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      淺析三臂鑿巖機在特長隧道施工中的應(yīng)用

      2020-09-10 05:53:42臧健孫安濱
      智能建筑與工程機械 2020年8期
      關(guān)鍵詞:綜合效益

      臧健 孫安濱

      摘? 要:近年來,我國公路隧道施工應(yīng)用大型特種隧道專用施工機械已經(jīng)成為行業(yè)趨勢,其使用經(jīng)驗也越來越成熟,相比較于傳統(tǒng)的人工鉆爆法施工,三臂鑿巖機具有“安全、高效、經(jīng)濟”等綜合優(yōu)勢。本文以新疆G575線巴哈公路建設(shè)項目“東天山”特長隧道為例,介紹了三臂鑿巖機在具體施工中的應(yīng)用,以期為相關(guān)施工提供參考。

      關(guān)鍵詞:三臂鑿巖機;特長隧道;綜合效益

      中圖分類號:U455? 文獻標(biāo)識碼:A? ? 文章編號:2096-6903(2020)08-0000-00

      0引言

      G575線巴哈公路項目是新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃的五橫七縱的重要組成部分,“東天山”特長隧道是橫穿天山的項目主體工程?!皷|天山”特長隧道設(shè)計為左右分離式特長隧道,左線起訖樁號為:ZK8+809~ZK20+576,左線長度11767m;右線起訖樁號為:K8+783~K20+558,右線長度11775m,是全線的重點、難點工程。

      施工期內(nèi)隧道進出口段均采用三臂鑿巖機進行開挖施工,均已取得良好的綜合效益。

      1緊密結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報,合理確定隧道開挖工法

      “東天山”特長隧道穿越的天山東部的隧址區(qū)域地質(zhì)條件十分復(fù)雜,根據(jù)工程地質(zhì)勘查材料,隧道通過區(qū)域通常會出現(xiàn)以下幾方面問題:局部斷層十分發(fā)育;連續(xù)長大段落會通過第四系松散層,松散層的掌子面含水率、塑性狀態(tài)等具有很大的差異性,自穩(wěn)能力嚴(yán)重不足;多次穿越含水淺埋溝谷,容易出現(xiàn)突涌水、坍塌、冒頂現(xiàn)象;隧道通過的巖石復(fù)雜,局部連續(xù)處在第四系和基巖的接觸面,隧道施工擁有很大的風(fēng)險;隧道施工期限和現(xiàn)場預(yù)報工作之間存有互相干擾[1]。

      “東天山”特長隧道的工程量大,對于施工期限以及安全施工提出很高要求,而對于地質(zhì)災(zāi)害與特殊工程地質(zhì)問題的防治和預(yù)報而言其發(fā)揮著尤為重要的作用,所以在具體施工中,要事先探測后挖掘,如果不明確,一定不要挖掘,最大限度的降低災(zāi)害性、突發(fā)性事件,避免安全事故的出現(xiàn),為施工的安全性提供保障,進而確保施工期限。

      1.1超前地質(zhì)預(yù)報的主要內(nèi)容

      (1)斷層破碎帶及影響帶、節(jié)理裂隙密集帶的位置、規(guī)模和產(chǎn)狀預(yù)報;

      (2)不良地質(zhì)體發(fā)育位置、方向及規(guī)模大小;

      (3)隧道涌水或涌泥的預(yù)報,其中涵蓋水量、涌水(涌泥)位置的預(yù)報;

      (4)隧道圍巖級別變化及其分布位置的預(yù)報;

      (5)第四系地層的物質(zhì)組成、富水性、塑性狀態(tài)等相關(guān)預(yù)報。

      1.2確定開挖工法

      Ⅲ級圍巖、IV級圍巖情況較好地段采用全斷面法開挖(全段落采用三臂鑿巖機)、IV級圍巖情況較差地段及V級圍巖情況較好地段采用微臺階法開挖(大部分段落采用三臂鑿巖機),V級圍巖情況較差采用三臺階開挖(人工鉆爆法)。

      三臂鑿巖機進尺要求:Ⅲ級圍巖每循環(huán)進尺不大于4m,IV級圍巖每循環(huán)進尺不大于3m,V級圍巖采用人工鉆爆法施工,每循環(huán)進尺不大于1m。開挖施工堅持“預(yù)報超前,治水先行、管超前、嚴(yán)注漿、短進尺、強支護、勤量測、速反饋、控變形”的施工原則。隧道開挖采用精密全站儀控制中線、標(biāo)高,出渣采用挖掘機、裝載機配和自卸汽車出渣[2]。

      1.3施工工藝流程

      “東天山”特長隧道遵循新奧法隧道施工理念,采取鉆爆法開挖,開挖斷面施工工藝流程圖見圖1。

      2三臂鑿巖機應(yīng)用成本分析

      以“東天山”隧道進口段為例,在主洞投入兩臺阿特拉斯科普柯BOOmerL3D三臂鑿巖機,其中一臺加裝FAM3電腦系統(tǒng),兩臺機械設(shè)備總價值1758萬元。三臂鑿巖機機械化施工成本核算(即為三臂鑿巖機開挖成本核算)分析通過人、材、機等劃分原則,主要分為以下四部分[3]。

      (1)人工費:主要由三臂鑿巖機的臺車操作手、輔助人員、爆破裝藥人員費用組成。

      自2018年3月28日三臂鑿巖機投入使用至2018年10月20日期間,共計發(fā)生1422567元人工費用。(2)設(shè)備維保、耗材費:主要包含設(shè)備日常維護保養(yǎng)、各種易耗品配件以及用電、燃油費等。包括設(shè)備輪胎修補、電器元件更換、機油、黃油、COP油更換、鉆頭、鉆桿、尾釬、行走用柴油、施工用電等。三臂鑿巖臺車投入使用至今每個作業(yè)班組現(xiàn)場收集的三臂鑿巖臺車耗材、配件使用原始數(shù)據(jù),核算出IVb圍巖等級下對應(yīng)維保、耗材費用總計689554.98元,合計開挖施工時的成本單價為7.49元/m3。(3)爆破費:主要為爆破材料費及爆破后勤管理費。核算后開挖整體爆破費用每方單價為33.87元/m3。(4)設(shè)備攤銷費。兩臺三臂鑿巖臺車總價值為1758萬元,按照10年折舊后殘值為零、本項目按攤銷48個月計算,主洞預(yù)計開挖總方量969817.25m3。開挖每方的攤銷費用為7.25元/ m3。

      在IVb級圍巖中,三臂鑿巖機鉆爆開挖施工綜合成本單價為64.06元/ m3。即人工費用(單價15.45元/ m3)+設(shè)備維保、耗材費(單價7.49元/m3)+爆破費用(每方單價33.87元/m3)+設(shè)備攤銷費用(單價7.25元/ m3)總計64.06元/ m3。

      3三臂鑿巖機應(yīng)用工效成本分析

      機械、人工鉆爆施工工效對比表,如表1所示。

      4三臂鑿巖機應(yīng)用施工安全狀態(tài)分析

      每臺三臂鑿巖機配置操作手2人,輔助人員2人,對比人工鉆爆法全斷面鉆孔作業(yè)時通常配置13~15人,大幅減少開挖作業(yè)時段掌子面作業(yè)人員數(shù)量,極大程度上降低了施工風(fēng)險因素。在實現(xiàn)機械化作業(yè)代替人工作業(yè)的同時,雙機工效用時明顯縮減,也降低了掌子面位置施工人員、機械的作業(yè)用時,減少安全風(fēng)險暴露時間,有效保證施工的安全狀態(tài)。

      5結(jié)語

      新疆G575線巴哈公路項目“東天山”特長隧道施工中采用了先進的機械化隧道配套設(shè)備,如多功能三臂鑿巖機、大型濕噴機、自行式液壓仰拱棧橋、自動掛布一體機、二襯行走臺車、自動噴淋養(yǎng)護臺車等,為長大公路隧道施工在安全、質(zhì)量、進度等方面的高標(biāo)準(zhǔn)進行進行了探索。特別是多功能三臂鑿巖機的成功應(yīng)用,填補了新疆維吾爾自治區(qū)內(nèi)公路隧道施工史上的一項空白,并凸顯出良好的綜合效益。綜上所述,多功能三臂鑿巖機在長大隧道施工技術(shù)應(yīng)用中具有“安全、高效、經(jīng)濟”等綜合優(yōu)勢。

      參考文獻

      [1]梅元貴,張成玉,周朝暉,等.單列高速列車通過特長隧道時耳感不適問題研究[J].機械工程學(xué)報,2015,51(14):100-107.

      [2]李東華.高速鐵路隧道三臂鑿巖臺車實用性研究[J].工程技術(shù)研究,2020,5(18):127-128.

      [3]付宏平,郭際明,張正祿.特長隧道貫通誤差預(yù)計方法研究[J].測繪通報,2015(2):80-83.

      收稿日期:2020-06-15

      作者簡介:臧?。?988—),男,吉林長春人,本科,工程師,研究方向:公路橋梁技術(shù)。

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