鑿巖臺(tái)車在隧道施工中的應(yīng)用前景

周 磊

中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司 陜西 西安 710000

隨著勞動(dòng)力成本的上升和專業(yè)技能人員短缺,在隧道施工中,傳統(tǒng)的手風(fēng)鉆施工已不能滿足國家對(duì)環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性和高安全質(zhì)量的要求,而三臂鑿巖臺(tái)車施工作業(yè)效率高、環(huán)境污染少、消耗能量少、勞動(dòng)力需求少、勞動(dòng)強(qiáng)度低、安全系數(shù)較高,是當(dāng)前階段極其適用于隧道施工的全自動(dòng)機(jī)械設(shè)備。目前的鑿巖臺(tái)車生產(chǎn)企業(yè)中以瑞典AtlasCopco公司和芬蘭Tamrock公司最具代表性,占有60%以上的市場(chǎng)份額。我公司在興泉鐵路、昭盧公路項(xiàng)目施工中,先后投入使用,效果明顯,大大提高了施工效率,節(jié)約了生產(chǎn)成本。本文結(jié)合目前隧道施工主要開挖手段,分析鑿巖臺(tái)車的優(yōu)缺點(diǎn),全面剖析鑿巖臺(tái)車在隧道開挖中的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

1 鑿巖臺(tái)車和傳統(tǒng)風(fēng)鉆開挖對(duì)比分析

1.1 鉆孔速度方面 鑿巖臺(tái)車比風(fēng)鉆鑿巖速度快50%以上,總體施工進(jìn)度比人工開挖快30%以上,可以實(shí)現(xiàn)多孔同時(shí)推進(jìn),一次成多孔,大大減少鉆孔時(shí)間,同時(shí)因鉆桿定位迅速準(zhǔn)確,而且不需要搭建輔助工作平臺(tái),這樣可以大大節(jié)約鉆孔時(shí)間。

鑿巖臺(tái)車施工方式下,設(shè)備較傳統(tǒng)工藝優(yōu)勢(shì)不明顯,主要因?yàn)殍弾r臺(tái)車操作平臺(tái)裝藥速度慢,仍然需要開挖臺(tái)車配合,另外隧道位于巖溶發(fā)育區(qū),圍巖節(jié)理 裂隙發(fā)育破碎,鑿巖臺(tái)車為沖擊式鉆孔,對(duì)孔壁巖體破壞較大,容易出現(xiàn)塌孔無法裝藥,需人工吹孔方可裝藥,因此工序增加,抵消了鑿巖臺(tái)車鉆孔快的優(yōu)勢(shì)。

1.2 安全性能方面 鑿巖臺(tái)車開挖工作面人員密度小,且主要操作人員處于鑿巖臺(tái)車操作室的保護(hù)之下,降低了掌子 面落石傷人的危險(xiǎn)性。鑿巖臺(tái)車采用閉式油路系統(tǒng),消除了氣動(dòng)鑿巖機(jī)排氣時(shí)發(fā)出的高分貝噪音,沒有手風(fēng)鉆排出的濕霧廢氣,空氣相對(duì)較為清新,安全性更高。操作入員在駕駛室內(nèi)進(jìn)行操作,有隔音等效果,改善了操作人員的環(huán)境條件。

鑿巖臺(tái)車噪聲小,不會(huì)排出油霧和有害氣體。與風(fēng)鉆鑿巖相比,鑿巖臺(tái)車還具有動(dòng)力消耗少、能量利率高、鑿巖效率高、沒有排氣噪聲等優(yōu)點(diǎn)。但是,液壓鑿巖機(jī)產(chǎn)生的噪聲聲壓級(jí)仍高90d B(A),達(dá)到100d B(A)左右,且聲能主要集中于1k Hz一5k Hz頻率段,仍在人耳敏感頻率范圍內(nèi)。若不采取噪聲防護(hù)措施,對(duì)施工人員的身體健康仍然有害。

1.3 施工質(zhì)量方面 鑿巖臺(tái)車的鉆桿一旦固定后 鉆桿可按水平或固定傾角推進(jìn),這與人工控制鉆桿相比,大大提高鉆孔質(zhì)量,減少超挖量,且開挖成型比人工開挖要好。

1.4 適用性方面 傳統(tǒng)的風(fēng)鉆施工可以應(yīng)對(duì)各種級(jí)別的圍巖,但鑿巖臺(tái)車只適用于硬質(zhì)圍巖。一般來說三臂鑿巖臺(tái)車對(duì)于硬巖使用效果更佳,但由于隧道圍巖分級(jí)都是分區(qū)分段,針對(duì)較軟圍巖,如何確保機(jī)械化施工,將是急需解決的問題。

1.5 設(shè)備投入方面 鑿巖臺(tái)車造價(jià)貴,一次性成本投入高,需要較高的工程造價(jià)來支持。例如一臺(tái)阿特拉斯三臂鑿巖臺(tái)車,購置費(fèi)用單臺(tái)均在700萬元以上,而且配件費(fèi)用也很高,造成維護(hù)費(fèi)用很高。

1.6 能耗方面 鑿巖臺(tái)車較傳統(tǒng)工藝有明顯優(yōu)勢(shì),設(shè)備自身配置空壓機(jī),可不用外接空壓機(jī),功率173k W,因此設(shè)備省電優(yōu)勢(shì)明顯。但設(shè)備對(duì)電力設(shè)施要求較高,由于電壓隨著隧道進(jìn)尺的增加會(huì)有明顯的壓降損失,經(jīng)計(jì)算隧道開挖至700m時(shí)電壓將不能滿足鑿巖臺(tái)車使用。

2 鑿巖臺(tái)車廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素

2.1 一般來說三臂鑿巖臺(tái)車對(duì)于硬巖使用效果更佳,但由于隧道圍巖分級(jí)都是分區(qū)分段,針對(duì)較軟圍巖,如何確保機(jī)械化施工,將是急需解決的問題。根據(jù)設(shè)備施工“欺硬怕軟”的特點(diǎn),機(jī)械化隧道施工應(yīng)選擇以III級(jí)圍巖為主且隧道長度大于3km的隧道較好。

2.2 熟練的技術(shù)工人是隧道機(jī)械化施工必不可少的條件。目前我國施工企業(yè)在隧道施工中大量使用農(nóng)民工施工,而三臂鑿巖臺(tái)車的技術(shù)復(fù)雜程度較高,管理和維護(hù)需要一大批符合要求的熟練的技術(shù)工人。自行培養(yǎng)人員,施工任務(wù)不飽滿,人員技能往往半道夭折。從廠家聘用操作手,工資過高。建議集團(tuán)公司成立專業(yè)技能人員管理中心,統(tǒng)一管理,統(tǒng)一調(diào)度,防止人才流失。

2.3 大幅降低隧道機(jī)械化設(shè)備成本是關(guān)鍵。國家從80年代引進(jìn)隧道機(jī)械化施工設(shè)備,其設(shè)備的采購成本和使用成本過高是目前隧道機(jī)械化沒能推廣的重要原因。

2.4 國家對(duì)隧道施工安全、健康和環(huán)境進(jìn)行更嚴(yán)格的管控。隧道機(jī)械化施工可大幅降低工人的安全風(fēng)險(xiǎn)和勞動(dòng)強(qiáng)度,對(duì)粉塵等施工環(huán)境的改善是卓有成效。

3 結(jié)論

鑒于國內(nèi)現(xiàn)狀,由于手風(fēng)鉆操作手的工資較低,而臺(tái)車的初期投資成本較高,故手風(fēng)鉆在現(xiàn)階段仍具有較大的成本優(yōu)勢(shì),但隨著國內(nèi)生活水平的提高,人工費(fèi)用的上漲,手風(fēng)鉆的低成本優(yōu)勢(shì)將不復(fù)存在,反觀國外的情況,同樣也是采用手風(fēng)鉆+鉆孔平臺(tái)的方法進(jìn)行隧道施工,但隨著人工成本上升和各項(xiàng)環(huán)保、健康和安全的要求,手風(fēng)鉆最終被臺(tái)車所取代,在國外的隧道施工中銷聲匿跡。當(dāng)然在工程施工領(lǐng)域,如果我們的人力資源不能適應(yīng)先進(jìn)的設(shè)備,類似全電腦臺(tái)車這類先進(jìn)設(shè)備就應(yīng)該慎用,應(yīng)該選擇適合實(shí)際施丁情況的設(shè)備,手氣鉆或普通鑿巖臺(tái)車等。