馬智強¹  張洪濤²

（1.中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361021；2.中聯重科股份有限公司，湖南 長沙 410006）

摘要：鑿巖臺車在我國山嶺隧道鉆爆法施工中快速發展，本文從鑿巖臺車采購選型、施工過程及維護保養三個不同階段對鑿巖臺車適用性、成本及管理規律進行分析，作為施工單位在選擇鑿巖臺車規格、制定施工工藝流程及管理方案的參考。

關鍵詞：鑿巖臺車;損耗;管理

中圖分類號： U455.41.2      文獻標識碼：A

1 引言

　　隨著“機械化換人，自動化減人”政策的強制實施，機械化施工使施工效率和安全性具有非常明顯的提高，采用鑿巖臺車施作爆破孔已經廣泛應用于山嶺隧道施工。在應用過程中存在損耗成本居高不下、超欠挖率明顯上升、臺車故障率過高等問題。結合某山嶺隧道需求信息，介紹如何實施“保姆式”臺車應用服務及管理的過程，為施工單位在施工準備、設備采購、施工及維護管理提供參考。

2 鑿巖臺車選型與應用準備

　　鑿巖臺車在山嶺隧道鉆爆法施工中以其施工高效、作業人員少、安全性高、作業范圍廣而得到快速推廣，鑿巖臺車主要用于進行鉆爆孔、錨桿孔、超前探孔、超前注漿孔的穿孔作業，也可以用于進行裝藥、安裝錨桿、放線檢測、注漿、掛網、找頂排險、安裝風管等作業，尤其在長大隧道，圍巖穩定的全斷面法開挖中更顯出獨特的機械化施工優勢。

　　圖1所示隧道a全長17.69km，斷面尺寸7.84×8.79m(寬×高)采用雙洞單線隧道方案，該隧道地質情況為花崗巖、閃長巖、花崗閃長巖、閃長花崗巖等，弱風化，巖體呈肉紅色、灰至淺灰，全晶質等粒結構、完整塊狀構造，無明顯裂隙紋理，少水，圍巖等級多數為Ⅲ級，穿越區域整體圍巖情況較好，要求嚴格按規定期限交工，采用機械鉆爆法施工，分成兩個工區，每區段雙向對打,每方向月進度指標初定平均為200m/月，全斷面掘進;圖2所示隧道b全長7.6km,斷面尺寸11.1×9.1m(寬×高)，該隧道為單洞雙車道方案，月進度指標初定平均280m/月，地質情況為石灰巖、砂巖，弱風化，呈白色、淺紅、及雜質呈現的花紋，等粒變晶質結構，板塊狀，微隙，少水，初期采用臺階法施工，因甲方的要求，必須按規定的期限完成施工任務，當進口掘進到800M進尺時，經工程部決定，采用全斷面法施工，以提高施工進度，按時貫通，該隧道圍巖等級多數為Ⅲ、Ⅳ級，穿越區域整體圍巖情況較好。經過上述地質及隧道斷面設計分析，適合采用鉆爆法施工^[1]。

圖1 某單線鐵路隧道a斷面設計圖

2.1 鑿巖臺車選型過程

　　選擇鑿巖臺車型號及廠家，應根據隧道斷面尺寸與鑿巖臺車鉆臂最大定位軌跡的匹配方法來確定。鑿巖臺車按照鉆臂數量分為三臂一籃鑿巖臺車、兩臂一籃鑿巖臺車等，三臂一籃鑿巖臺車的作業范圍最大可達到15×13m(寬×高)，兩臂一籃鑿巖臺車的作業范圍最大可達14×9m(寬×高)，且采購及損耗成本約為三臂一籃鑿巖臺車的60%，因而從成本方面考慮，隧道a所示隧道斷面應選擇兩臂一籃鑿巖臺車，隧道b則應選擇三臂一籃鑿巖臺車。但是，兩臂一籃鑿巖臺車由于其施工范圍的限制，存在用戶在承接其他更大斷面隧道時不能通用且兩臂施工速度較三臂慢的缺點。另外，在選擇是否采用全電腦控制臺車時，若應用隧道濕度較大或圍巖較破碎時，則全電腦控制不適用該隧道，因為電腦臺車傳感器易受潮發生故障，會不同程度引起鉆桿對位精度下降、卡釬和超欠挖增多、鉆頭磨損加劇，故障維修時間增長等，從而造成施工成本的異常增高，實時掃描數據與預設的鉆臂自動定位程序對鉆孔位的調整不能適應復雜的圍巖實際工況情況，造成被迫只能采用手動模式，施工效率與全液壓型臺車相比沒有明顯優勢。

圖2 某雙線公路隧道b斷面設計圖

　　在鑿巖臺車選型時，應根據施工工期要求、施工成本控制要求、施工組織形式、施工機群配套情況、施工作業面的數量等綜合因素確定鑿巖臺車的使用型號與數量。

　　根據裝備制造廠家提供的設備參數確定采購前，用戶應為供方提供施工設計圖紙、地質勘探報告并要求供方實地進行施工適應性分析并提供水電布置、維修場地布置、常用損耗件清單及損耗估算(元/m3)。用戶應根據供方分析報告滿足設備進場條件并招聘專業司鉆工及維保人員，在設備交付前，用戶還應指派司鉆工及維保人員到供方車間接受鑿巖臺車應用及保養相關的專業培訓，不能取得培訓合格證的人員不得參與施工。

2.2 隧內水電布置及配套成本

　　山嶺隧道用鑿巖臺車正常工作電壓一般為380V±5%(361V?399V),電壓過高或過低都會引發電動機斷電保護，隨著掘進長度的不斷增加，供電距離響應增長，電纜長度對380V電路產生非常明顯的電壓壓降，用戶在施工過程中應首先布置高壓供電站，再通過變壓器降壓的供電方式，以降低電壓不足的風險。以上述隧道b為例，首先設置一臺630kVA(10kV/0.4kV)的電力變壓器為鑿巖臺車供電，10kV高壓回路建議采用YJLV223×70mm2(6/10kV)交聯電力電纜，0.4 kV(380V)低壓回路建議采用YJLV 3×240 mm2+1×120 mm2(0.6/1kV)交聯電力電纜。當變壓器輸出電壓為418V時，經過校核，極限情況下的供電線路方案如圖3所示：

圖3?隧道b隧內供電方案設計

　　某型號鑿巖臺車工作時，機載增壓水泵能夠提供充足的高壓水以供液壓鑿巖機鉆孔時排渣洗孔，因此需要提供可以保證機載增壓水泵正常工作的供水管路和供水參數，且要考慮供水管路的壓力損失。該鑿巖臺車機載增壓水泵進水口供水壓力不低于2bar方能正常啟動，且供水量不低于50m3/h。針對該要求，為保證設備正常工作，請參照下表提前做好供水準備：

表1 供水要求及供水距離匹配表

3 山嶺隧道掘進施工應用管理

　　傳統的山嶺隧道爆破孔施工是以大量人工及手持式氣動鑿巖機進行的，工人分層立于工作臺架上，緊靠掌子面，時刻都需面對巨大的安全風險。采用臺車施工，司鉆工距離掌子面大于5m，且鑿巖臺車頂棚具有防砸能力，大大改善了鉆孔施工的安全性。但是由于施工過程的不當操作和疏于管理，仍存在安全事故發生的風險，因此，隧道機械化施工也應嚴格遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤測量”十八字方針[2]。

3.1 鑿巖臺車施工過程管理

　　應制定《鑿巖臺車安全操作規程》《鑿巖臺車管理辦法》《鑿巖臺車運轉記錄單》《鑿巖臺車機手管理辦法》等相關制度并嚴格宣貫考核，管理人員尤其應注意安全管理、施工過程管理以及設備操作管理等工作。根據施工過程記錄及損耗記錄，定期召開施工質量分析會議，討論施工管理過程漏洞及問題，并進行持續改進。

3.2 鑿巖臺車施工能耗、損耗及維護保養成本計算及控制方法

　　鑿巖臺車鉆孔成本主要由人工費、材料費、電費組成。其中人工費包含操作司鉆工(1人/臂)、維修工的工資;材料費主要包含鉆頭、鉆桿、滑動磨損件、鉆機釬尾、連接套、密封、超挖損失等等，是鑿巖臺車每月施工成本最大的一項支出，約占施工總支出的70%，損耗成本的高低取決于司鉆工操作的熟練程度、損耗件的產品質量以及對設備日常維護保養的重視程度。

　　式中，K—1m³巖石的開挖成本，元/m³;S—斷面面積，m²; l—月進尺，m; K₁—人工費，元/月;K2—鉆桿損耗費，元/月;K₃—鉆頭損耗費，元/月;K₄—釬尾損耗費，元/月; K₅—鉆機損耗費，元/月;K₆—超挖損失費，元/月;K₇—電費，元/月;K₈—其他損耗費，元/月。

　　由于鑿巖臺車施工成本的復雜性，應制定嚴格的成本消耗臺賬及控制制度。建立配件點收單、發放單、庫存單等，用以動態記錄消耗過程并能及時補充，保障施工過程不間斷;建立專用倉庫及管理制度，由專人負責鑿巖臺車損耗備件的存儲、點收、發放，并制定損耗補充采購計劃;建立配件考核辦法，制定月度消耗指標，按照指標對司鉆工、維保員、施工管理員進行考核;鉆具單耗考核具體分成三個部分：一是開挖周邊眼鉆具單耗，二是開挖掏槽及其他鉆孔的鉆具單耗，三是注漿孔、錨桿孔及超前探孔鉆具單耗，對鉆具消耗進行詳細統計分析，再制定具體的單項消耗標準，當鉆具單耗統計出來后，按照具體單耗標準進行考核，根據當月個人鉆具單耗節超情況進行獎罰，獎罰金額按照節超情況進行計算。應專門設置損耗清單，并定期進行損耗分析，及時發現異常、分析原因并出具分析和改進報告;制定開挖質量考核標準，開挖質量：包括超欠挖情況、炮眼殘孔率、順接率、平整度及錯臺尺寸等。

　　此外，特別說明一點，鉆具(主要是鉆頭、鉆桿)是鑿巖臺車作業過程中最多的耗損件，且其價值量也較高，尤其是鉆桿。對可以修舊利廢的鉆具進行回收修復，通過二次或多次利用達到施工降本的目的，也是目前許多施工單位的慣常做法。

3.3 鑿巖臺車保養及交接班管理

　　鑿巖臺車是山嶺隧道鉆爆法施工的大型關鍵龍頭設備，應對其實行專業化管理，堅決執行設備管理“三定”(定人、定機、定崗)原則，嚴格落實設備潤滑“五定”(定點、定質、定時、定量、定人)制度，堅持做到設備維修保養“十字”(清潔、緊固、調整、潤滑、防腐)作業法，逐步形成系統化的行之有效的管理制度和長效的運行機制。具體關鍵點如下：鑿巖臺車在施工完成后，應重點對鉆臂及推進器上的緊固件、鋼絲繩、導向套、限位塊、密封、潤滑、氮氣量、沖擊軟管等零部件進行檢查、加固、調整或更換。臺車的維修保養，實行“養修并重，預防為主”的原則，重視保養工作，制定《鑿巖臺車班檢、周檢、月檢清單及記錄》，有計劃地做好“班檢”、“周檢”和“月檢”工作，采用日常保養、定期保養和強制保養相結合的方式。臺車的保養除了在臺車工作間隙中進行“日檢”、“周檢”和“月檢”保養外，還要按照廠家提供的維修保養規程的要求，進行強制性集中維修保養。保養工作必須由專人在每班施工完成后即刻執行并準確記錄，維修保養中需要更換的重要配件，應達到原機的要求，不得降低標準使用，更不漏檢、漏修將故障隱患留給下一施工班組。由管理人員檢查保養結果，制定獎罰措施。

3.4 隨施工工況變化，不斷完善和優化爆破方案，提質增效降本

　　為提高大斷面巖巷掘進速度,根據圍巖整體構造，節理發育情況，層理傾斜面陡緩情況，層間夾層情況，隨著圍巖具體紋理變化，對爆破參數進行優化，能夠加快工程進度、提高工程質量和降低工程成本。合理優化爆破參數，如鉆孔參數，即孔深、孔徑、排距與孔距;裝藥參數，如裝藥長度、藥包直徑和密度、間隔裝藥等，裝藥的具體形式;爆炸參數，如起爆段數、各段時差、傳爆長度及爆破范圍;以及與

　　管理有關的參數。優化后的爆破參數明顯提高了巖巷掘進速度,且爆破塊度均勻,拋擲距離較小,爆破后巷道成型良好。

3.5 加強溝通，充分發揮好施工配合、協調、調度會的作用

　　工程項目在建設施工的過程中,會涉及到多種不同的工種和工序，這些工種和工序必須密切配合，緊密銜接,才能高效的作業，保證施工進度。因此必須協調好各工種工序之間的配合,才能保證各工種都發揮最大的作用，定期和根據臨時需要召開協調調度會就是目前最有效溝通協調方式。小到施工班小組，大到整個項目建設團隊，各級建設組織均需要搞好內外部的施工工作分工、施工組織協調與進度調度工作，做到統籌兼備，分工有序，協同作戰，從而提高整個項目安全生產效率。

4 總結

　　鑿巖臺車施工不同于挖機、裝載機等通用工程機械，施工單位管理者不能沿用通用工程裝備的采購、應用、保養方法，裝備供應商也不能按照通用裝備的銷售及服務模式進行。臺車在售前、售后、施工、保養過程中，裝備供應商應全壽命跟蹤，提供專業的使用、保養培訓。用戶方管理者更應制定標準化的施工管理、人員管理、保養管理及損耗管理制度，才能達到山嶺隧道鉆爆法施工機械化安全性、低成本、高效率的目的。

參考文獻

[1]劉志剛，趙勇.隧道隧洞施工地質技術[M].北京：中國鐵道出版社，2001：289.

[2]王夢恕，.隧道與地下工程技術及其發展[M].北京：北京交通大學出版社，2004：68.

（責任編輯：休魚）