彭 江

(中鐵十八局集團隧道工程有限公司,重慶 400707)

一、工程概述

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

二、機械化配套

（一）機械化配套原則

一是在進行設(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)該進一步控制好后面的配套設(shè)備的投入；二是從施工機械出發(fā)，選擇相關(guān)配套的施工工藝技術(shù)；三是從經(jīng)濟性角度出發(fā)，選擇設(shè)備質(zhì)量可靠性高，便于進行維護修理，能匹配相關(guān)的生產(chǎn)能力的需求；四是具體的設(shè)備引進中，應(yīng)該從國產(chǎn)化角度考慮，這樣便于及時供應(yīng)相關(guān)的零配件以及易損件。

（二）機械化配套

一是在配套挖裝運作業(yè)線的機械化過程中，隧道施工中的一次性開挖處理，是應(yīng)用兩臺三臂鑿巖臺車設(shè)備，并通過全斷面光面爆破方式進行。其中，在9臺自卸汽車出渣情況下，采用兩臺小松380裝載機。

二是在配套錨噴作業(yè)線機械過程中，作業(yè)過程中應(yīng)用國產(chǎn)濕噴機組，通過相關(guān)的技術(shù)要求，在洞外實現(xiàn)相關(guān)的混凝土攪拌處理，利用兩臺混凝土罐車進行相關(guān)的送料操作，通過電動空壓機進行供風處理。

三、機械化配套中注意的問題

（一）操作要點分析與思考

1.通過爆破設(shè)計的進一步優(yōu)化，對于超欠挖問題進行嚴格控制處理。利用相關(guān)的爆破試驗以及相關(guān)的經(jīng)驗參考等方法，結(jié)合項目要求來確定相關(guān)的參數(shù)。在此過程中，應(yīng)從實際情況出發(fā)，重點考慮到相關(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)測及爆破設(shè)計優(yōu)化處理。在進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)計來實現(xiàn)相關(guān)的爆破進尺方面的要求；檢查開挖面的平整度、圓順度等參數(shù)；要求實現(xiàn)炮眼痕跡保存率控制在80%以上的要求，同時，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)計優(yōu)化過程中，主要根據(jù)相應(yīng)的爆破后結(jié)果進行相關(guān)的檢查分析，并在此基礎(chǔ)上進行原因分析和整理，對于相關(guān)參數(shù)進行修正、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)濟指標得到提升。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)育情況進行。其中，對于Ⅳ類圍巖及圍巖破碎地段來說，主要采用小進尺的方式，盡量通過技術(shù)措施來減少爆破作業(yè)，有效對于超欠挖進行控制，也就是盡量避免出現(xiàn)周圍巖體的干擾。

（二）加強對液壓鑿巖臺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)一個班次，應(yīng)該開展強制性保養(yǎng)一次。通過這樣的方式，能夠在臺車作業(yè)前就能有效將故障隱患進行消除，保證實現(xiàn)臺車作業(yè)循環(huán)的完好率。一般來說，臺車機具配件在有可能情況下應(yīng)該采用國產(chǎn)化，這樣便于進行維護以及更換零部件，能有效保證總體施工進度方面的要求。同時，還應(yīng)進一步加強施工人員的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)能力，保證有效提升施工質(zhì)量水平。

（三）機械手操作手技能

結(jié)合項目要求，應(yīng)嚴格訓練相關(guān)的臺車操作人員，要求進行必要的專業(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)上方可以有效實現(xiàn)回彈量的減少。另外，在進行回彈量的控制中，還應(yīng)該從實際出發(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)范標準的要求，并具有較強的穩(wěn)定性，不應(yīng)該對于供料狀態(tài)進行隨意更改，這樣方可實現(xiàn)濕噴泵送的正常運行。

（五）加強對濕噴機械手使用與維修管理

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

四、三臂鑿巖臺車機械化應(yīng)用

所謂的鑿巖臺車，則是通過幾臺鑿巖機以及推進器根據(jù)相關(guān)的項目要求，在鉆臂上進行安裝，同時配備相關(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、走行機構(gòu)和其相關(guān)附屬設(shè)備。

（一）三臂鑿巖臺車工效對比

第一，在進行鉆爆時間方面。采用鑿巖臺車的施工情況下，相比于傳統(tǒng)工藝來說，設(shè)備并沒有具體明顯的優(yōu)勢。究其原因，主要是由于鑿巖臺車操作平臺的裝藥速度非常慢。在這個工藝過程中，還需要相關(guān)的開挖臺車進行配額和操作，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，這樣就會使得工序有所增加，并不能體現(xiàn)出鑿巖臺車鉆孔快的優(yōu)勢所在。另外，考慮到上述的鑿巖臺車具有比較長的車身的影響，一般來說，其主要從事于相應(yīng)的上臺階開挖，而依然用傳統(tǒng)工藝施工進行相應(yīng)的下臺階開挖施工。

第二，在火工品方面，結(jié)合相應(yīng)的鑿巖臺車施工要求，新設(shè)備并沒有明顯的優(yōu)勢，主要是由于采用了直徑比較大的鉆頭，直徑達到45mm，且不耦合裝藥的情況下，不利于爆炸能量的傳播，存在著較為嚴重的衰減問題，使得鉆爆效果難以達到傳統(tǒng)的效果，應(yīng)該結(jié)合實際情況來進行相關(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)，這種鑿巖臺車新設(shè)備具有明顯優(yōu)勢。由于自配置空壓機，這樣就能省去外接空壓機的情況，能實現(xiàn)明顯的節(jié)電要求。同時，設(shè)備具有極高的電力設(shè)施要求，要實現(xiàn)啟動時用電功率大于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尺情況下，會造成電壓的壓降損失明顯增加。經(jīng)統(tǒng)計，超過開挖隧道的700m情況下，難以滿足鑿巖臺車的電壓要求。

（二）成本對比

相比于傳統(tǒng)施工工藝技術(shù)來說，采用三臂鑿巖臺車雙洞施工過程中，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，主要涉及到鑿巖臺車日常維修保養(yǎng)以及相關(guān)的折舊方面的問題。對于全進口設(shè)備來說，在維護保養(yǎng)方面由于采用原裝進口零部件，必然存在比較高的成本單價問題，由于設(shè)備價值高，這樣的折舊費用也相應(yīng)比較高。在降低成本方面，主要涉及到：一是鑿巖臺車電耗節(jié)省具有明顯優(yōu)勢。通過上面分析，由于自帶空壓機，設(shè)備功率為173kW，同樣，傳統(tǒng)工藝中的3～4臺空壓機的外接情況下，空壓機功率約為132kW，相比而言，具有明顯的節(jié)電優(yōu)勢；二是人工成本明顯降低。經(jīng)過統(tǒng)計，雙洞施工要求下能實現(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。由于存在著較長的推進梁情況，開展兩車道隧道臺階法施工的過程中，存在上臺階掏槽眼施工較為困難的情況，實現(xiàn)不了預期的爆破效果，并不符合大斷面施工條件情況。

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

五、混凝土噴射臺車

（一）濕噴臺車工效情況對比

第一，在電力消耗分析過程中，新設(shè)備具有明顯優(yōu)勢，由于空壓機的自身配備，避免需要空壓機的外接要求，功率150kW，實現(xiàn)設(shè)備省電優(yōu)勢；第二，對噴漿時間及噴射砼損耗進行分析，相比于傳統(tǒng)工藝技術(shù)，濕噴臺車能有效降低每延米噴射時間，能實現(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）成本對比

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

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的原因，顯然要比外接2～3臺空壓機實現(xiàn)節(jié)電要求；另外，相比傳統(tǒng)工藝，濕噴臺車雙洞施工方式基本上能實現(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，主要涉及到材料價差、濕噴臺車折舊方面。由于設(shè)備價值較高導致折舊費較高，同時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格比較高，再加上噴射砼存在價差的原因，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)備性價比方面，利用濕噴臺車工藝技術(shù)能具有較好的性價比，但應(yīng)該注意到一點，應(yīng)嚴格控制好噴射砼質(zhì)量要求，利用相關(guān)的技術(shù)實現(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隧道越來越多、勞動力短缺等問題，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械化配套作業(yè)相關(guān)問題，這也是未來的發(fā)展趨勢所在。

參考文獻：

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