付 進，劉欣意

(四川省水利水電勘測設計研究院，成都，610072)

國內懸臂式掘進機隧洞開挖的成本分析

付 進，劉欣意

(四川省水利水電勘測設計研究院，成都，610072)

在我省水利項目中，相比傳統(tǒng)鉆爆法隧洞巖石開挖，采用懸臂式掘進機在開挖的進度、斷面控制和對巖層的擾動都較鉆爆法更優(yōu)，但是由于省內定額發(fā)展不配套，在水利工程上采用掘進機進行隧洞開挖沒有與之相對應的定額可供參考。為此本文從臺時費構成和涵洞巖石開挖費構成兩個方面，對懸臂式掘進機隧洞開挖的成本進行分析，得到掘進機隧洞開挖的單價。

懸臂式掘進機 引水隧洞開挖 成本分析

1 我國懸臂式掘進機的發(fā)展現(xiàn)狀及應用

我國早在上世紀60年代，通過從國外引進設備的方式開始了隧洞掘進機的研究，進入本世紀，掘進機得到長足的發(fā)展，目前國內具備掘進機生產能力的單位有幾十家，主要包括三一重型裝備有限公司、中聯(lián)重科、徐工重型裝備有限公司和北方交通重工等。

在國內眾多生產企業(yè)中，尤以三一重型裝備有限公司所生產的產品規(guī)模最全，技術最為先進。其生產的EBZ318型掘進機，最大截割巖石硬度f13，定位截割面積達到39m2，總除塵效率≥95%，均引領國內懸臂式掘進機的技術指標。

懸臂式掘進機是現(xiàn)代化的綜合掘進機械設備的一種，主要包括切割部、鏟板部、第一運輸機、第二運輸機、主機部、行走部、后支撐部、潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成，具有切割、裝載、運輸、行走等功能，以切割部的旋轉致使巖石剝落。

懸臂式掘進機最早作為煤礦專項設備引入中國，主要用于煤礦的開挖。但隨著近20年來，國內一大批具有自主產權的懸臂式掘進機設備生產廠家崛起，設備和備件均國產化，使整機價格和易耗品價格均得到大幅降低，使懸臂式掘進機的使用范圍越發(fā)廣泛，近幾年逐漸在水利水電工程的隧洞開挖上推廣。

隨著改革開放的不斷深化，勞動力價格上漲明顯，并且人們越來越注重隧洞施工的安全，再加上地方對炸藥等的嚴厲管控，導致上世紀運用廣泛的鉆爆法，使用的局限性越來越大。如在四川少數(shù)民族區(qū)，炸藥供應的連續(xù)性和價格一直都被廣大業(yè)主和施工單位所詬病，施工工期容易受影響，開挖單價還高；在川南紅層地區(qū)，主要以軟巖為主，由于裂隙發(fā)育，巖石較軟，炸藥效果不好，往往比硬巖區(qū)域的洞挖、炸藥的消耗要高20%及以上，再加上現(xiàn)在依法治國尊重民生，在居民聚集區(qū)也不能使用炸藥開挖，故非鉆爆法等得到廣泛應用。采用懸臂式掘進機，可以有效地規(guī)避鉆爆過程中由于炸藥管控、勞動安全等對工程進度的制約，并且在川南的紅層地區(qū)采用反而更有利。因此最近幾年越來越多的水利工程項目使用掘進機進行引水隧洞開挖。

2 掘進機開挖成本分析

最近幾年掘進機使用頻率越來越高，但是卻沒有相應的臺時定額和開挖定額，導致前期無法估計懸臂式掘進機隧洞開挖的費用，承發(fā)包階段也容易造成一些爭議。因此本文從掘進機掘進過程的臺時費用組成方面，對其進行成本分析。

本次分析以臺時為計量單位，定額組成的一、二類費用和各類費用的定義及取費原則，均與水利部水總〔2002〕116號文頒布的《水利工程施工機械臺時費定額》相同。

現(xiàn)以三一重工所生產的EBZ260(H)為例，從懸臂式掘進機的臺時費構成和隧洞巖石開挖費用構成這兩個方面，對懸臂式掘進機隧洞開挖的成本進行分析。

(1)根據(jù)廠家所給參數(shù)，EBZ260(H)懸臂式掘進機截割效率如表1所示。

表1 截割效率與巖石硬度對應關系

(2)EBZ260(H)懸臂式掘進機臺時費用分析

根據(jù)三一重工資料，EBZ260(H)懸臂式掘進機售價為580萬人民幣，懸臂式掘進機是由幾個大件組合而成，部件可替換性較好。根據(jù)工程經(jīng)驗，每工作5000h需要進行一次大修，大修費用為整機價格的20%。由于大修5次價格相當于重新購買一臺設備的價格，所以擬定壽命臺時計算如下：

壽命周期=(大修次數(shù)+1)×大修間隔時間=(5+1)×5000=30000h

殘值率按目前有關規(guī)定執(zhí)行：掘進機5%

機上人工主要包括機手一人，考慮機手為高級熟練工，工時消耗為1.6工時。

本設備燃料動力消耗，根據(jù)施工機械技術指標及實際施工過程中的資料綜合確定。根據(jù)三一公司資料，掘進機在掘進過程中所耗費電量為其額定功率的0.7倍。

EBZ260(H)其總功率(含二運和除塵)為387kW，故其臺時耗電量為：387×0.7=271kW·h

安裝拆卸費：設定一般邊界條件為，掘進機平均單頭掘進2km，按斷面為20m2的常規(guī)斷面進行估計，查詢懸臂式掘進機截割效率表1。在f6的圍巖條件下，懸臂式掘進機掘進效率為15m3/h～30m3/h，根據(jù)斷面面積換算，懸臂式掘進機的掘進效率按1m/h擬定。根據(jù)實際工程經(jīng)驗安裝一次需耗費5000元，拆卸一次需要3000元，折算每臺時攤銷裝拆費：

(3000+5000)/[(2000×20)/(20×1)]=4.00元/臺時

根據(jù)以上計算，初擬EBZ260(H)掘進機的臺時費用見表2。

本工程按一般地區(qū)，中級工人工費為8.90元/工時，電費按國家電網(wǎng)電價0.844元/kW·h，水根據(jù)施工組織的不同，一般為0.9元/m3～1.4元/m3，考慮掘進機主要應用于長引水隧洞的開挖，其水費取1.3元/m3。核算其臺時費用為633.32元/臺時。

假定掘進邊界條件為川南灌區(qū)引水隧洞，隧洞圍巖以泥巖為主，砂泥巖互層地區(qū)，圍巖抗壓強度25MPa～30MPa，引水隧洞為城門洞型，開挖洞徑為底寬5.00m，直墻高3.00m，半弧高1.44m，

表2 掘進機臺時費用

隧洞面積20.1m2。由于掘進機開挖，斷面效果較好，能夠有效地控制超挖情況。所以，本工程考慮直墻和頂拱超挖按5cm考慮，底板按10cm考慮，超挖面積21.2m2。

根據(jù)上述擬定的懸臂式掘進機開挖效率為1m/h，平均每天掘進8m，每個月平均掘進210m左右。故每開挖100m3所需機械臺時為100/(21.2×1)=4.72(臺時)。

懸臂式掘進機掘進過程中需要定位指揮人員一人、電工一人、公用管線路和支護的架設兩人，一、二運協(xié)調一人。其中，定位指揮人員按工長、電工按高級工、一運和二運協(xié)調為中級工、管線架設為初級工考慮，合計每開挖100m3巖石需消耗24個工時。

截齒若采用原裝，每個截齒價格800元，根據(jù)實際工程經(jīng)驗，對應本工程圍巖類別，按保守估計平均每開挖100m3需要更換2個截齒。由于掘進機在開挖過程中還需要更換壓力油和油泵等其他材料，故在定額編制過程中，考慮其他材料費為10%。根據(jù)以上計算思路，擬定掘進機開挖定額見表3。

根據(jù)以上開挖定額，配合EBZ260(H)臺時定額，在上述開挖邊界條件下，對采用同型號掘進機進行隧洞開挖的單價測算分析見表4。

表3 掘進機開挖巖石定額 單位：100m3

表4 建筑工程單價

根據(jù)單價分析表可以看出，在砂泥巖等紅層地區(qū)進行長隧洞開挖，若采用掘進機每m3開挖單價為64.57元/m3，相比鉆爆法在相似洞徑下開挖單價優(yōu)勢較為明顯。

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