艾家營隧洞隧洞全長2418.426米，存在軟弱圍巖的施工風(fēng)險，洞身圍巖巖層破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，并且部分洞身位于地下水位以下，圍巖穩(wěn)定性差，易發(fā)生坍塌、掉頂、涌水。為提高施工效率，確保施工安全，項目組經(jīng)過有序組織、科學(xué)研判，終選用懸臂式掘進機在艾家營隧洞進行應(yīng)用。

采用鑫通懸臂式掘進機進行截割開挖段，采用三臺階法施工，根據(jù)隧道斷面尺寸及現(xiàn)場圍巖情況，結(jié)合掘進機的自身性能，臺階劃分經(jīng)實踐確定為: 上臺階高度為3.78m，大寬度10.38m，臺階長度10~12m，掘進進尺2.0m；中臺階高度為2.45m，大寬度11.28m，為創(chuàng)造挖機扒砟和裝載機裝車出砟空間，臺階長度控制在30~35m，掘進進尺兩側(cè)對稱2.0m；下臺階截割高度為3.73m，為創(chuàng)造裝掘進機及其他機械行走空間，掘進進尺為單側(cè)4.0m。

懸臂掘進機上臺階法：掘進機到達上臺階后掘進機開始截割工作，同時挖掘機挖掉中臺階與上臺階間的臨時道路。整個上臺階掌子面分左右兩部分進行截割，掘進機靠左側(cè)，截割頭放置于臺階面高度處，對上臺階掌子面左側(cè)底部進行鉆進截割，截割深度約為一個截割頭長度（90cm），然后由下至上、由內(nèi)向外截割，直至開挖輪廓線以內(nèi)20~30cm。照此方法使其進尺達到2.0m，后由專人利用測量定位后的接電激光裝置，尺量指揮，截割至開挖輪廓線。

云南某隧道中引進鑫通機械懸臂掘進機施工，通過在適應(yīng)性、設(shè)計參數(shù)等方面的深入研究，并與鉆爆法在投資、施工進度、安全質(zhì)量等方面進行對比分析，證明懸臂掘進機在云南地區(qū)具有較好的適應(yīng)性，具備較高的推廣應(yīng)用價值。整體表現(xiàn)為：懸臂掘進機適用于圍巖強度適中、圍巖破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育以及地下水不發(fā)育的隧道；懸臂掘進機對圍巖擾動小，初期支護可取消系統(tǒng)錨桿，并可以加大鋼架間距；懸臂掘進機在隧道施工中進度優(yōu)勢明顯，特別對于Ⅳ級圍巖，進度較鉆爆法提高了近67%；懸臂掘進機早期資金投入較鉆爆法高，且各級圍巖條件下懸臂掘進機開挖單價為鉆爆法的4～5倍。

我國自20世紀(jì)60年代開始引進懸臂掘進機，主要應(yīng)用于煤礦巷道的掘進施工中，其成巷，每天成巷長度可達30m以上，且經(jīng)過近30年的研究及實踐，其在我國煤礦行業(yè)已經(jīng)是十分成熟的煤巷綜合機械化掘進設(shè)備。20世紀(jì)80年代末至今，隨著懸臂掘進機的設(shè)計和制造水平逐步發(fā)展，重型機大批涌現(xiàn)，使用范圍不斷擴大，逐步推廣到水利水電、公路、城市軌道交通、鐵路等工程中。

懸臂掘進機對圍巖強度及完整性比較敏感，若圍巖整體性好、節(jié)理裂隙不發(fā)育、強度高，則難以發(fā)揮懸臂掘進機優(yōu)勢，如在秀嶺隧道段懸臂掘進機施工過程中，隧道左側(cè)拱部遇到青灰色砂巖，圍巖強度達到110MPa，此時懸臂掘進機無法正常向前掘進，現(xiàn)場采取對硬巖段鉆爆法處理通過，施工進度遲緩。 鑫通懸臂掘進機