川藏鐵路隧道大型機(jī)械化配套施工的應(yīng)用研究

錢(qián) 威

（中鐵二十四局集團(tuán)西南建設(shè)有限公司,四川 成都 610000）

0 引言

川藏鐵路建設(shè)正如火如荼地開(kāi)展，按照川藏鐵路“科學(xué)規(guī)劃、技術(shù)支撐、保護(hù)生態(tài)、安全可靠”十六字建設(shè)方針，只有大規(guī)模地高效應(yīng)用大型機(jī)械配套設(shè)施，才能高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量地推進(jìn)工程規(guī)劃建設(shè)，因此，不斷積累優(yōu)化和改進(jìn)機(jī)械化配套施工缺陷對(duì)產(chǎn)業(yè)持續(xù)向前發(fā)展尤為重要。

1 川藏鐵路工程概況

川藏鐵路雅安至林芝段位于青藏高原東南部，沿線(xiàn)山高谷深，人跡罕至，線(xiàn)路穿越橫斷山、念青唐古拉山等山脈，跨越大渡河、雅礱江、金沙江、瀾滄江、怒江、雅魯藏布江等河流，具有顯著的地形高差、強(qiáng)烈的板塊活動(dòng)、頻發(fā)的山地災(zāi)害、脆弱的生態(tài)環(huán)境以及高寒缺氧的氣候環(huán)境。川藏鐵路雅安至林芝段隧道75座，長(zhǎng)度789 km，20 km以上隧道16座，30 km以上5座，平均隧道長(zhǎng)度大于10 km，長(zhǎng)大隧道密集，前所未有。

2 川藏鐵路隧道建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)

川藏線(xiàn)隧道工程有以下幾大特點(diǎn)：一是工程規(guī)模大，隧道占比高、總量大、超長(zhǎng)隧道集中。二是位于板塊擠壓碰撞帶，地質(zhì)條件極其復(fù)雜。三是穿越橫斷山脈，輔助坑道設(shè)置條件差。四是超大的地形起伏，隧道位于長(zhǎng)大單面坡道。五是高原缺氧的氣候環(huán)境。六是地質(zhì)條件的不確定性，導(dǎo)致工期長(zhǎng)，環(huán)保要求高[1]。

3 機(jī)械化配套施工的必要性

川藏鐵路隧道占比大、特長(zhǎng)隧道及隧道群密集，高海拔隧道占比大，只有采用大型機(jī)械化配套技術(shù)，才能達(dá)到快速施工，以機(jī)代人，滿(mǎn)足建設(shè)的要求。受限于川藏鐵路高海拔地區(qū)的低溫、低氧、低壓惡劣環(huán)境因素影響，人工效力和機(jī)械施工功效均會(huì)大幅度降低，常規(guī)配套的機(jī)械設(shè)備，將無(wú)法滿(mǎn)足按期完成建設(shè)任務(wù)的需要。要減輕隧道作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高隧道施工質(zhì)量，只能進(jìn)行隧道施工大型機(jī)械化配套，才能達(dá)到安全施工、快速施工的目的，保證建設(shè)進(jìn)度。

4 隧道大型機(jī)械化施工設(shè)備配置選型原則

只有做到科學(xué)規(guī)劃、技術(shù)創(chuàng)新、生態(tài)保護(hù)、安全可靠、配套高效的策劃，才能高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量地推進(jìn)工程規(guī)劃建設(shè)。根據(jù)川藏鐵路工程隧道復(fù)雜多變的自然和地質(zhì)環(huán)境情況，鉆爆法隧道大型機(jī)械化施工設(shè)備配置選型原則應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：

（1）先進(jìn)成熟普適。優(yōu)先選用技術(shù)、工藝工法成熟穩(wěn)定的工裝設(shè)備，推廣經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證具有良好效果的普適性“四小四新”成果。

（2）綠色節(jié)能環(huán)保。優(yōu)先選用綠色節(jié)能環(huán)保設(shè)備，動(dòng)力配置優(yōu)先考慮少油多電。

（3）數(shù)字智能開(kāi)放。優(yōu)先選用智能化、數(shù)字化和信息化施工設(shè)備，數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)上傳，具備開(kāi)放、共享、可擴(kuò)展能力[2]。

（4）簡(jiǎn)便統(tǒng)一規(guī)范。優(yōu)先選用設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、使用規(guī)范、核心部件及易損零配件能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一互換的工裝設(shè)備，提高售后保障和降低使用成本。

（5）統(tǒng)籌高效匹配。發(fā)揮系統(tǒng)作業(yè)最大效率，作業(yè)線(xiàn)能力匹配、高效。

（6）國(guó)產(chǎn)自主創(chuàng)新。提升國(guó)產(chǎn)品牌競(jìng)爭(zhēng)力，降低采購(gòu)、使用和服務(wù)成本；鼓勵(lì)裝備企業(yè)結(jié)合部分鐵路工程和環(huán)境特點(diǎn)，開(kāi)展國(guó)產(chǎn)裝備研發(fā)。

5 不良地質(zhì)隧道大型機(jī)械化施工設(shè)備增配方案

結(jié)合川藏鐵路鉆爆法隧道設(shè)計(jì)原則、施工工法、地質(zhì)條件、施工長(zhǎng)度、海拔高度等因素，對(duì)不良地質(zhì)隧道巖爆隧道、高地（水）溫隧道、突泥涌水隧道、軟巖大變形隧道、有毒有害氣體隧道大型機(jī)械化施工設(shè)備增配方案如下：

巖爆隧道、高地（水）溫隧道、突泥涌水隧道、軟巖大變形隧道、有毒有害氣體隧道大型機(jī)械化施工設(shè)備增配方案分別見(jiàn)表1、表2、表3、表4、表5。

表1 巖爆隧道大型機(jī)械化施工設(shè)備增配表

表2 高地（水）溫隧道大型機(jī)械化施工設(shè)備增配表

表3 突泥涌水隧道大型機(jī)械化施工設(shè)備增配表

表4 軟巖大變形隧道大型機(jī)械化施工設(shè)備增配表

表5 有毒有害氣體隧道大型機(jī)械化施工設(shè)備增配表

續(xù)表2 高地（水）溫隧道大型機(jī)械化施工設(shè)備增配表

續(xù)表5 有毒有害氣體隧道大型機(jī)械化施工設(shè)備增配表

6 機(jī)械化配套設(shè)備施工應(yīng)用中的缺陷及相應(yīng)改進(jìn)措施

針對(duì)川藏鐵路機(jī)械化配套設(shè)備施工中存在的問(wèn)題和缺陷，同時(shí)根據(jù)以往項(xiàng)目機(jī)械化施工的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)收集整理匯總?cè)缦虏⑻岢隽讼鄳?yīng)整改措施。

6.1 設(shè)備運(yùn)營(yíng)方面

（1）三臂鑿巖臺(tái)車(chē)缺陷：無(wú)法適應(yīng)臺(tái)階工法；液壓油管易發(fā)生磨損泄漏；各傳感器密封差，容易進(jìn)水損壞。

改進(jìn)措施：優(yōu)化液壓油管、潤(rùn)滑系統(tǒng)布局，減少液壓油管磨損及潤(rùn)滑系統(tǒng)堵塞問(wèn)題；研發(fā)小型或折臂型臺(tái)車(chē)，以適應(yīng)臺(tái)階法施工；提升傳感器防水等級(jí)，增加防水能力。

（2）濕噴機(jī)缺陷：噴射平整度不易控制；駕駛時(shí)方向切換感應(yīng)不好，易發(fā)生無(wú)法切換現(xiàn)象；臂架強(qiáng)度不夠、構(gòu)造不穩(wěn)定[3]。

改進(jìn)措施：加裝小排量人工輔助噴頭，實(shí)現(xiàn)在初噴完成后可人工輔助掃面，提高噴射平整度；優(yōu)化駕駛方向調(diào)節(jié)裝置，實(shí)現(xiàn)駕駛方向調(diào)節(jié)切換順暢；優(yōu)化行走機(jī)構(gòu)、臂架結(jié)構(gòu)，保證滿(mǎn)足作業(yè)需求。

（3）拱架臺(tái)車(chē)缺陷：拱架安裝速度慢，人員配置多，相對(duì)人工無(wú)優(yōu)勢(shì)；視線(xiàn)不好、死角太多。

改進(jìn)措施：優(yōu)化拱架安裝結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在減少人員勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，減少作業(yè)人員數(shù)量；優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保障駕駛及操作人員良好視野。

（4）錨桿臺(tái)車(chē)缺陷：目前僅能實(shí)現(xiàn)打眼作業(yè)，錨桿安裝、配件安裝、注漿機(jī)等相關(guān)工序不好實(shí)現(xiàn)；鉸接式轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)彎困難；鑿巖機(jī)功率小，施工作業(yè)慢；臂架太重，翻轉(zhuǎn)伸縮反應(yīng)慢。

改進(jìn)措施：優(yōu)化鉸接式轉(zhuǎn)向?yàn)檩喬マD(zhuǎn)向；加大鑿巖機(jī)功率，提高鑿巖效率；優(yōu)化臂架動(dòng)作系統(tǒng)，提高作業(yè)效率。

（5）除塵臺(tái)車(chē)缺陷：柴油動(dòng)力產(chǎn)生二次污染。

改進(jìn)措施：建議將作業(yè)動(dòng)力改為電驅(qū)動(dòng)，增加快速接電插頭，實(shí)現(xiàn)快速接電。

6.2 專(zhuān)業(yè)技術(shù)操作人員方面

超前地質(zhì)鉆機(jī)、鑿巖臺(tái)車(chē)、錨鉆注一體機(jī)等大型專(zhuān)用工裝設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，信息化、自動(dòng)化、智能化程度不斷提高，管理、操作及維保等方面專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才嚴(yán)重短缺，尤其是高水平、“工匠型”技術(shù)人才更是鳳毛麟角，設(shè)備使用面臨“有米無(wú)巧婦”窘境。

改進(jìn)措施：為應(yīng)對(duì)系統(tǒng)性的人員培訓(xùn)較少問(wèn)題，建議在技校或裝備制造企業(yè)開(kāi)設(shè)大型專(zhuān)用設(shè)備管理、操作、維修課程，培養(yǎng)施工現(xiàn)場(chǎng)急需的技能型人才，解決現(xiàn)場(chǎng)人員問(wèn)題；優(yōu)化人才錄用及薪酬待遇制度，將大型專(zhuān)用設(shè)備操作、維修人才納入正式職工體系，打破傳統(tǒng)薪酬待遇體系，提高大型專(zhuān)用設(shè)備技術(shù)人才薪酬待遇，達(dá)到技能人才能夠“進(jìn)得來(lái)、留得住”，增加歸屬感。

6.3 制度管理方面

大型機(jī)械化配套施工要求過(guò)于片面，軟弱圍巖不適用于大型機(jī)械（鑿巖臺(tái)車(chē)）施工，需結(jié)合實(shí)際情況對(duì)機(jī)械化配套施工要求進(jìn)行修正；進(jìn)一步優(yōu)化大型機(jī)械化施工費(fèi)用定額，提高施工企業(yè)大型機(jī)械化施工積極性。

6.4 裝備制造企業(yè)方面

裝備制造企業(yè)注重“售前服務(wù)”，“售后服務(wù)”不能滿(mǎn)足施工需求，尤其在裝備技術(shù)改進(jìn)、維修、零配件供應(yīng)方面滯后，未能跟蹤施工現(xiàn)場(chǎng)需求并對(duì)裝備及時(shí)做出改進(jìn)。

改進(jìn)措施：建議裝備制造企業(yè)加強(qiáng)“駐點(diǎn)”服務(wù)意識(shí)，暢通施工現(xiàn)場(chǎng)與“研究院”溝通渠道，針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)需求及時(shí)、有針對(duì)性地研發(fā)和改進(jìn)設(shè)備。加強(qiáng)對(duì)上市產(chǎn)品的技術(shù)升級(jí)、改造，用更好的產(chǎn)品和服務(wù)滿(mǎn)足施工需求。

6.5 設(shè)備配件供應(yīng)方面

零配件尤其是關(guān)鍵易損件價(jià)格過(guò)高，并且不能與其他品牌互相替代使用。改進(jìn)措施：要提高產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈標(biāo)準(zhǔn)化水平，進(jìn)一步降低鑿巖臺(tái)車(chē)、錨桿臺(tái)車(chē)、濕噴機(jī)械手等設(shè)備鉆頭、鉆桿、噴頭、管道等供應(yīng)價(jià)格；增加備件庫(kù)設(shè)置，分區(qū)段、分等級(jí)設(shè)置備件庫(kù)，保障配件供應(yīng)及時(shí)。

7 結(jié)語(yǔ)

川藏鐵路雅安至林芝段惡劣的高原環(huán)境特征，更需要高度機(jī)械化配套施工新技術(shù)，只有不斷提高超前地質(zhì)鉆機(jī)、鑿巖臺(tái)車(chē)、錨鉆注一體機(jī)等大型專(zhuān)用工裝設(shè)備的信息化、自動(dòng)化、智能化，才能大幅度地改善員工作業(yè)環(huán)境、降低員工作業(yè)強(qiáng)度、保障工程質(zhì)量，降低工程成本，以達(dá)到“快速施工、以機(jī)代人、安全高效”的目標(biāo)。