岩的稳定性,可得到安全的边界环境。
掘进机自身带有局部或整体护盾,使人员可以在护盾下工作,有利于保护人员安全。
掘进机配置有一系列的支护设备,在不良地质处可及时支护以保安全。
由于掘进机是机械能破岩,故没有钻爆法的炸药等化学物质的爆炸和污染。
采用电视监控和通信系统,操作自动化程度高,作业人员少,便于安全管理。
(四)经济
目前我国使用掘进机,若只核算纯开挖成本,其是高于钻爆法的。但掘进机成洞的综合成本可与钻爆法比较,其经济性主要表现在成洞的综合成本上。由于采用掘进机施工,故使单头掘进20 km隧洞成为可能;可以改变钻爆法长洞短打、直洞折打费时费钱的施工方法,代之以聚短为长、裁弯取直,从而省时省钱;掘进机施工洞径尺寸精确,对洞壁影响小,可以不衬砌或减少衬砌,从而降低衬砌成本;掘进机的作业面少、作业人员少,人员的费用少;掘进机的掘进速度快,提早成洞,可提早得益。这些因素,促使掘进机施工的综合成本降低到可与钻爆法竞争。
掘进机开挖隧洞的经济性只有在开挖长隧洞,尤其是长度超过3 km时才能体现。
掘进机的四大优点是快速、优质、安全、经济,其中核心优点是快速。
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