GZ1-Ⅱ全液压掘进钻车在秦岭隧洞灌浆施工中的应用

李晓燕

(陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西 西安 710000)

1 工程概况

引汉济渭工程秦岭输水隧洞黄三段全长16.481 km，共划分2个标段进行施工。黄三段第Ⅱ标段(HS-2标段)主洞起点桩号K7+929，终点在控制闸处，长度8.552 km，隧洞设计流量70 m3/s，纵比降1/2500。

HS-2标段3号支洞长979.97 m，洞身Ⅳ类围岩979.97 m，围岩以灰褐色、灰绿色云母片岩为主，云母含量高，片理极发育，呈极薄层状，岩石微风化～新鲜，为软-中硬岩，埋深5 m～321 m，平面布置与主洞夹角60°，控制区主洞净尺寸为6.76 m×6.76 m，马蹄形断面，长度4548 m，其上游段长2346 m(桩号k7+929～k10+275)，下游段长2202 m(桩号k10+275～k12+477)。主洞洞身Ⅲ类围岩1379 m围岩以角闪斜长片麻岩、钠长绿泥片岩为主，微风化，较软岩-坚硬岩，岩体较完整-差，埋深209 m～510 m；Ⅳ类围岩3169 m，围岩以含炭(炭质)片岩、灰岩、云母片岩为主，微风化，较软岩-中硬岩，岩体完整性差，埋深98 m～568 m，其中IV类围岩占69.7%。

回填灌浆范围为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩顶拱120°范围内，回填灌浆主要设计参数：灌浆孔布置顶拱120°范围内，每排2或3个孔，排距3 m，梅花型布置；钻孔直径终孔直径采用50 mm，灌浆孔深入围岩10 cm。

固结灌浆范围为Ⅳ、Ⅴ类围岩全断面，固结灌浆主要设计参数：灌浆孔布置全断面每环设7个灌浆孔，排距3 m，梅花型布置，其中顶拱120°范围内，固结灌浆孔结合回填灌浆孔设置，钻孔直径：钻孔直径采用50 mm，深入围岩4 m，灌浆压力设计灌浆压力0.7MPa，应根据现场试验进行参数调整。由于Ⅳ类围岩占69.7%，灌浆钻孔难度系数高，工程量大，施工困难。

2 GZ1-Ⅱ全液压掘进钻车和人工钻孔YT-28隧洞钻孔施工的对比

2.1 隧洞灌浆钻孔施工的进度分析

根据秦岭隧洞黄三段工程施工Ⅱ标(HS-2)设计说明及施工技术要求，回填灌浆范围为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩顶拱120°范围内灌浆孔布置顶拱120°范围内(图1)，每排2或3个孔，排距3 m，灌浆孔深入围岩10 cm；固结灌浆范围为Ⅳ、Ⅴ类围岩全断面，每环设7个灌浆孔，排距3 m，梅花型布置，深入围岩4 m。

(a)Ⅱ、Ⅲ类围岩

通过学习灌浆工程灌浆孔人工和机械钻孔完成情况统计分析，见表1。

表1 数据分析表

灌浆孔钻孔施工正常情况下，不考虑卡钻，不考虑遇到钢筋、钢拱架，一次成孔钻孔时间统计。

选用GZ1-Ⅱ全液压掘进钻车给隧洞灌浆钻孔施工的综合效益带来很大的影响，包括经济、施工进度、安全的方面，隧洞灌浆钻孔的施工进度最为明显。

2.2隧洞灌浆钻孔施工的经济性

选用GZ1-Ⅱ全液压掘进钻车进行灌浆钻孔施工节约人工成本，节省了灌浆钻孔时间，大大减少了时间成本和人工成本。

2.3隧洞灌浆钻孔施工的安全性

选用GZ1-Ⅱ全液压掘进钻车进行灌浆钻孔施工减少了施工的人员同时减少了施工的安全隐患，加大了钻孔施工的安全性。

3 选用GZ1-Ⅱ全液压掘进钻车钻孔施工分析

秦岭隧洞黄三段3号支洞控制区主洞长度4548 m，其中Ⅳ围岩3169 m占总长度69.7%，围岩岩体完整性差。隧洞灌浆钻孔施工难度大、人工钻孔施工进度缓慢，为了提高钻孔质量、节约工期时间和人工成本，选用GZ1-Ⅱ全液压掘进钻车进行灌浆钻孔施工，见图2。

图2 GZ1-Ⅱ全液压掘进钻车进行钻孔施工

通过分析选用GZ1-Ⅱ全液压掘进钻车进行灌浆钻孔施工，节省了灌浆孔钻孔时间，加快了灌浆孔钻孔施工进度，保证了项目年度进度目标的顺利完成。

4 GZ1-Ⅱ全液压掘进钻车主要参数

GZ1-Ⅱ全液压掘进钻车(图3)主要部件采用国外知名液压品牌，性能稳定，定位精准，钻孔速度快，钻具消耗低，适用断面(宽×高)3 m×3 m至7.7 m×7.26 m，爬坡能力≤15°，行走速度可达15 km/h；设备应用于矿山、水电、铁路、公路等领域的巷道、隧道钻爆法施工掘进钻孔作业或锚杆孔作业，使用寿命长，维护成本低。重型钻臂，采用三角支撑和直接定位方式，全方位平行保持功能，定位快速、精确。钻臂关节部位设计独特，运行平稳，采用液压助力转向，全封闭湿式制动。配备两个可伸缩式前支腿和两个后支腿，定位平稳。

图3 GZ1-Ⅱ全液压掘进钻车

5 主要施工工艺及方法

5.1 施工程序及方法

测量放样→钻孔→清孔

5.2 钻孔

①孔位布置：按照设计施工图纸进行测量放样布孔，灌浆孔钻孔位置偏差不大于10 cm，Ⅲ类孔深为入岩10 cm，Ⅳ类孔深为入岩4 m。

②钻孔方法：采用GZ1-Ⅱ全液压掘进钻车进行钻孔。

③孔向控制：钻孔时钻孔方向垂直于衬砌面。

④钻孔孔径：回填灌浆孔和质量检查孔钻孔孔径不小于Φ50 mm。

⑤钻孔顺序：施工时，先施工奇数排，再施工偶数排。

⑥钻孔记录：钻孔施工中，机组应对本班施工情况、孔内特殊情况(如钻孔漏风、涌水、塌孔、掉块等)及材料消耗情况详细记录在钻孔记录报表上。

⑦终孔标准：所有回填灌浆孔入岩均应不小于10 cm，固结钻孔入岩均不小于4 m，当孔段遇性状较差或混凝土脱空较大时，应加深钻孔，灌浆孔灌浆前通知监理工程师验收孔深。

5.3施工安全注意事项

①操作人员必须经过培训考试合格，取得合格证后，方可持证上岗操作。

②钻孔结束后应及时关闭车上的电器开关，切断供电电源。

③水管和电缆必须有专人负责看管，不得拖地，以防损坏水管和电缆。

④将电缆盘好、并用篷布保护好机体免受外界环境污染。

⑤严禁用水冲方式清理设备主体。

⑥两臂同时工作时，防止干扰碰撞，打底眼时防止卡碰油缸、油管等。

⑦钻进时严禁反转(从操作方向看为逆时针旋转)。

⑧钻臂旋转时不得超过180°，以免把油管和接头扭断。

⑨施工期间要配置专业的电工，以便出现机械和电器故障时能及时处理。

⑩高空作业必须系好安全带。

6 结语

隧洞灌浆钻孔施工选用GZ1-Ⅱ全液压掘进钻车进行灌浆钻孔施工，节约了工程造价和人工成本，加快了工程进度和施工质量，实现了经济效益和社会效益。在以后的施工中应继续积累经验，获得良好的应用效果，对后期水利工程施工提供了宝贵的经验。