尹軍輝

（中交二公局東萌工程有限公司，陜西西安 710000）

0 引言

浙江省杭新景高速公路TJ6標(biāo)項(xiàng)目標(biāo)段內(nèi)共有3座隧道，分別為西岙嶺特長(zhǎng)隧道（全長(zhǎng)5970m，其中6標(biāo)段施工長(zhǎng)度3130m），小凈距隧道2座，楊梅崗隧道（單洞長(zhǎng)241m）、珠頭隧道（單洞長(zhǎng)134m）。其中，西岙嶺隧道是目前浙江省第五長(zhǎng)公路隧道，TJ6標(biāo)項(xiàng)目部承擔(dān)西岙嶺隧道開化方向出口段（K167+900～K171+030段）施工任務(wù)，分左右線2個(gè)主作業(yè)面，項(xiàng)目工期36個(gè)月，噴射混凝土設(shè)計(jì)量為3.6萬(wàn)t。

隧道施工，噴射混凝土（錨桿、量測(cè)）一直被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是新奧法的3大要素之一，其中噴射混凝土工序的及時(shí)施工是有效防止因水和風(fēng)化作用造成圍巖的破壞和剝落，制止膨脹巖體的潮解和膨脹，保護(hù)原有巖體強(qiáng)度的重要環(huán)節(jié)。為提高實(shí)際施工效率，降低成本，噴射混凝土設(shè)備的選型需要進(jìn)行綜合比對(duì)、理性分析。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工需要，西岙嶺隧道噴錨支護(hù)工序施工中右洞選用自卸噴漿車1臺(tái)，左洞選用耿立噴漿機(jī)2臺(tái)。經(jīng)過10個(gè)月的使用比較，并對(duì)目前市場(chǎng)上的噴漿機(jī)（潮噴）、自卸噴漿車（潮噴）和噴射機(jī)械手（濕噴）進(jìn)行了市場(chǎng)調(diào)查研究，得出以下對(duì)比分析結(jié)果。

1 噴漿機(jī)、自卸噴漿車及噴射機(jī)械手的市場(chǎng)現(xiàn)狀

一直以來(lái)國(guó)內(nèi)隧道施工中多使用小型噴漿機(jī)，近年來(lái)有部分廠家對(duì)小型噴漿機(jī)進(jìn)行了升級(jí)：在2臺(tái)噴漿機(jī)之間加裝行走平臺(tái)及上料斗，形成自行式自卸噴漿車。自行式自卸噴漿車解決了小型噴漿機(jī)轉(zhuǎn)移困難，人工上料工效低、浪費(fèi)大的問題。工作效率比原來(lái)2臺(tái)單機(jī)噴漿機(jī)有了明顯提高，加裝的自卸料斗裝置，很大程度上減輕了噴漿機(jī)上料的人工強(qiáng)度，提高了操作人員轉(zhuǎn)移設(shè)備的便捷性。盡管有上述優(yōu)點(diǎn)，自卸噴漿車并沒有從本質(zhì)上解決噴漿機(jī)回彈率高、粉塵大的弊病，工作面除塵所需的用風(fēng)、用電成本也未能降低。雖然造成這些缺點(diǎn)的原因是多方面的，但工程師們還是在不斷尋求解決上述問題的有效途徑。經(jīng)過不斷的研究，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，克服上述缺陷的根本出路在于使用噴漿機(jī)器人、噴漿機(jī)械手[1]。

國(guó)外從20世紀(jì)60年代初開始采用機(jī)械手噴漿，經(jīng)過多年改進(jìn)，目前已有了成熟的噴漿機(jī)械手設(shè)備。雖然我國(guó)也從20世紀(jì)60年代中后期開始投入研制噴漿機(jī)械手，但由于種種原因，雖經(jīng)數(shù)十年的努力，并未形成質(zhì)量可靠、大規(guī)模投入使用的產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上現(xiàn)有的國(guó)產(chǎn)品牌噴漿機(jī)械手，不同程度上都存在結(jié)構(gòu)不合理、自動(dòng)化水平低、質(zhì)量可靠性差的問題，主要表現(xiàn)為操作復(fù)雜、動(dòng)作難以適應(yīng)地下工程的惡劣環(huán)境[2]。因此國(guó)內(nèi)施工中普遍采用進(jìn)口噴漿機(jī)械手，保障施工需要的同時(shí)，價(jià)格也比較高，且維修和配件供應(yīng)相對(duì)困難。

2 目前使用的噴漿機(jī)和自卸噴漿車的對(duì)比

自卸噴漿車目前1個(gè)班組為6個(gè)人配合操作，其中2人為噴漿手，其余4人為添加速凝劑輔助工；噴漿機(jī)目前1個(gè)班組為4個(gè)人配合操作，其中1人為噴漿手，其余3人為添加速凝劑輔助工，因?yàn)?臺(tái)干噴機(jī)才是1臺(tái)自卸噴漿車的效率，因此同效率下對(duì)比，需要8名工人共同操作。

2.1 實(shí)際使用中右洞自卸噴漿車對(duì)比左洞噴漿機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

（1）節(jié)省噴漿料。自卸運(yùn)輸車將噴漿料運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后直接卸至自卸噴漿車的料斗內(nèi)，噴漿車作業(yè)時(shí)通過自行起斗上料，可以將噴漿料全部利用。而噴漿機(jī)作業(yè)時(shí)，自卸運(yùn)輸車是將噴漿料卸料到地上。如果地面不平或有水分污染，不能全部使用，造成浪費(fèi)。

（2）節(jié)省人工。自卸噴漿車為自動(dòng)上料，除噴漿手外，需要的輔助工主要是添加速凝劑。噴漿機(jī)是人工在地面上面將速凝劑和噴漿料充分?jǐn)嚢韬笤偃斯な褂描F鍬上料。相比之下，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大。根據(jù)目前左右洞對(duì)比，節(jié)省2名輔助工人。

（3）提高施工效率。自卸噴漿車因自動(dòng)上料，是在供料過程中添加速凝劑，減少了人工攪拌環(huán)節(jié)，節(jié)約了時(shí)間[3]；噴漿車的料斗容量是4m3，通過自卸料斗可以連續(xù)給噴漿機(jī)供料，相對(duì)人工用鐵鍬上料，確保了供料的連續(xù)性，提高了施工效率。

（4）節(jié)省吊運(yùn)設(shè)備。自卸噴漿車為自行式，噴漿機(jī)需要裝載機(jī)吊運(yùn)。可以省去使用裝載機(jī)吊運(yùn)的環(huán)節(jié)。

2.2 自卸噴漿車對(duì)比噴漿機(jī)的缺點(diǎn)

（1）回彈率相對(duì)較高。根據(jù)生產(chǎn)工序不同，自卸噴漿車缺少了人工二次攪拌的環(huán)節(jié)，速凝劑不能像使用噴漿機(jī)時(shí)那樣進(jìn)行人工充分拌合。

（2）進(jìn)入工作區(qū)域通過性差。自卸噴漿車為農(nóng)用車底盤，離地間隙小于裝載機(jī)，因此，相對(duì)于裝載機(jī)的良好通過性，自卸噴漿車轉(zhuǎn)移時(shí)對(duì)路況的要求相對(duì)較高。

（3）機(jī)械折舊及維修費(fèi)用高。自卸噴漿車購(gòu)置價(jià)格為10萬(wàn)元人民幣，噴漿機(jī)為1.25萬(wàn)元人民幣。使用期限同為3a，每臺(tái)自卸噴漿車的月折舊為2777元人民幣，每臺(tái)噴漿機(jī)為347元人民幣；維修費(fèi)用方面，自卸噴漿車除和噴漿機(jī)等同的有噴漿機(jī)維修費(fèi)用以外，還有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、液壓系統(tǒng)和車輛底盤的維修費(fèi)用存在[4]。

2.3 根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行成本數(shù)據(jù)比對(duì)

使用2臺(tái)噴漿機(jī)和1臺(tái)自卸噴漿車的噴射每立方米料的施工成本分別為45.13元人民幣和34.79元人民幣（包含人工工資、動(dòng)力消耗、設(shè)備折舊、配件消耗4個(gè)方面成本）。2臺(tái)噴漿機(jī)對(duì)比1臺(tái)自卸噴漿車成本增加10.34元人民幣，按TJ6標(biāo)3.6萬(wàn)噸設(shè)計(jì)量計(jì)算，使用自卸噴漿車比使用噴漿機(jī)可降低成本37萬(wàn)元人民幣。

3 自卸噴漿車和噴射機(jī)械手對(duì)比

3.1 噴射機(jī)械手對(duì)比自卸噴漿車的優(yōu)點(diǎn)

（1）噴射效率高。機(jī)械手每小時(shí)噴射18m3，自卸噴漿車為14m3（2臺(tái)噴漿機(jī)）。

（2）節(jié)省人工。機(jī)械手有1名噴漿手和1名放料輔助工就可以完成。

（3）回彈率低。自卸噴漿車根據(jù)TJ6標(biāo)項(xiàng)目操作手實(shí)際使用情況，回彈率在20%；噴射機(jī)械手的實(shí)際回彈率可以控制在15%。

（4）配件消耗小。自卸噴漿車月配件消耗在18000元人民幣（10個(gè)月實(shí)際使用消耗平均數(shù)值），噴射機(jī)械手的配件消耗在10000元人民幣。

（5）工作環(huán)境污染較小。自卸噴漿車為干噴，回彈大，工作區(qū)域飛塵大；噴射機(jī)械手為濕噴，大大改善了工作環(huán)境。

（6）噴漿質(zhì)量高。噴射機(jī)械手噴口出口壓力比自卸噴漿車大，噴射至工作面的混凝土密實(shí)，質(zhì)量高[5]。

3.2 噴射機(jī)械手對(duì)比自卸噴漿車的缺點(diǎn)

（1）設(shè)備折舊率高。自卸噴漿車購(gòu)置成本10萬(wàn)元人民幣，按3a使用年限算月折舊為2777元人民幣；噴射機(jī)械手購(gòu)置費(fèi)用為300萬(wàn)人民幣，按7a使用年限算月折舊為35714元人民幣。

（2）設(shè)備故障率高，維修費(fèi)用高。因設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，配件多為進(jìn)口件，更換費(fèi)用高。并且液體速凝劑是在噴口添加，根據(jù)了解，極易產(chǎn)生堵管。

（3）速凝劑使用成本高。自卸噴漿車目前使用項(xiàng)目購(gòu)買的速凝劑為每噸1100元人民幣，每m3噴漿料使用50kg計(jì)算，每立方米使用速凝劑55元人民幣。噴射機(jī)械手使用液體高品質(zhì)速凝劑，每噸3500元人民幣，每立方米按4.5%的添加比例，每立方米噴漿料消耗速凝劑為71元人民幣。

（4）施工環(huán)境異味大。因噴漿機(jī)械手使用的是液態(tài)速凝劑，除使用成本高外，揮發(fā)的刺激性氣味比噴漿機(jī)使用的粉狀速凝劑要大，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員工作舒適性有影響。

（5）總體性價(jià)比差。經(jīng)過TJ6標(biāo)項(xiàng)目自卸噴漿車的實(shí)際使用情況和噴射機(jī)械手的理論數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，使用自卸噴漿車和噴射機(jī)械手的施工每立方米噴漿料的施工成本分別為157.19元人民幣和164.27元人民幣。使用噴射機(jī)械手比使用自卸噴漿車施工每立方米噴漿料成本增加7.08元人民幣（包含人工成本、動(dòng)力消耗、速凝劑價(jià)差、混凝土回彈價(jià)差、設(shè)備折舊、配件消耗6個(gè)方面成本）。按TJ6標(biāo)項(xiàng)目3.6萬(wàn)t設(shè)計(jì)量計(jì)算，使用自卸噴漿車比較噴漿機(jī)械手可降低成本25萬(wàn)元人民幣。

4 結(jié)束語(yǔ)

雖然使用噴射機(jī)械手是提高噴漿質(zhì)量，提高噴射效率，提高自動(dòng)化施工程度，提高企業(yè)形象的首選產(chǎn)品，并且也是以后噴漿設(shè)備發(fā)展的必然趨勢(shì)，但是如果從使用成本方面考慮，其使用成本過高。就目前的施工水平，采用自卸噴漿車無(wú)論是在設(shè)備的購(gòu)置成本，還是過程使用成本，均低于噴射機(jī)械手，因此采用自卸噴漿車進(jìn)行隧道噴射混凝土施工還是符合目前國(guó)情的理性選擇。

［1］李國(guó)東.隧道施工進(jìn)度及成本動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)與控制［J］.交通世界，2017（Z1）：198-199.

［2］李學(xué)文.隧道施工成本管理與控制探討［J］.工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2015（12）：174-176.

［3］劉生華.新型混凝土噴射機(jī)械手在隧道工程中的應(yīng)用［J］.建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2011（02）：86-89.

［4］李云江，呂愛民.噴漿機(jī)器人大臂的有限元分析［J］.金屬礦山，2006（04）：48-49，80.

［5］李云江，樊炳輝，榮學(xué)文，等.小型噴漿機(jī)器人試驗(yàn)研究［J］.金屬礦山，2000（01）：30-31，36.