山嶺隧道鉆爆法掘進(jìn)用鑿巖臺車應(yīng)用管理研究

馬智強(qiáng)

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361021）

隨著“自動化換人，機(jī)械化減人”政策的強(qiáng)制實施，機(jī)械化施工使施工效率和安全性具有非常明顯的提高，采用鑿巖臺車施作爆破孔已經(jīng)廣泛應(yīng)用于山嶺隧道施工。在應(yīng)用過程中存在損耗成本居高不下、超欠挖率明顯上升、臺車故障率過高等問題。結(jié)合某山嶺隧道需求信息，介紹如何實施“保姆式”臺車應(yīng)用服務(wù)及管理的過程，為施工單位在施工準(zhǔn)備、設(shè)備采購、施工及維護(hù)管理提供參考。

1 鑿巖臺車選型與應(yīng)用準(zhǔn)備

圖1所 示 隧 道a全 長17.69km， 斷 面 尺 寸7.84×8.79m（高×寬）采用雙洞單線隧道方案，月進(jìn)度指標(biāo)初定平均為200m/月，該隧道圍巖等級多數(shù)為Ⅲ級，穿越區(qū)域整體圍巖情況較好；圖2所示隧道b全長7.6km,斷面尺寸9.1×11.1m（高×寬），該隧道為單洞雙車道方案，月進(jìn)度指標(biāo)初定平均280m/月，該隧道圍巖等級多數(shù)為Ⅲ、Ⅳ級，穿越區(qū)域整體圍巖情況較好。經(jīng)過上述地質(zhì)及隧道斷面設(shè)計分析，適合采用鉆爆法施工。

1.1 鑿巖臺車選型過程

選擇鑿巖臺車型號及廠家，應(yīng)根據(jù)隧道斷面尺寸與鑿巖臺車鉆臂最大定位軌跡的匹配方法來確定。鑿巖臺車按照鉆臂數(shù)量分為三臂一籃鑿巖臺車、兩臂一籃鑿巖臺車等，三臂一籃鑿巖臺車的作業(yè)范圍最大可達(dá)到13×15m（高×寬），兩臂一籃鑿巖臺車的作業(yè)范圍最大可達(dá)9×14m（高×寬），且采購及損耗成本約為三臂一籃鑿巖臺車的60%，因而從成本方面考慮，如圖1隧道a所示隧道斷面應(yīng)選擇兩臂一籃鑿巖臺車，如圖2隧道b則應(yīng)選擇三臂一籃鑿巖臺車。但是，兩臂一籃鑿巖臺車由于其施工范圍的限制，存在用戶在承接其他更大斷面隧道時不能通用且兩臂施工速度較三臂慢的缺點。另外，在選擇是否采用全電腦控制臺車時，若應(yīng)用隧道濕度較大或圍巖較破碎時，則全電腦控制不適用該隧道，因為電腦臺車傳感器易受潮發(fā)生故障，造成施工成本的異常增高，鉆臂自動定位對鉆孔位的調(diào)整不能適應(yīng)復(fù)雜的圍巖情況，只能采用手動模式，施工效率和全液壓型臺車相比沒有明顯優(yōu)勢。

圖1 某單線鐵路隧道a斷面設(shè)計圖

圖2 某雙線公路隧道 b斷面設(shè)計圖

根據(jù)裝備制造廠家提供的設(shè)備參數(shù)確定采購前，用戶應(yīng)為供方提供施工設(shè)計圖紙、地質(zhì)勘探報告并要求供方實地進(jìn)行施工適應(yīng)性分析并提供水電布置、維修場地布置、常用損耗件清單及損耗估算（元/m3）。用戶應(yīng)根據(jù)供方分析報告滿足設(shè)備進(jìn)場條件并招聘專業(yè)司鉆工及維保人員，在設(shè)備交付前，用戶還應(yīng)指派司鉆工及維保人員到供方車間接受鑿巖臺車應(yīng)用及保養(yǎng)相關(guān)的專業(yè)培訓(xùn)，不能取得培訓(xùn)合格證的人員不得參與施工。

1.2 隧內(nèi)水電布置及配套成本

山嶺隧道用鑿巖臺車正常工作電壓一般為380V±%5（361～399V），電壓過高或過低都會引發(fā)電動機(jī)斷電保護(hù)，隨著掘進(jìn)長度的不斷增加，供電距離響應(yīng)增長，電纜長度對380V電路產(chǎn)生非常明顯的電壓壓降，用戶在施工過程中應(yīng)首先布置高壓供電站，再通過變壓器降壓的供電方式，以降低電壓不足的風(fēng)險。以上述隧道b為例，首先設(shè)置1臺630kVA（10kV/0.4kV）的電力變壓器為鑿巖臺車供電，10KV高壓回路建議采用YJLV223×70mm2（6/10kV)交聯(lián)電力電纜，0.4kV（380V）低壓回路建議采用 YJLV 3×240mm2+1×120mm2（0.6/1kV）交聯(lián)電力電纜。當(dāng)變壓器輸出電壓為418V時，經(jīng)過校核，極限情況下的供電線路方案如圖3所示。

某型號鑿巖臺車工作時，機(jī)載增壓水泵能夠提供充足的高壓水以供液壓鑿巖機(jī)鉆孔時排渣洗孔，因此需要提供可以保證機(jī)載增壓水泵正常工作的供水管路和供水參數(shù)，且要考慮供水管路的壓力損失。該鑿巖臺車機(jī)載增壓水泵進(jìn)水口供水壓力不低于2bar方能正常啟動，且供水量不低于50m3/h。針對該要求，為保證設(shè)備正常工作，請參照表1提前做好供水準(zhǔn)備。

圖3 隧道b隧內(nèi)供電方案設(shè)計

表1 供水要求及供水距離匹配表

2 山嶺隧道掘進(jìn)施工應(yīng)用管理

傳統(tǒng)的山嶺隧道爆破孔施工是以大量人工及手持式氣動鑿巖機(jī)進(jìn)行的，工人分層立于工作臺架上，緊靠掌子面，時刻都需面對巨大的安全風(fēng)險。采用臺車施工，司鉆工距離掌子面大于5m，且鑿巖臺車頂棚具有防砸能力，大大改善了鉆孔施工的安全性。但是由于施工過程的不當(dāng)操作和疏于管理，仍存在安全事故發(fā)生的風(fēng)險，因此，隧道機(jī)械化施工也應(yīng)嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤測量”十八字方針。

2.1 鑿巖臺車施工過程管理

應(yīng)制定《鑿巖臺車安全操作規(guī)程》《鑿巖臺車管理辦法》《鑿巖臺車運轉(zhuǎn)記錄單》《鑿巖臺車機(jī)手管理辦法》等相關(guān)制度并嚴(yán)格宣貫考核，管理人員尤其應(yīng)注意安全管理、施工過程管理以及設(shè)備操作管理等工作。根據(jù)施工過程記錄及損耗記錄，定期召開施工質(zhì)量分析會議，討論施工管理過程漏洞及問題，并進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

2.2 鑿巖臺車施工能耗、損耗及維護(hù)保養(yǎng)成本計算及控制方法

鑿巖臺車鉆孔成本主要由人工費、材料費、電費組成。其中人工費包含操作司鉆工（1人/臂）、維修工的工資；材料費主要包含鉆頭、鉆桿、滑動磨損件、鉆機(jī)釬尾、連接套、密封、超挖損失等等，是鑿巖臺車每月施工成本最大的一項支出，約占施工總支出的70%，損耗成本的高低取決于司鉆工操作的熟練程度、損耗件的產(chǎn)品質(zhì)量以及對設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)的重視程度。

式中，K為1m3巖石的開挖成本，元/m3；S為斷面面積，m2；l為月進(jìn)尺，m；K1為人工費，元/月；K2為鉆桿損耗費，元/月；K3為鉆頭損耗費，元/月；K4為釬尾損耗費，元/月；K5為為鉆機(jī)損耗費，元/月；K6為超挖損失費，元/月；K7為電費，元/月；K8為其他損耗費，元/月。

由于鑿巖臺車施工成本的復(fù)雜性，應(yīng)制定嚴(yán)格的成本消耗臺賬及控制制度是。建立配件點收單、發(fā)放單、庫存單等，用以動態(tài)記錄消耗過程并能及時補充，保障施工過程不間斷；建立專用倉庫及管理制度，由專人鑿巖臺車損耗備件的存儲、點收、發(fā)放，并制定損耗補充采購計劃；建立配件考核辦法，制定月度消耗指標(biāo)，按照指標(biāo)對司鉆工、維保員、施工管理員進(jìn)行考核；鉆具單耗考核具體分成三個部分：一是開挖周邊眼鉆具單耗，二是開挖掏槽及其他鉆孔的鉆具單耗，三是注漿孔、錨桿孔及超前探孔鉆具單耗，對鉆具消耗進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計分析，再制定具體的單項消耗標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)鉆具單耗統(tǒng)計出來后，按照具體單耗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核，根據(jù)當(dāng)月個人鉆具單耗節(jié)超情況進(jìn)行獎罰，獎罰金額按照節(jié)超情況進(jìn)行計算。應(yīng)專門設(shè)置損耗清單，并定期進(jìn)行損耗分析，及時發(fā)現(xiàn)異常、分析原因并出具分析和改進(jìn)報告；制定開挖質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)，開挖質(zhì)量包括超欠挖情況、炮眼殘孔率、順接率、平整度及錯臺尺寸等。

2.3 鑿巖臺車保養(yǎng)及交接班管理

鑿巖臺車在施工完成后，應(yīng)重點對鉆臂及推進(jìn)器上的緊固件、鋼絲繩、導(dǎo)向套、限位塊、密封、潤滑、氮氣量、沖擊軟管等零部件進(jìn)行檢查、加固、調(diào)整或更換。臺車的維修保養(yǎng)，實行“養(yǎng)修并重，預(yù)防為主”的原則，重視保養(yǎng)工作，制定《鑿巖臺車班檢、周檢、月檢清單及記錄》，有計劃地做好“班檢”“周檢”和“月檢”工作，采用日常保養(yǎng)、定期保養(yǎng)和強(qiáng)制保養(yǎng)相結(jié)合的方式。臺車的保養(yǎng)除了在臺車工作間隙中進(jìn)行“日檢”“周檢”和“月檢”保養(yǎng)外，還要按照廠家提供的維修保養(yǎng)規(guī)程的要求，進(jìn)行強(qiáng)制性集中維修保養(yǎng)。保養(yǎng)工作必須由專人在每班施工完成后即刻執(zhí)行并準(zhǔn)確記錄，維修保養(yǎng)中需要更換的重要配件，應(yīng)達(dá)到原機(jī)的要求，不得降低標(biāo)準(zhǔn)使用，更不漏檢、漏修將故障隱患留給下一施工班組。由管理人員檢查保養(yǎng)結(jié)果，制定獎罰措施。

3 結(jié)語

鑿巖臺車施工不同于挖機(jī)、裝載機(jī)等通用工程機(jī)械，施工單位管理者不能沿用通用工程裝備的采購、應(yīng)用、保養(yǎng)方法，裝備供應(yīng)商也不能按照通用裝備的銷售及服務(wù)模式進(jìn)行。臺車在售前、售后、施工、保養(yǎng)過程中，裝備供應(yīng)商應(yīng)全壽命跟蹤，提供專業(yè)的使用、保養(yǎng)培訓(xùn)。用戶方管理者更應(yīng)制定標(biāo)準(zhǔn)化的施工管理、人員管理、保養(yǎng)管理及損耗管理制度，才能達(dá)到山嶺隧道鉆爆法施工機(jī)械化安全性、低成本、高效率的目的。