凿岩台车在清蓄地下厂房施工中的应用

摘要：凿岩台车在水电工程地下厂房施工中应用已经很普遍，其高效、安全、可靠且机动灵活的特性已经成为不可或缺的重要手段。由于各种原因，国内水电工程施工中的台车用于地下工程开挖较少，主要用于系统锚杆支护造孔和随机锚杆支护造孔。文章总结了清远抽水蓄能电站地下厂房系统主副厂房锚杆造孔施工中凿岩台车应用的成功经验。

关键词：凿岩台车；清远抽水蓄能电站；地下厂房系统；厂房施工；地下工程 文献标识码：A

中图分类号：TD64 文章编号：1009-2374（2016）27-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.27.053

1 工程概况

清远抽水蓄能电站装机容量1280MW，枢纽工程由上水库、下水库、水道系统、地下厂房洞室群及开关站、永久道路等部分组成。其中厂房系统是整个地下洞室施工中结构极为复杂的部分，厂房系统由地下主副厂房、主变洞、母线洞、尾水闸门室、高压电缆洞、交通洞、进风出渣洞、排风洞、排水廊道、自流排水系统和地面开关站等建筑物组成。主副厂房尺寸为169.5m×26.5（25.5）m×59.9m（长×宽×高），主机间位于中间，两端分别布置副厂房和安装场。

2 围岩结构及地质情况

地下厂房区主要分布燕山三期（γ52（3））中粗粒黑云母花岗岩，以深成、中深成的侵入体为主。以岩基、岩株和岩脉等出露。花岗岩体中局部可见少量高岭石化蚀变、绿泥石化蚀变等，多呈不规则团块状，局部沿断裂构造和裂隙带两侧发育。地下厂房深埋于微风化～新鲜的燕山三期花岗岩中，岩体新鲜完整，具整体～块状结构，地质条件好，但岩石硬度偏硬，围岩类别以Ⅰ～Ⅱ类为主，所以有利于厂房系统的开挖支护。

3 支护方式

在水电站地下工程施工中，喷锚支护作为洞室开挖和安全防护的重要手段，是地下工程开挖的重要组成部分。喷锚支护主要工序为锚杆支护和喷砼，水电站洞室开挖锚杆支护是在地下洞室施工中采用的一种加固支护方式。用金属件（螺纹钢）制成杆柱，插入洞室周围岩体预先钻好的孔中，利用其头部、杆体的特殊构造或依赖于黏结作用将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果、组合梁效果、补强效果，以达到支护的目的。而喷砼是在锚杆支护完成后对开挖的岩石面喷制一层砼进行封闭、固结。

4 造孔设备的配置

一般的水电工程地下工程开挖施工中，由于人工造孔短进尺开挖，精度控制较好，开挖成本低，因此均采用人工钻爆开挖。凿岩台车主要用于地下工程的锚杆造孔和地质不稳定区域的临时支护造孔，由于支护量大、孔深、安全隐患大，人工造孔不能满足工程施工的需要，特别是吊顶岩壁连续牛腿锚杆和厂房岩壁吊车梁锚杆量，技术要求高、孔深、孔径大，人工造孔基本无法实施，另外厂房顶拱锚杆使用人工造孔也很难实现。

本工程地下厂房施工中由于地质条件较好，在工程初期的施工支洞和厂房前期开挖和支护，采用人工开挖支护的方式，而主体工程的开挖也采用人工开挖的方式进行施工。本工程地下洞室群开挖工期约为20个月，其中厂房开挖支护12个月，开挖高峰期约为6个月。主副厂房系统锚杆、牛腿和岩锚梁锚杆共计7835根，孔径分别为Φ45、Φ48、Φ51、Φ57、Φ64，预计高峰期每月强度约为7000～10000m。

结合可供选择的设备和该项目地下厂房施工的方案，对造孔设备进行了综合分析：

第一，根据该项目地下厂房开挖施工方案，要求锚杆造孔最深孔深为10.16m，最大孔径为Φ64，水平孔最高位为10m，垂直孔最高位为12m。表中所列设备除282台车外，均能满足施工技术要求。

第二，相比来说，阿特拉斯凿岩台车行业内保有量大，配件供应方便、快捷，液控系统出现故障容易判断、维修，维护成本相比汤姆洛克和古河要低。

第三，阿特拉斯台车由于长期使用，操作和维修人员相对充足，更易于现场管理的维护。

第四，鉴于该项目锚杆造孔量不大，强度不高，两臂台车相比三臂台车少一个臂，车身自重也轻一些。两臂凿岩台车在作业时各臂之间干扰小、视线更好、使用更灵活。虽然1238凿岩机功率偏小，但能够满足施工要求，并且两臂台车相比三臂台车使用成本低。

综合考虑，选择配置352台车用于此工程锚杆造孔最适宜。352凿岩台车是一款技术成熟、性能可靠、全液控的凿岩设备。在该工程地下厂房锚杆造孔中使用，工作能力和技术参数能够满足施工要求，同时相比其他类型的凿岩台车易于管理和维修，使用成本低。

5 凿岩台车造孔施工

5.1 凿岩台车进场前应具备的条件

5.1.1 进场道路交通。进入工作面的道路应平整，事先应清理场地，排除一切障碍物，路面应能够满足轮式设备行走要求，最大爬坡坡度不得超过14%（l∶7）。

5.1.2 照明和通风。洞内应布置足够的照明，确保操作人员能较好地观察行经路线和作业区的情况，并且能够清楚地判定造孔位置。作业区域内应设置通风装置，及时排除设备运行产生的烟尘和施工区域内施工产生的粉尘，保证工作区域符合作业人员进入的环境要求。

5.1.3 造孔位置。在凿岩台车进入施工之前，应做好相应的测量放点工作，即造孔位置已经明确（也可事先确定桩号后，由凿岩台车的运行人员放点）。

5.1.4 供水和供电。凿岩台车进入工作面施工前，应铺设供水管道并在距施工面70m以内留有出水口，出水量应不低于12L/min。在距离工作面70m以内应设置供电开关箱，供电电压不低于380V。

5.1.5 施工环境的安全。凿岩台车进入工作面前，应事先将沿途及工作面附近已开挖区域及顶部松碎岩石撬挖干净，裂隙及松散部位，应采取措施，以防落石、塌方伤人及损伤设备。

5.1.6 凿岩台车液压系统油压设置和调整。在进入工作面前，根据提前掌握的岩石情况和施工要求，需对台车液压系统的压力进行检查和调整，以适应施工的需要，在施工过程中，也可根据具体的情况进行调整。但压力调整应严格按照设备使用手册的要求。在该项目厂房施工中，352凿岩台车液压压力设置为系统压力。

5.2 凿岩台车就位造孔前的准备工作和注意事项

5.2.1 检查项目。检查油位、冷却水量、各部位润滑情况；检查换挡手柄置于空挡，方向手柄置于需行使方向；检查轮胎气压，臂系统脚制动器是否可靠灵敏以及电缆支架插销是否栓牢；启动时接通电路，观察各仪表是否正常；运行时须经常检查油温，如超过规定应停车；作业前检查水管路有无堵塞；将电源接至台车，检查三相电压是否正常，有无漏电现象，并做漏电继电器可靠性试验，指示灯是否完好；检查油泵、电机空转、电流是否正常。

5.2.2 注意事项和要求。发动机启动后，应空转3～5min，以中速低负荷运转，使水温上升70℃～90℃，观察油压、各仪表、指示灯以及各部元件有无异响声音，确认各部正常后，才能开始载负荷运转；寒冷季节启动时，应启动热装置后，再启动发动机；台车行驶前，制动气压必须达到5kg/cm2以上，松开制动闸后，才能起步；车辆行驶时，不准调换方向，必须在车停稳后进行；车辆下坡时，必须底速挡行驶，严禁空挡溜滑车；行驶时应用脚制动器进行减速或停车。非紧急情况不准使用手制动器；台车到达作业地点，应停放工作岩下面的适当位置，放下支腿，将台车调至水平状态后，发动机方可熄火。

5.3 凿岩台车造孔作业

在凿岩台车进行造孔作业时，如何确保设备的安全运转，如何提高工效，如何减低作业过程中的成本消耗，是作业期间管理的重点，为此应做好以下七点：

5.3.1 凿岩台车必须在各指示装置完好，蓄能器功能正常，各软管和接头不漏油，凿岩机不漏水的情况下进行作业。

5.3.2 要合理化分各臂的作业区域，禁止两臂在同一条垂直线上工作。

5.3.3 为确保在作业过程中不出现掉石头、卡转，并且石渣能够及时排出，应禁止在岩石破碎、裂隙、裂孔等处开眼。

5.3.4 操作时把臂和推进器移动至岩石位置，将推进梁顶盘抵住岩石。操作控制板上的手柄，使凿岩机向前移动，钎头轻触岩石，然后操纵回转手柄、冲击和推进手柄（向前），凿岩机向前移动进行开眼，当钎杆在岩石中坐稳后，即可正常钻进。

5.3.5 开眼失败时，停止推进动作，再拉回推进器手柄，使凿岩机稍稍后退，调整孔位，重新进行开眼操作。

5.3.6 作业时要经常观察各信号灯和压力表指示，分析岩石变化及钎杆转动情况，严防卡钎或杆扭曲。防止油管缠结或脱落受损。

5.3.7 孔完成后，冲击机构停止工作，凿岩机自动退回后端位置，把臂移到下一个孔位，重新开眼凿进。

5.4 作业后凿岩台车工作流程和检查保养

凿岩台车作业后应将设备转移出工作面至不干扰其他作业施工的安全区域处停放，如果下一次作业间隔时间较长，将设备转移至洞外停放地。同时需要及时地检查和保养，对于出现的问题及时处理，才能保障在下一次施工时，设备处于良好的状态，为此应做好以下的各项工作：

5.4.1 凿岩机作业完成后，收回凿岩机、推进梁及臂系统，做好行走前的各项准备工作。

5.4.2 断开外接电源，收回电缆。拆除冲洗水软管。

5.4.3 发动机怠速运转数分钟，使其温度稍降后，方可熄火。

5.4.4 必须十分注意液压油、润滑油脂及燃油的清洁。添加时加油口要擦净。加油口装有滤网时，不得取下滤网加油，燃油箱应在每日作业终了后加满。

5.4.5 察看电缆的外露部分有无破损并检查是否漏电。

6 结语

在清蓄地下厂房系统施工中，凿岩台车不仅用于地下主副厂房锚杆施工中，还在主变洞、尾调洞和交通洞等洞室支护中承担锚杆造孔的任务。现场的设备运管专业化队伍也同时负责麦斯特喷车的管理、运行和维护保养工作。本文选取352台车在清蓄地下主副厂房施工中的应用和管理的成功经验，更易于清晰地描述如何结合施工的强度、工程的规模、地质的情况、洞室的类型和企业自身设备管用的状况来选择配置合适的设备，确定适合的管理模式，最终实现设备效能的最大化、施工成本的最小化，满足项目施工的需要，也是实现水电项目地下工程施工质量、安全、工期和效益目标的重要内容和保障，同时也为水电施工企业在同类型项目施工时提供一些有益的借鉴和帮助。

参考文献

[1] 吴连雄，张兴来.萝峰隧道三臂凿岩台车与手持式 凿岩机钻爆法掘进施工技术比较[J].公路交通技术， 2003，（5）.

作者简介：董兆南（1973-），男，安徽淮南人，中国水利水电第十四工程局有限公司工程师，研究方向：水利水电施工设备的管理。

（责任编辑：小 燕）