論三臂鑿巖臺車在公司發(fā)展及隧道機(jī)械化施工應(yīng)用中的重要性

王潤宇

（中鐵七局集團(tuán)鄭州工程有限公司，河南 鄭州 450000）

1 三臂鑿巖臺車的采購時間，價值及使用情況

1.1 設(shè)備賬面情況

我單位Boomer XL3D阿特拉斯三臂鑿巖臺車，購置含稅原值852.1333萬元，每月計提折舊5.8萬元。

1.2 使用情況（博州支線的使用情況，在公司閑置時間段）

（1）新建鐵路新疆博州支線位于新疆維吾爾自治區(qū)西北部，起于蘭新鐵路博樂站，止于博樂市主城區(qū)。博州支線站前工程起訖里程為DIIK0+000（蘭新線K2386+461.35）～DK49+482.202，為單線鐵路，正線全長49.528km。阿拉套山隧道起訖里程DIK1+815～DIK4+400，隧道長2585m，最大埋深64.5m，本隧道主要為Ⅲ級和Ⅳ級圍巖，Ⅲ級圍巖約1700米，采用全斷面法施工，Ⅳ級圍巖采用臺階法施工。隧道進(jìn)口1531.31m位于曲線半徑800m上，出口623.03m位于曲線半徑600m上，其余430.66m位于直線上，洞內(nèi)依次為5.3%/1550m、6.3‰/450m、5.5‰/600m的單面坡度。隧道內(nèi)設(shè)貫通的φ800mm（壁厚80mm）鋼筋混凝土Ⅲ級管深埋水溝，水管埋深（水管頂面距仰拱填充/底板頂面2.87m)大于當(dāng)?shù)刈畲髢鼋Y(jié)深度1.1m。中心深埋水溝檢查井與隧道內(nèi)避車洞合并布置，其中與大避車洞合并布置9處，與小避車洞合并布置48處。隧道斷面如圖1所示。

（2）三臂鑿巖臺車2018年4月7日進(jìn)場。5月7日，開始進(jìn)入新疆博州阿拉套山隧道進(jìn)口開挖施工；10月24日臺車停機(jī)作業(yè)。由于受中心深埋水溝開挖、二襯混凝土施工慢、開挖速度快超安全步距等停工因素影響，實際有效工作天數(shù)89天，鑿巖機(jī)作業(yè)時間總計222小時，循環(huán)進(jìn)尺共計406米，平均單班鉆孔時間2.49小時。購置設(shè)備進(jìn)場后，積極組織人員進(jìn)場，積極協(xié)調(diào)隧道內(nèi)施工環(huán)節(jié)，對隧道內(nèi)水電設(shè)施的布置、施工廢水處理、爆破施工銜接，超前預(yù)警監(jiān)視等方面做了大量切實可行的工作，完成該項目三臂鑿巖臺車的施工任務(wù)，期間未發(fā)生安全事故和質(zhì)量責(zé)任事故。

圖1 博州鐵路支線隧道斷面圖

2 使用條件（比如硬巖、單線隧道、全斷面開挖）

2.1 公司自有三臂鑿巖臺車設(shè)備主要參數(shù)

（1）設(shè)備長16565mm，寬2926mm，高3790mm，總重42000kg。

（2）適用于適用于鉆爆破孔、錨桿孔、掏槽孔和超前灌漿孔、小導(dǎo)管可以不同角度進(jìn)行鉆孔施工。

（3）利用設(shè)備自帶吊籃輔助裝藥、安裝錨桿、灌漿、安裝風(fēng)管、超管管棚等作業(yè)。

（4）環(huán)境溫度：-20～+45℃溫度范圍，適合在多塵土及潮濕的隧道中工作。

（5）具有工作覆蓋面積大的特點，最大覆蓋面積可達(dá)178㎡。最高12.7m，最寬15.6m。最大適應(yīng)縱坡30%、鉆孔深度5.26m。

（6）最優(yōu)適應(yīng)Ⅱ～Ⅳ級破碎風(fēng)化圍巖。

（7）公司現(xiàn)有1臺阿特拉斯三臂鑿巖臺車，單線隧道可獨立施工，雙線隧道需分左右幅作業(yè)，需另配設(shè)備雙機(jī)配合施工，確保工效。

（8）需要380V高壓電，每500m推進(jìn)一次，用水量12m3/h，在易冰凍的環(huán)境下需要設(shè)置溫水措施。

2.2 公司自有三臂鑿巖臺車設(shè)備施工特性

以單線隧道三級圍巖為例（如圖2），開挖斷面75㎡，三臂鑿巖臺車從鉆孔、裝藥、爆破需要2.5h，與傳統(tǒng)的人工手持風(fēng)鉆開挖相比，節(jié)約1.5h，特別在硬巖施工時，優(yōu)勢更為明顯。三臂鑿巖臺車比人工手持風(fēng)鉆打孔速度高56%～120%，總體施工進(jìn)度比人工快37%?？梢詫崿F(xiàn)多孔同時推進(jìn)，一次成孔多個，大大減少鉆孔時間，同時，因鉆桿定位迅速而且不需要搭建輔助工作平臺，節(jié)約鉆孔準(zhǔn)備工作時間。既加快了隧道開挖進(jìn)度，也提高了光爆效果。

圖2 單線鉆孔隧道斷面圖

通常鑿巖臺車適合2500m以上的隧道使用。應(yīng)用液壓鑿巖臺車施工配套技術(shù)建設(shè)長大隧道，雖然比人工手持風(fēng)鉆施工隧道增加一些投資（約20%），但其施工速度可大幅度提高（約40%），與人工手持風(fēng)鉆對比有如下諸多優(yōu)點。

（1）開挖速度快，工程進(jìn)度和質(zhì)量有保障。人工一排炮最多進(jìn)尺3.3米，需要3.5～4個小時；而采用了三臂鑿巖臺車后，進(jìn)尺穩(wěn)定在3.5米，三臂鑿巖臺車每循環(huán)時間約2.5h，人工開挖每循環(huán)時間約4h。三臂鑿巖臺車打眼，能精準(zhǔn)掌握炮眼位置，取得良好的光面爆破效果。尤其是打隧道洞頂上方的錨桿眼，可以達(dá)到與隧道壁垂直的效果，解決了人工往上打眼精準(zhǔn)度不足的問題。

（2）噪音小。三臂鑿巖臺車比人工手持風(fēng)鉆噪音降低10～15db。

（3）勞動強度低。三臂鑿巖臺車只需三人操作，人工手持風(fēng)鉆一個斷面開挖至少需要15～20人同時操作。工作面人員減少效率提高了一倍。

（4）污染少。三臂鑿巖臺車使用液壓系統(tǒng)鉆進(jìn)，不使用高壓風(fēng)，對空氣沒有污染，只有較小的噪音污染和水污染，隧道內(nèi)可設(shè)置蓄水池，經(jīng)過過濾處理循環(huán)利用，通過對施工后的廢水處理，達(dá)標(biāo)后再排放可以消除水污染。人工風(fēng)鉆開挖采用高壓風(fēng)做動力，風(fēng)鉆數(shù)量較多，產(chǎn)生很大的空氣污染和噪音污染，鉆孔廢水無法收集造成生態(tài)污染。

（5）節(jié)約用電。人工打孔需要開4～5臺110kW空壓機(jī)，打完全斷面用電約1700度電。三臂鑿巖臺車電機(jī)功率3×75kW，打完全斷面用電約400度電。

（6）安全性能高。洞內(nèi)施工地質(zhì)變化較大，人工開挖的情況下每炮都需要立架噴漿以此保證人員安全，巖石變化嚴(yán)重時，掌子面需噴漿封死。而采用三臂鑿巖臺車施工時，操作室距離掌子面較遠(yuǎn)，操作人員在固定的操作臺上操縱鉆機(jī)，施工人員離最危險的掌子面保持了10米以上的安全距離，只有在裝藥作業(yè)時，施工人員離掌子面比較近。而人工風(fēng)鉆開挖，人工手持風(fēng)鉆需要到掌子面跟前，操作人員離掌子面較近，只有不到1米遠(yuǎn)的距離，風(fēng)鉆開挖時沖擊振動巖面，自穩(wěn)性差的掌子面，易造成隧道拱部產(chǎn)生落石或坍塌，人員逃脫不及易發(fā)生多人傷亡事故。三臂鑿巖臺車操作平臺上設(shè)有安全頂棚，可防止落石傷人和其他突發(fā)性危險，更有效地保證現(xiàn)場操作人員安全。

3 下一步項目隧道中標(biāo)設(shè)備提供條件描述

從發(fā)展趨勢來看：

（1）建議公司把三臂鑿巖臺車作為隧道中標(biāo)自有設(shè)備提供，從發(fā)展趨勢來看，國內(nèi)施工人員工費逐年增長明顯，鑿巖臺車隨著使用量的增加和國產(chǎn)化的普及推廣，生產(chǎn)和使用成本也在逐年降低，鑿巖臺車對比目前人工手持鑿巖機(jī)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢也在逐步顯現(xiàn)。隧道機(jī)械化必將成為今后的發(fā)展趨勢。部分項目在招標(biāo)時，業(yè)主明確要求使用三臂鑿巖臺車施工，根據(jù)中鐵、中建、中交、中隧等施工系統(tǒng)和近期了解的中標(biāo)條件，招標(biāo)都要求施工單位自帶設(shè)備實現(xiàn)隧道機(jī)械化、自動化施工。例如，三臂鑿巖臺車（電腦型、半電腦型、液壓型），拱架安裝臺車、自動灌漿二襯臺車，隧道懸臂掘進(jìn)機(jī)等。通過先進(jìn)的設(shè)備和施工理念，不僅能提升施工單位整體素質(zhì)和展現(xiàn)高素質(zhì)專業(yè)技術(shù)人才，還擴(kuò)大了公司的知名度和自身的核心競爭力，提高了我單位隧道施工市場的開發(fā)能力，筑牢鐵路項目信譽評價優(yōu)勢。

（2）隨著業(yè)主對工程安全、質(zhì)量、工期的高度重視，三臂鑿巖臺車施工成為專業(yè)化施工隊伍做大做強必然發(fā)展的道路，公司應(yīng)在適當(dāng)項目推廣應(yīng)用隧道機(jī)械化設(shè)備，在遇到地質(zhì)條件差的項目，如毒氣、瓦斯、透水層、易發(fā)生坍塌掉塊的施工環(huán)境，將大大降低施工成本，提高安全把控力度，特別是形成整套隧道工裝后，反而比人工更加便捷、可控，同時，特別是熟練掌握整套隧道機(jī)械化施工工法后，將為我單位從傳統(tǒng)勞動密集型綜合建筑企業(yè)向綠色、科學(xué)、掌握核心競爭力大型國企轉(zhuǎn)型發(fā)展提供新的助力。公司應(yīng)該強調(diào)隧道項目，轉(zhuǎn)變施工方式和思路，著眼未來，克服眼前困難。

4 結(jié)語

綜上所述，公司應(yīng)該強調(diào)隧道項目，轉(zhuǎn)變施工方式和思路，項目部和施工管理部門應(yīng)著眼未來克服眼前困難，算大賬、算人才賬、算企業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型賬，做好內(nèi)部統(tǒng)籌，讓一線施工項目通過應(yīng)用和管理三臂鑿巖臺車，發(fā)掘更多盈利點，適應(yīng)機(jī)械化發(fā)展新局面。