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论三臂凿岩台车在公司发展及隧道机械化施工应用中的重要性

时间:2021-03-29 点击:102次

1 三臂凿岩台车的价值及使用情况

1.1 设备账面情况

我单位Boomer XL3D阿特拉斯三臂凿岩台车,购置含税原值8**.00万元,每月计提折旧5.8万元。
 

1.2 使用情况(博州支线的使用情况,在公司闲置时间段)

(1)新建铁路新疆博州支线位于新疆维吾尔自治区西北部,起于兰新铁路博乐站,止于博乐市主城区。博州支线站前工程起讫里程为DIIK0+000(兰新线K2386+461.35)~DK49+482.202,为单线铁路,正线全长49.528km。阿拉套山隧道起讫里程DIK1+815~DIK4+400,隧道长2585m,最大埋深64.5m,本隧道主要为Ⅲ级和Ⅳ级围岩,Ⅲ级围岩约1700米,采用全断面法施工,Ⅳ级围岩采用台阶法施工。隧道进口1531.31m位于曲线半径800m上,出口623.03m位于曲线半径600m上,其余430.66m位于直线上,洞内依次为5.3%/1550m、6.3%/450m、5.5%/600m的单面坡度。隧道内设贯通的φ800mm(壁厚80mm)钢筋混凝土Ⅲ级管深埋水沟, 水管埋深(水管顶面距仰拱填充/底板顶面2.87m) 大于当地最大冻结深度1.1m。中心深埋水沟检查井与隧道内避车洞合并布置,其中与大避车洞合并布置9处,与小避车洞合并布置48处。隧道断面如图1所示。

图 1  博州铁路支线隧道断面图
 
(2)三臂凿岩台车2018年4月7日进场。5月7日,开始进入新疆博州阿拉套山隧道进口开挖施工;10月24日台车停机作业。由于受中心深埋水沟开挖、二衬混凝土施工慢、开挖速度快超安全步距等停工因素影响,实际有效工作天数89天,凿岩机作业时间总计222小时,循环进尺共计406米,平均单班钻孔时间2.49小时。购置设备进场后,积极组织人员进场,积极协调隧道内施工环节,对隧道内水电设施的布置、施工废水处理、爆破施工衔接,超前预警监视等方面做了大量切实可行的工作,完成该项目三臂凿岩台车的施工任务,期间未发生安全事故和质量责任事故。

2 使用条件(比如硬岩、单线隧道、全断面开挖)

2.1 公司自有三臂凿岩台车设备主要参数
(1)设备长16565mm, 宽2926mm, 高3790mm,总重42000kg。
(2)适用于适用于钻爆破孔、锚杆孔、掏槽孔和超前灌浆孔、小导管可以不同角度进行钻孔施工。
(3)利用设备自带吊篮辅助装药、安装锚杆、灌浆、安装风管、超管管棚等作业。
(4)环境温度:-20~+45℃温度范围,适合在多尘土及潮湿的隧道中工作。
(5)具有工作覆盖面积大的特点,最大覆盖面积可达178㎡。最高 12.7m, 最宽15.6m。最大适应纵坡30%、钻孔深度5.26m。 
(6)最优适应Ⅱ~Ⅳ级破碎风化围岩。
(7)公司现有1台阿特拉斯三臂凿岩台车,单线隧道可独立施工,双线隧道需分左右幅作业,需另配设备双机配合施工,确保工效。
(8)需要380V高压电 ,每500m推进一次,用水量12m³/h,在易冰冻的环境下需要设置温水措施。

图 2  单线钻孔隧道断面图

 

2.2 公司自有三臂凿岩台车设备施工特性
以单线隧道三级围岩为例(如图2),开挖断面75㎡,三臂凿岩台车从钻孔、装药、爆破需要2.5h,与传统的人工手持风钻开挖相比,节约1.5h,特别在硬岩施工时,优势更为明显。三臂凿岩台车比人工手持风钻打孔速度高56% ~120%,总体施工进度比人工快37%。可以实现多孔同时推进,一次成孔多个,大大减少钻孔时间,同时,因钻杆定位迅速而且不需要搭建辅助工作平台,节约钻孔准备工作时间。既加快了隧道开挖进度,也提高了光爆效果。
通常凿岩台车适合2500m以上的隧道使用。应用液压凿岩台车施工配套技术建设长大隧道,虽然比人工手持风钻施工隧道增加一些投资(约20%),但其施工速度可大幅度提高(约40%),与人工手持风钻对比有如下诸多优点。
(1)开挖速度快,工程进度和质量有保障。人工一排炮最多进尺3.3 米,需要3.5~4个小时;而采用了三臂凿岩台车后,进尺稳定在3.5米,三臂凿岩台车每循环时间约2.5h,人工开挖每循环时间约4h。三臂凿岩台车打眼,能精准掌握炮眼位置,取得良好的光面爆破效果。尤其是打隧道洞顶上方的锚杆眼,可以达到与隧道壁垂直的效果,解决了人工往上打眼精准度不足的问题。
(2)噪音小。三臂凿岩台车比人工手持风钻噪音降低10~15db。 
(3)劳动强度低。三臂凿岩台车只需三人操作,人工手持风钻一个断面开挖至少需要15~20人同时操作。工作面人员减少效率提高了一倍。
(4)污染少。三臂凿岩台车使用液压系统钻进,不使用高压风,对空气没有污染,只有较小的噪音污染和水污染,隧道内可设置蓄水池,经过过滤处理循环利用,通过对施工后的废水处理,达标后再排放可以消除水污染。人工风钻开挖采用高压风做动力,风钻数量较多,产生很大的空气污染和噪音污染,钻孔废水无法收集造成生态污染。
(5)节约用电。人工打孔需要开4~5台110kW空压机,打完全断面用电约1700度电。三臂凿岩台车电机功率3*75kW,打完全断面用电约400度电。
(6)安全性能高。洞内施工地质变化较大,人工开挖的情况下每炮都需要立架喷浆以此保证人员安全,岩石变化严重时,掌子面需喷浆封死。而采用三臂凿岩台车施工时,操作室距离掌子面较远,操作人员在固定的操作台上操纵钻机,施工人员离最危险的掌子面保持了10米以上的安全距离,只有在装药作业时,施工人员离掌子面比较近。而人工风钻开挖,人工手持风钻需要到掌子面跟前,操作人员离掌子面较近,只有不到1米远的距离,风钻开挖时冲击振动岩面,自稳性差的掌子面,易造成隧道拱部产生落石或坍塌,人员逃脱不及易发生多人伤亡事故。三臂凿岩台车操作平台上设有安全顶棚,可防止落石伤人和其他突发性危险,更有效地保证现场操作人员安全。

3 项目隧道中标设备提供条件描述

从发展趋势来看:

(1)建议公司把三臂凿岩台车作为隧道中标自有设备提供,从发展趋势来看,国内施工人员工费逐年增长明显,凿岩台车随着使用量的增加和国产化的普及推广,生产和使用成本也在逐年降低,凿岩台车对比目前人工手持凿岩机的经济优势也在逐步显现。隧道机械化必将成为今后的发展趋势。部分项目在招标时,业主明确要求使用三臂凿岩台车施工,根据中铁、中建、中交、中隧等施工系统和近期了解的中标条件,招标都要求施工单位自带设备实现隧道机械化、自动化施工。例如,三臂凿岩台车(电脑型、半电脑型、液压型),拱架安装台车、自动灌浆二衬台车,隧道悬臂掘进机等。通过先进的设备和施工理念,不仅能提升施工单位整体素质和展现高素质专业技术人才,还扩大了公司的知名度和自身的核心竞争力,提高了我单位隧道施工市场的开发能力,筑牢铁路项目信誉评价优势。
(2)随着业主对工程安全、质量、工期的高度重视,三臂凿岩台车施工成为专业化施工队伍做大做强必然发展的道路,公司应在适当项目推广应用隧道机械化设备,在遇到地质条件差的项目,如毒气、瓦斯、透水层、易发生坍塌掉块的施工环境,将大大降低施工成本,提高安全把控力度,特别是形成整套隧道工装后,反而比人工更加便捷、可控,同时,特别是熟练掌握整套隧道机械化施工工法后,将为我单位从传统劳动密集型综合建筑企业向绿色、科学、掌握核心竞争力大型国企转型发展提供新的助力。公司应该强调隧道项目,转变施工方式和思路,着眼未来,克服眼前困难。

4 结语

综上所述,公司应该强调隧道项目,转变施工方式和思路,项目部和施工管理部门应着眼未来克服眼前困难,算大账、算人才账、算企业发展转型账,做好内部统筹,让一线施工项目通过应用和管理三臂凿岩台车,发掘更多盈利点,适应机械化发展新局面。


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