掘进凿岩台车的使用与维护管理措施

掘进凿岩台车是隧道、井巷、涵洞等复杂空间施工中的必备机械，具有复杂的结构、高度集成的功能。使用凿岩台车开展工程项目建设具有一定的先进性，并且在很多项目中取得了良好效果，有效节约了资源并实现了建设效益的最大化。为了进一步探究凿岩台车的使用与维护方法，进一步推广掘进凿岩台车，为复杂地质条件下的大规模机械化施工奠定基础，本文基于某隧道工程项目建设实际，研究了ＺＹＳ１２３全电脑三臂凿岩台车的使用与维护管理措施。

１　凿岩台车设备概述

本文选择图１（ａ）所示的ＺＹＳ１２３全电脑三臂凿岩台车作为研究对象。该台车主要用于隧道、井巷、涵洞等钻爆开挖施工，集成了行走、凿岩和辅助装药等多种功能，适用于全断面、大断面或台阶法等多种开挖方式。运用智能数控与自适应力学融合技术，该台车装载有多种功能模块，可以完成多样化工程建设任务，详细信息如图１（ｂ）所示。

▲图1 ZYS123全电脑三臂凿岩台车实物与功能

ＺＹＳ１２３全电脑三臂凿岩台车在施工应用中，具有施工效率高、质量好和信息化程度高的特点。

（１）施工效率高。该台车配有大功率凿岩机，钻孔速度快（最高可达５ｍ／ｍｉｎ），利用数字化点位匹配与识别技术实现了爆破点自动标记，无需掌子面描点即可自动钻孔；此外，凿岩机具有较深的洞穴掘进能力，最大深度可达２０ｍ，能够有效实现长管棚作业，配合自动接杆机构，最终可以实现５０ｍ超前钻探。

（２）施工质量好。该台车最大的特点在于将数字控制技术融入每一道工序施工中，对每次施工时的钻孔参数（角度、位置、姿态、深度等）进行自动测量并实行反馈式调整，最终实现高精度钻孔；此外，对于爆破工序集成了轮廓自动扫描技术，在进行精准定位的基

础上对爆破深度进行预测，从而实现超欠挖控制，减小爆破失败的可能性并降低工程成本。

（３）信息化程度高。该台车集成了多种信息化设备，能够在线识别目标并自动定位，在施工过程中随时采集数据并进行实时分析，依据数据进行地质水文条件的分析，进而指导工程实施；对于施工数据设计有冗余存储功能，方便后续调取并进行比对；此外，还可以利用网络进行远程监控，辅助操作人员实现一人控制多臂的目标，既降低了操作难度又减少了人力资源的投入。

２　凿岩台车使用情况

新建福厦铁路３标起讫里程为ＤＫ５１＋７１７.９２５～ＤＫ８６＋８０１.４２，正线长度３５.０８３ｋｍ。一公司承担ＤＫ５１＋７１７.９２５～ＤＫ６８＋５４.５３０段的建设任务，长１６.３３７ｋｍ，位于福建省福清市、莆田市境内。主要工程内容包括：隧道、桥涵、路基、无砟轨道、防灾救援通道、大型临时设施，总工期６０个月，投资额７８９８９.３９万元。隧道共３座，分别为碧峰寺隧道（８４３４.２７ｍ）、后俞隧道（２７４ｍ）、香山寺隧道（１２１５ｍ），总长９.９２３ｋｍ，开挖总量１３４万方，混凝土总量３４.４万方。碧峰寺隧道设斜井２处，分别为厝后斜井（１３４３ｍ）和北山斜井（１１７４ｍ），总长度２５１７ｍ。桥梁共４座，总长４.９５ｋｍ，分别为官庄特大桥（２０１９.３９ｍ）、上后特大桥（１６６８.０１ｍ）、坪尾大桥（２７５.４７ｍ）、萩芦溪特大桥（９８７.５６ｍ）。桩基合计１２９８根／２０３６８.５ｍ，混凝土１.７６万方，桥墩混凝土共７.７４万方，６０＋１００＋６０ｍ挂篮悬浇梁１联（萩芦溪特大桥２１＃～２４＃墩），混凝土４３２６ｍ³。路基工程共７段／１.４６３ｋｍ，主要工程量有挖土方１３.４６万方，挖石方３.３５万方。填石６.５２万方，级配碎石２.８２万方。框架涵９０.５１横延米／４道。

该铁路工程所处地域主要围岩分布如图２（ａ）所示，不良地质及特殊岩土分布如图２（ｂ）所示。

▲图2 新建福厦铁路3标工程特殊地质水文条件特性

２．２　主要施工方法

在新建福厦铁路３标工程项目施工过程中，采用分级台阶法进行施工。其中，Ｖ级围岩采用三台阶法、ＩＶ级围岩采用两台阶法。三台阶法施工过程中，月度进尺为８２.７ｍ；两台阶法施工过程中，平均每月掌子面进尺为１１０ｍ。为了保证在规定工期内完成相应的进尺数量，结合ＺＹＳ１２３全电脑三臂凿岩台车的特点，设计了如图３所示的施工工艺流程。

▲图3 ZYS123全电脑三臂凿岩台车施工工艺流程

为了实现稳定支撑效果，台车定位时必须保持支腿受力平衡，且应确保承力面相对稳固，避免因为车体失衡造成施工安全事故；一般来说，地基承载重量必须大于２０×１００００ｋｇ／ｍ²，且需要具备一定的防护措施。炮孔图由车载电脑接收并自动识别，进行程序化加载后比对现场岩体目标特征进行定位，进而指挥钻孔动作。钻孔共分为两个或三个步骤，分别是上台阶、中台阶和下台阶钻孔，其中两台阶法不需要实施中台阶钻孔。通过实施分台阶钻孔，可以在钻孔过程中进一步利用剩余围岩发挥支撑作用，减小隧道或井巷坍塌的风险。台车退场后，需要对台车进行及时的维护保养，确保台车始终出于良好的工作状态，方便后续任务继续使用。

２．３　施工效果分析

在新建福厦铁路３标工程项目施工过程中，由于ＺＹＳ１２３全电脑三臂凿岩台车的广泛应用，确保了隧道岩层的高效掘进。据专家评估，预计节约工期１５ｄ，节省资金投入９０余万元，且在施工过程中无一起安全质量事故发生，确保了工程项目的顺利推进。

３　凿岩台车维护措施

工欲善其事必先利其器，凿岩台车的科学维护关系到工程应用效果。

３．１　基本原则

ＺＹＳ１２３全电脑三臂凿岩台车集成了大量的机电和液压设备，同时具有高度的智能化，因此在使用过程中需要中进行重点维护保养，这样才能减少故障率，确保长时期稳定可靠地运行。

为了实现高质量的维护保养，新建福厦铁路３标工程项目建设过程中，确定了针对ＺＹＳ１２３全电脑三臂凿岩台车“日常维护与点检相结合、预防性维修、做好人员素质提升”的使用管理原则。

３．２　做好日常维护与点检的结合

３．２．１　日常维护

日常维护是做好凿岩台车管理使用工作的基础。在日常维护工作中，重点是做好对运行数据的监测、油体质量的检查以及清洁工作。

（１）需要对台车运行数据进行在线检查、记录与分析，对各分系统的工作环境、掘进深度、消耗功率、关键零部件的磨损进行实时测量，虽然台车数据检测系统能够自动记录大多数工作参数，但是很多关键数据需要台车操作人员进行现场测量后并与机载记录仪数据

进行比对最终确定，避免因为数据失实引发对设备状态的误判。

（２）需要对各种液压油进行质量复查复测，尤其是钎尾脉冲油、行走液压油、空压机油等承担大额受力情况的液压油，需要对油体的洁净度、压缩比等进行定期测量与校验，确保始终在额定范围内。

（３）需要做好卫生清洁工作。台车在使用过程中，由于工作环境的差异，需要及时对关键部位及附属设备的卫生进行清理，确保工作环境内无异物、无积尘，避免因为不洁净的环境引起设备运行紊乱或者失灵，延长台车的使用寿命。

３．２．２　定期点检

定期点检是降低台车故障率的有效手段。定期点检应重点做好以下几方面的工作：

（１）关注设备非转动部分的紧固情况，尤其是对关键螺栓的固定情况需要进行及时检查，避免台车在使用过程中因为共振而造成关键部位损毁。

（２）做好机械铰接部位的润滑，根据使用功能的不同涂抹合适的润滑油，确保润滑效果良好，同时经常性地检查液压管路的疏堵情况，避免由于管道堵塞造成液压油无法得到补充，引起受力出现断裂式下降而危及台车使用质量。

（３）对点检情况做好记录，及时更新设备台账，对于每次更换的元器件都需要进行登记，确保后续使用或者维护时有据可依、有账可查。

３．３　做好预防性维修

ＺＹＳ１２３全电脑三臂凿岩台车属于高精密性设备，在维护管理中应采用超前思维，通过做好预防性维修实现长期可靠稳定的运行。预防性维修是机电设备的重要操作维护方法，核心理念在于利用设备使用过程中各个关键元器件的性能数据积累预测可能发生故障的类型和时间节点，提前做好更换，既避免设备因关键元器件的损坏而出现无法运营的情况，又减少资源投入力度。做好预防性维修的关键是建立元器件的运行数据库。在新建福厦铁路３标工程项目建设过程中，确定了凿岩机回转系统、钻臂角度控制仪、空压机、水循环系统、液压系统、推进梁、底盘支腿、控制电机等关键分系统／元器件作为重点关注设备，对其运行数据进行全天候不间断持续采集，通过台车车载以太网上传到数据库，进行存储并进行故障预测，一旦发现有可能影响设备整体使用的安全风险时，及时发出预警信息，设备工程师进行复查，根据风险严重程度确定故障排查措施，包括是否更换设备或者进行维修，从而消除风险、实现长时期可靠控制。

３．４　提升人员素质

ＺＹＳ１２３全电脑三臂凿岩台车需要安排专人进行操作和维护管理。在新建福厦铁路３标工程项目实施过程中，建立了专人专岗制度，同时对台车操作和维护人员提出了可量化的明确职责。为了确保这些职责得到有效落实，项目部建立了分层次培训人员机制。对于关键工序的操作，安排台车驾驶员和维护保养人员参与施工技术讨论，使他们在操作台车前明确工序的技术特点和安全隐患，争取做到“心中有数”，提高台车运行的针对性；对于难点工序的操作，安排双驾驶员模式，确定一名驾驶员为主、一名驾驶员辅助配合，针对施工中的危难工序环节随时进行协商，必要时暂停施工并召开现场技术调度会，确保安全措施到位后再开展工作。此外，对于操作人员需要进行定期技术考核，采用理论考试与实践操作相结合的方法，督促操作人员掌握必备的机械设备使用与维护方法，考核通过后才允许接触台车。另外，需要重视对故障的积累与分析，对于工程项目中出现的台车运行故障，需要及时进行记录，定期进行总结与分析，向台车操作人员进行通报，指导他们对台车运行情况进行“举一反三”启发式思考，这样有助于吸取设备故障中的经验教训，从而帮助操作人员在最短时间内快速提升能力素质。

４　结束语

本文基于渝昆高铁新建福厦铁路３标工程项目的建设，系统研究了ＺＹＳ１２３全电脑三臂凿岩台车的使用方法，并围绕设计特点提出了“日常维护与点检相结合、预防性维修、做好人员素质提升”的使用管理原则，通过制度化的措施确保了这些原则在施工中得到落实，进而提升工程项目建设质量。后续应进一步探究预防性维修在ＺＹＳ１２３全电脑三臂凿岩台车维护中实现的方法，通过数据分析与预测技术实现台车维护保养工作的前置，在合理投入资源与确保最大使用效益之间寻求新的平衡，使台车发挥更大的工程实用价值。