彭 江

(中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司,重慶 400707)

一、工程概述

本文以工程項(xiàng)目中的隧道機(jī)械化施工為例進(jìn)行相關(guān)的工藝技術(shù)以及成本分析，這里選擇的高速項(xiàng)目的線路長(zhǎng)度為5.235km，其中主要涉及到四座隧道以及相關(guān)的路基內(nèi)容。鴻達(dá)隧道圍巖是這段工程的重要內(nèi)容，大部分是風(fēng)化巖、質(zhì)灰?guī)r。在施工中，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到隧道是溶蝕、巖溶問題集中的地帶，也經(jīng)常會(huì)碰上多種多樣的洞穴、巖溶、溶蝕等問題。

二、機(jī)械化配套

（一）機(jī)械化配套原則

一是在進(jìn)行設(shè)備選型過程中，都是按照電類設(shè)備為主，為控制成本應(yīng)該進(jìn)一步控制好后面的配套設(shè)備的投入；二是從施工機(jī)械出發(fā)，選擇相關(guān)配套的施工工藝技術(shù)；三是從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，選擇設(shè)備質(zhì)量可靠性高，便于進(jìn)行維護(hù)修理，能匹配相關(guān)的生產(chǎn)能力的需求；四是具體的設(shè)備引進(jìn)中，應(yīng)該從國產(chǎn)化角度考慮，這樣便于及時(shí)供應(yīng)相關(guān)的零配件以及易損件。

（二）機(jī)械化配套

一是在配套挖裝運(yùn)作業(yè)線的機(jī)械化過程中，隧道施工中的一次性開挖處理，是應(yīng)用兩臺(tái)三臂鑿巖臺(tái)車設(shè)備，并通過全斷面光面爆破方式進(jìn)行。其中，在9臺(tái)自卸汽車出渣情況下，采用兩臺(tái)小松380裝載機(jī)。

二是在配套錨噴作業(yè)線機(jī)械過程中，作業(yè)過程中應(yīng)用國產(chǎn)濕噴機(jī)組，通過相關(guān)的技術(shù)要求，在洞外實(shí)現(xiàn)相關(guān)的混凝土攪拌處理，利用兩臺(tái)混凝土罐車進(jìn)行相關(guān)的送料操作，通過電動(dòng)空壓機(jī)進(jìn)行供風(fēng)處理。

三、機(jī)械化配套中注意的問題

（一）操作要點(diǎn)分析與思考

1.通過爆破設(shè)計(jì)的進(jìn)一步優(yōu)化，對(duì)于超欠挖問題進(jìn)行嚴(yán)格控制處理。利用相關(guān)的爆破試驗(yàn)以及相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)參考等方法，結(jié)合項(xiàng)目要求來確定相關(guān)的參數(shù)。在此過程中，應(yīng)從實(shí)際情況出發(fā)，重點(diǎn)考慮到相關(guān)的結(jié)構(gòu)裂隙發(fā)育程度、圍巖類別、方向情況以及鉆孔角度等，并積極開展系列化的優(yōu)化處理。

2.開展爆破效果監(jiān)測(cè)及爆破設(shè)計(jì)優(yōu)化處理。在進(jìn)行爆破效果檢查過程中，主要涉及到相關(guān)的超欠挖檢查。包括是否按照原有的爆破設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)相關(guān)的爆破進(jìn)尺方面的要求；檢查開挖面的平整度、圓順度等參數(shù)；要求實(shí)現(xiàn)炮眼痕跡保存率控制在80%以上的要求，同時(shí)，完整性差、軟弱的巖石不低于五成，破碎巖石不低于二成，盡可能實(shí)現(xiàn)開挖輪廓面中殘留炮孔痕跡的均勻分布性等要求。相鄰兩茬炮的光面爆破孔控制在15厘米的范圍內(nèi)。在開展爆破設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中，主要根據(jù)相應(yīng)的爆破后結(jié)果進(jìn)行相關(guān)的檢查分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行原因分析和整理，對(duì)于相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修正、優(yōu)化處理，保證爆破效果的提升，從而在各方面使得技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到提升。主要參考相關(guān)的參數(shù)包括周邊眼、眼距，用藥量等修正則應(yīng)該進(jìn)一步了解相關(guān)的巖性軟硬以及巖層節(jié)理裂隙發(fā)育情況進(jìn)行。其中，對(duì)于Ⅳ類圍巖及圍巖破碎地段來說，主要采用小進(jìn)尺的方式，盡量通過技術(shù)措施來減少爆破作業(yè)，有效對(duì)于超欠挖進(jìn)行控制，也就是盡量避免出現(xiàn)周圍巖體的干擾。

（二）加強(qiáng)對(duì)液壓鑿巖臺(tái)車的使用與維修管理

結(jié)合相關(guān)“1＋1”管理模式要求，也就是通過作業(yè)一個(gè)班次，應(yīng)該開展強(qiáng)制性保養(yǎng)一次。通過這樣的方式，能夠在臺(tái)車作業(yè)前就能有效將故障隱患進(jìn)行消除，保證實(shí)現(xiàn)臺(tái)車作業(yè)循環(huán)的完好率。一般來說，臺(tái)車機(jī)具配件在有可能情況下應(yīng)該采用國產(chǎn)化，這樣便于進(jìn)行維護(hù)以及更換零部件，能有效保證總體施工進(jìn)度方面的要求。同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)施工人員的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)能力，保證有效提升施工質(zhì)量水平。

（三）機(jī)械手操作手技能

結(jié)合項(xiàng)目要求，應(yīng)嚴(yán)格訓(xùn)練相關(guān)的臺(tái)車操作人員，要求進(jìn)行必要的專業(yè)技能方面的考核方可以上崗操作，這樣是對(duì)于施工安全以及施工質(zhì)量的保障，要求操作手能熟練掌握相關(guān)的噴射距離，在基礎(chǔ)上方可以有效實(shí)現(xiàn)回彈量的減少。另外，在進(jìn)行回彈量的控制中，還應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)做好相應(yīng)的每層的噴射厚度的控制。

（四）混凝土質(zhì)量

濕噴混凝土拌和料應(yīng)該符合相關(guān)的技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求，并具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，不應(yīng)該對(duì)于供料狀態(tài)進(jìn)行隨意更改，這樣方可實(shí)現(xiàn)濕噴泵送的正常運(yùn)行。

（五）加強(qiáng)對(duì)濕噴機(jī)械手使用與維修管理

開展相應(yīng)的“1＋1”管理模式，每次強(qiáng)制保養(yǎng)是在作業(yè)一個(gè)班次之后，這樣能實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的完好率較高的要求。

四、三臂鑿巖臺(tái)車機(jī)械化應(yīng)用

所謂的鑿巖臺(tái)車，則是通過幾臺(tái)鑿巖機(jī)以及推進(jìn)器根據(jù)相關(guān)的項(xiàng)目要求，在鉆臂上進(jìn)行安裝，同時(shí)配備相關(guān)的底盤。在具體的鑿巖作業(yè)過程中，主要涉及到的設(shè)備包括鋼結(jié)構(gòu)的車架、鉆臂、鑿巖機(jī)、走行機(jī)構(gòu)和其相關(guān)附屬設(shè)備。

（一）三臂鑿巖臺(tái)車工效對(duì)比

第一，在進(jìn)行鉆爆時(shí)間方面。采用鑿巖臺(tái)車的施工情況下，相比于傳統(tǒng)工藝來說，設(shè)備并沒有具體明顯的優(yōu)勢(shì)。究其原因，主要是由于鑿巖臺(tái)車操作平臺(tái)的裝藥速度非常慢。在這個(gè)工藝過程中，還需要相關(guān)的開挖臺(tái)車進(jìn)行配額和操作，考慮到巖溶發(fā)育區(qū)的影響下，又存在相應(yīng)的圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育破碎情況，通過上述的沖擊式鉆孔的方式影響下，則會(huì)造成孔壁巖體破壞較大，往往出現(xiàn)塌孔而無法有效裝藥的情況，只能通過人工吹孔方可裝藥處理，這樣就會(huì)使得工序有所增加，并不能體現(xiàn)出鑿巖臺(tái)車鉆孔快的優(yōu)勢(shì)所在。另外，考慮到上述的鑿巖臺(tái)車具有比較長(zhǎng)的車身的影響，一般來說，其主要從事于相應(yīng)的上臺(tái)階開挖，而依然用傳統(tǒng)工藝施工進(jìn)行相應(yīng)的下臺(tái)階開挖施工。

第二，在火工品方面，結(jié)合相應(yīng)的鑿巖臺(tái)車施工要求，新設(shè)備并沒有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要是由于采用了直徑比較大的鉆頭，直徑達(dá)到45mm，且不耦合裝藥的情況下，不利于爆炸能量的傳播，存在著較為嚴(yán)重的衰減問題，使得鉆爆效果難以達(dá)到傳統(tǒng)的效果，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況來進(jìn)行相關(guān)的爆破方案的修正。

第三，在電力消耗方面分析，相比傳統(tǒng)工藝技術(shù)，這種鑿巖臺(tái)車新設(shè)備具有明顯優(yōu)勢(shì)。由于自配置空壓機(jī)，這樣就能省去外接空壓機(jī)的情況，能實(shí)現(xiàn)明顯的節(jié)電要求。同時(shí)，設(shè)備具有極高的電力設(shè)施要求，要實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)用電功率大于196kW，傳統(tǒng)工藝使用電纜線則不能滿足設(shè)備要求，在越來越增加的隧道進(jìn)尺情況下，會(huì)造成電壓的壓降損失明顯增加。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，超過開挖隧道的700m情況下，難以滿足鑿巖臺(tái)車的電壓要求。

（二）成本對(duì)比

相比于傳統(tǒng)施工工藝技術(shù)來說，采用三臂鑿巖臺(tái)車雙洞施工過程中，成本稍高，大約每方增加為1.43元。

第一,分析成本增加的情況，主要涉及到鑿巖臺(tái)車日常維修保養(yǎng)以及相關(guān)的折舊方面的問題。對(duì)于全進(jìn)口設(shè)備來說，在維護(hù)保養(yǎng)方面由于采用原裝進(jìn)口零部件，必然存在比較高的成本單價(jià)問題，由于設(shè)備價(jià)值高，這樣的折舊費(fèi)用也相應(yīng)比較高。在降低成本方面，主要涉及到：一是鑿巖臺(tái)車電耗節(jié)省具有明顯優(yōu)勢(shì)。通過上面分析，由于自帶空壓機(jī)，設(shè)備功率為173kW，同樣，傳統(tǒng)工藝中的3～4臺(tái)空壓機(jī)的外接情況下，空壓機(jī)功率約為132kW，相比而言，具有明顯的節(jié)電優(yōu)勢(shì)；二是人工成本明顯降低。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，雙洞施工要求下能實(shí)現(xiàn)14人次的節(jié)省。

第二，在隧道及工藝的適用性方面，設(shè)備主要較為適合在三車道隧道全斷面或臺(tái)階法施工中，或者在相關(guān)條件下的兩車道隧道全斷面施工的過程中。由于存在著較長(zhǎng)的推進(jìn)梁情況，開展兩車道隧道臺(tái)階法施工的過程中，存在上臺(tái)階掏槽眼施工較為困難的情況，實(shí)現(xiàn)不了預(yù)期的爆破效果，并不符合大斷面施工條件情況。

第三，在設(shè)備性價(jià)比方面，結(jié)合當(dāng)前的施工條件以及要求，經(jīng)過三個(gè)多月的實(shí)踐應(yīng)用，統(tǒng)計(jì)相應(yīng)的服役時(shí)間，鑿巖臺(tái)車左推進(jìn)梁沖擊時(shí)間為156h，中推進(jìn)梁沖擊時(shí)間為68h，右推進(jìn)梁沖擊時(shí)間為124h?？梢?，操作臂利用率具有比較低的利用率，采用雙臂鑿巖臺(tái)車則是符合本項(xiàng)目工程需求，在成本控制方面更具有優(yōu)勢(shì)。

五、混凝土噴射臺(tái)車

（一）濕噴臺(tái)車工效情況對(duì)比

第一，在電力消耗分析過程中，新設(shè)備具有明顯優(yōu)勢(shì)，由于空壓機(jī)的自身配備，避免需要空壓機(jī)的外接要求，功率150kW，實(shí)現(xiàn)設(shè)備省電優(yōu)勢(shì)；第二，對(duì)噴漿時(shí)間及噴射砼損耗進(jìn)行分析，相比于傳統(tǒng)工藝技術(shù)，濕噴臺(tái)車能有效降低每延米噴射時(shí)間，能實(shí)現(xiàn)比較低的噴射砼損耗需求。應(yīng)該注意，在此過程中需要噴射砼質(zhì)量期操作手較高的技術(shù)能力。

（二）成本對(duì)比

相比于傳統(tǒng)工藝技術(shù)水平，濕噴臺(tái)車施工能夠節(jié)省成本，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算，每平米大約節(jié)省302.1元。具體來說，包括以下幾個(gè)方面：

一是分析成本降低成因，主要涉及到人工成本節(jié)約、省電等方面。采用濕噴臺(tái)車工藝技術(shù)，具有明顯的電耗節(jié)省要求，由于自配置的空壓機(jī)的原因，顯然要比外接2～3臺(tái)空壓機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)電要求；另外，相比傳統(tǒng)工藝，濕噴臺(tái)車雙洞施工方式基本上能實(shí)現(xiàn)節(jié)省10人次人工成本，算下來大約為323.12元/m。

二是在成本增加方面，主要涉及到材料價(jià)差、濕噴臺(tái)車折舊方面。由于設(shè)備價(jià)值較高導(dǎo)致折舊費(fèi)較高，同時(shí)相比于噴射砼濕噴傳統(tǒng)工藝來說，具體施工要求中大約的配合比為，水泥：砂：碎石：水：速凝劑=455:783:782:200:22.8，考慮到濕噴采用速凝劑材料的價(jià)格比較高，再加上噴射砼存在價(jià)差的原因，經(jīng)過分析，大約每方高約26.61元，每平米高約278.32元。

三是在設(shè)備性價(jià)比方面，利用濕噴臺(tái)車工藝技術(shù)能具有較好的性價(jià)比，但應(yīng)該注意到一點(diǎn)，應(yīng)嚴(yán)格控制好噴射砼質(zhì)量要求，利用相關(guān)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)液體速凝劑質(zhì)量要求。在此過程中，速凝劑加工設(shè)備的投入成本較高，考慮到相關(guān)的速凝劑加工設(shè)備攤銷和噴射砼用量的反比關(guān)系，往往其適用于較長(zhǎng)的隧道情況。

六、結(jié)語

隨著我國高速公路建設(shè)如火如荼地開展，其正在向山區(qū)的不斷發(fā)展。在此過程中，存在著山嶺隧道施工的特長(zhǎng)隧道越來越多、勞動(dòng)力短缺等問題，在人工成本不斷增加的背景下，應(yīng)該充分重視山嶺隧道機(jī)械化配套作業(yè)相關(guān)問題，這也是未來的發(fā)展趨勢(shì)所在。

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