随着环保与安全要求趋严,越来越多的隧道工程开始限制甚至禁止钻爆法施工,转而采用悬臂式掘进机进行冷开挖。在“不能放炮、又要确保安全”的前提下,掘进机往往成为唯一选择。

但当掘进机真正遇到F13级花岗岩时,如果缺乏针对性的技术准备,施工效率往往会出现断崖式下跌,截齿消耗迅速失控。

近期,在福建福州长乐隧道工程中,项目部就遇到了这样的现实挑战:岩石极硬、岩体完整、研磨性强,截齿磨损异常迅速,换齿时间一度超过有效掘进时间,对工期和成本形成了双重压力。

打开网易新闻 查看精彩图片

项目背景与痛点:掘进还是“碎钞”?

工程概况

项目地点:福建福州长乐某隧道
地质情况:花岗岩,硬度约F13,半圆拱断面,岩体完整度高,研磨性极强
主力设备:徐工(XCMG)EBZ320悬臂式掘进机
施工约束:受环保与安全要求限制,不允许采用钻爆法

打开网易新闻 查看精彩图片

核心问题

在使用信达截齿之前,现场采用的是市场通用截齿。由于岩石硬度和完整性明显超出常规适用范围,掘进机连续切割约一小时后,截齿便出现明显磨秃甚至崩裂。

打开网易新闻 查看精彩图片

统计数据显示,当时的每方耗齿率高达0.5个/m³

也就是说,每掘进50立方米花岗岩,就要报废约25把截齿。

频繁停机换齿,不仅材料成本快速失控,更严重拖慢了施工节奏。现场施工人员形象地形容:“不是在掘进,是在碎钞。”

打开网易新闻 查看精彩图片

现场实测:信达截齿 vs 市场通用齿

在明确“不能放炮、只能机械开挖”的前提下,信达技术团队进驻现场,对岩层特性和设备状态进行评估,并针对该工况匹配了XD35CC-38-80型硬岩专用截齿,开展同条件实测。

测试方案

装机位置:EBZ320截割头核心受力区

工况前提:未进行爆破,仅依靠掘进机切削

评估指标:实际掘进方量与换齿数量

打开网易新闻 查看精彩图片

实测结果对比

打开网易新闻 查看精彩图片

在连续掘进52立方米F13级花岗岩的条件下,信达截齿仅更换7把,耗齿率降至原来的约四分之一。在不改变设备、不放炮的前提下,实现了明确、可量化的降本效果。

打开网易新闻 查看精彩图片

技术复盘:差距来自“针对性”,而非“硬碰硬”

在 F13 级花岗岩这种高硬度+高完整度岩层中,截齿失效往往集中体现在两点:

高温下的热软化,以及强冲击下的结构失效

信达截齿能够稳定工作的核心原因,并非单一材料优势,而是围绕极端工况进行的系统性强化:

1、超粗晶粒硬质合金

在高温连续切削条件下,依然保持较高硬度和抗裂能力,避免“瞬间软化、快速磨秃”。

打开网易新闻 查看精彩图片

2、优质合金钢冷锻齿体

冷锻工艺使金属流线更完整、组织更致密,在强反作用力下不易变形,为合金头提供稳定支撑。

打开网易新闻 查看精彩图片

3、针对性调质热处理

通过强韧匹配的热处理方式,使齿体在保持表面强度的同时具备足够韧性,避免冲击应力集中于合金头结合区,显著降低疲劳破坏风险。

打开网易新闻 查看精彩图片

4、硬面材料耐磨保护层

针对花岗岩强研磨性,对齿头关键区域进行保护,减缓岩粉冲刷,延长整齿有效寿命。

打开网易新闻 查看精彩图片

工法边界与理性选择:掘进机不是“万能解”

需要强调的是:
掘进机在F13级花岗岩中是可以使用的,但前提是尊重物理边界。

在不允许爆破的条件下,如果施工条件允许,通过提前打孔、致裂或弱化岩体完整性,能够显著降低截齿和设备的综合成本,这已成为不少项目的现实做法。

而当岩层硬度更高、完整性更强,且巷道长度较长、预算条件允许时,从长期经济性与施工稳定性角度考虑,TBM(盾构或全断面隧道掘进机)仍然是更优解

打开网易新闻 查看精彩图片

结语

福建长乐隧道的实测结果说明:
在不能爆破的硬岩工况下,问题不在“能不能用掘进机”,而在于是否提前评估工况、是否选对工具、是否接受合理的技术边界。

用普通截齿硬磨 F13 级花岗岩,是成本最高的施工方式。而科学匹配截齿、理性选择工法,才能真正守住工程利润。

信达始终专注硬岩掘进解决方案
如果您现场同样面临高硬度岩层工况,欢迎将岩层参数发给我们,我们用数据和实测,帮您把成本算清楚。

打开网易新闻 查看精彩图片