鐵路隧道施工三臂鑿巖臺(tái)車應(yīng)用管理

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摘要：本文以安民隧道施工為背景，在對(duì)三臂鑿巖臺(tái)車優(yōu)勢(shì)介紹的基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目情況，圍繞可使臺(tái)車優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮的管理策略展開了討論，內(nèi)容涉及勘探地質(zhì)、高空作業(yè)等方面，僅供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道；施工管理；三臂鑿巖臺(tái)車

在鐵路隧道施工成本中占有較大比重的部分為開挖成本，要想降低項(xiàng)目成本，關(guān)鍵是減少施工人員數(shù)量降低安全風(fēng)險(xiǎn)并對(duì)超挖等問題進(jìn)行控制?，F(xiàn)階段，用三臂鑿巖臺(tái)車代替人工開挖實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工是大勢(shì)所趨，這是因?yàn)槿坭弾r臺(tái)車減少了開挖人數(shù)，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，提高了開挖掘進(jìn)進(jìn)尺速度。

1項(xiàng)目概述

為給隧道提供高效且安全的施工環(huán)境，近年三臂鑿巖臺(tái)車常被用來對(duì)隧道進(jìn)行開挖作業(yè)。本文所討論安民隧道全長(zhǎng)約14000m，區(qū)段劃分情況見圖1。其中，Ⅱ級(jí)圍巖的占比為55.4%；Ⅲ級(jí)圍巖的占比約33.8；Ⅳ級(jí)圍巖的占比約8.6%；Ⅴ級(jí)圍巖的占比約2.1%。項(xiàng)目所在區(qū)域的不良地質(zhì)，主要是巖溶和巖溶水，此外，還有少量軟弱巖及軟弱夾層存在。作為風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅰ級(jí)的隧道，本項(xiàng)目面臨著時(shí)間緊和任務(wù)重的雙重挑戰(zhàn)，由于項(xiàng)目地處中低山區(qū)，地表水多來自道太溪以及安民溪，較好的徑流條件，無形中增加了項(xiàng)目施工難度，涌水量過大的問題始終困擾著施工人員，種種不利因素導(dǎo)致正洞開挖困難，進(jìn)尺速度慢，為保證施工工期，增加施工工作面，對(duì)圍巖較好的平導(dǎo)洞利用三臂臺(tái)車進(jìn)行全斷面開挖，

2三臂鑿巖臺(tái)車施工優(yōu)勢(shì)

2.1功能配置完善

隨著自動(dòng)化換人、機(jī)械化換人政策的落實(shí)，施工效率與安全性得到了明顯提高。較于人工開挖用氣腿式風(fēng)鉆，三臂鑿巖臺(tái)車的功能配置更加完善，主要體現(xiàn)在大管棚鉆孔和超前水平鉆及錨桿施工等方面，施工單位無須單獨(dú)對(duì)管棚鉆機(jī)、水平鉆設(shè)施進(jìn)行購買，施工成本自然能夠得到較為明顯的降低。此外，臺(tái)車還可被用來開展注漿鉆孔作業(yè)，施工人員只需對(duì)配套鉆頭進(jìn)行更換，便可完成相關(guān)工作，鉆眼角度也能夠得到保證。

2.2鉆孔速度快

人工風(fēng)風(fēng)鉆開挖，需多人同時(shí)施工，進(jìn)尺深度3.2～3.3m左右，鉆孔速度2.5min/根，三臂鑿巖臺(tái)車每次進(jìn)尺深度4.5m/左右，鉆孔速度1.5min/根，開挖速度大大提高，加快施工進(jìn)度，縮短施工工期。

2.3其他優(yōu)勢(shì)

首先，利用鑿巖臺(tái)車對(duì)工作面進(jìn)行開挖，通常只需要幾位操作人員前往現(xiàn)場(chǎng)，并且有防護(hù)頂棚為操作人員提供保護(hù)，可以有效降低落石給人員安全帶來威脅的概率，人員在機(jī)器操作臺(tái)操作，遠(yuǎn)離掌子面，安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低。其次，三臂鑿巖臺(tái)車較人工風(fēng)鉆施工相比較，縮短了安裝風(fēng)鉆、人工開挖臺(tái)車就位等其他操作流程且鉆孔質(zhì)量得到了顯著提高。最后，鑿巖臺(tái)車對(duì)資源的配置更加科學(xué)，縮短開挖循環(huán)周期，一定程度上降低了施工成本。

3三臂鑿巖臺(tái)車施工管理要點(diǎn)

3.1智能鉆孔

三臂鑿巖臺(tái)車可以三臂同時(shí)鉆孔。實(shí)際施工強(qiáng)調(diào)根據(jù)隧道斷面設(shè)計(jì)最合理的炮眼布局圖，逐項(xiàng)完成找點(diǎn)、打眼和清孔工作，本項(xiàng)目使用三臂鑿巖臺(tái)車，每個(gè)鉆臂只需花費(fèi)1.5min，便能夠得到4.5m深的鉆孔?，F(xiàn)將其施工流程及管理要點(diǎn)歸納如下，供相關(guān)人員參考。首先，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，在臺(tái)車到達(dá)指定位置后，臺(tái)車支撐定位、調(diào)整臺(tái)車電壓等一系列準(zhǔn)備工作，確保臺(tái)車穩(wěn)定正常工作。操作人員就位，根據(jù)測(cè)量人員在掌子面標(biāo)記的鉆孔布局位置，利用三臂鑿臺(tái)車進(jìn)行鉆孔，在退鉆的同時(shí)，利用高壓水將鉆桿多次正反轉(zhuǎn)徹底清理孔內(nèi)雜物，為下一步孔內(nèi)填充爆破炸藥提供便利，本項(xiàng)目使用的乳化炸藥直徑φ40mm，乳化炸藥由爆破人員提前用塑料膠帶有規(guī)則的綁扎在竹片上，臺(tái)車鉆眼成孔后，爆破員隨時(shí)裝藥，實(shí)現(xiàn)鉆孔、裝藥同步進(jìn)行，大大縮短開挖循環(huán)周期。

3.2勘探地質(zhì)

本項(xiàng)目所用三臂鑿巖臺(tái)車的加桿系統(tǒng)，由鉆桿庫、加桿器構(gòu)成，利用其進(jìn)行超前探孔，通常使用φ64mm和φ102mm鉆頭，φ64mm鉆頭平均10min可完成20m探孔作業(yè)，φ102mm鉆頭根據(jù)圍巖不同平均40～60min可以完成20m探孔作業(yè)。在此過程中，施工人員可以經(jīng)由操作系統(tǒng)，對(duì)水壓流速、鉆桿扭矩與鉆進(jìn)速率進(jìn)行了解，并利用地質(zhì)分析軟件，通過復(fù)原施工區(qū)域地質(zhì)的方式，獲得真實(shí)且準(zhǔn)確的地質(zhì)報(bào)告。

3.3高空作業(yè)

臺(tái)車吊籃臂向-30°～60°的范圍推進(jìn)，將擺動(dòng)范圍控制在-45°～45°，通過靈活控制的方式，提高定位的準(zhǔn)確性。本項(xiàng)目適用吊籃的規(guī)格是2m×1.2m，要想確保施工安全，工作負(fù)荷不得超過450kg。另外，三臂鑿巖臺(tái)車內(nèi)設(shè)連接高壓空氣、高壓水的接口，旨在使高空作業(yè)所提出需求得到滿足，例如，輔助檢測(cè)、清理撬毛、安裝錨桿與注漿。而在吊籃上部，對(duì)伸縮頂棚設(shè)置的目的，主要是為高空作業(yè)人員的安全提供保障。

3.4錨桿施工

本項(xiàng)目所開展錨桿施工流程如下：第一步，利用風(fēng)鉆/錨桿鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔；第二步，根據(jù)錨桿位置選擇注漿工藝，拱部為雙管排氣注漿，側(cè)墻為單管注漿，設(shè)備以高壓注漿泵為主。此外，臺(tái)車鉆臂的擺動(dòng)范圍是-45°～45°，升降范圍是-30°～60°，推進(jìn)梁的旋轉(zhuǎn)范圍是360°，其傾斜范圍則是0°～110°。這樣設(shè)計(jì)的目的，主要是確保各類錨桿對(duì)鉆孔角度及位置所提出需求均能夠得到滿足。

3.5配件消耗管理

三臂鑿巖臺(tái)車在使用過程中，如何管理好、使用好、保養(yǎng)好是非常重要的一部分。對(duì)鐵路隧道進(jìn)行施工，三臂鑿巖臺(tái)車往往需要消耗大量鉆桿和鉆頭，同時(shí)，要隨時(shí)檢查鑿巖機(jī)、油路等系統(tǒng)。要想將施工成本控制在合理范圍內(nèi)，關(guān)鍵是嚴(yán)格按照三臂鑿巖臺(tái)車保養(yǎng)手冊(cè)定期保養(yǎng)，加大配件消耗管理力度，對(duì)本項(xiàng)目而言，以下內(nèi)容應(yīng)當(dāng)引起管理人員重視：第一，成立三臂臺(tái)車管理領(lǐng)導(dǎo)小組，定期檢查；第二，定期保養(yǎng)臺(tái)車，確保其能夠長(zhǎng)期處于正常運(yùn)行狀態(tài)，盡量延長(zhǎng)臺(tái)車使用壽命；第三，通過定期組織培訓(xùn)的方式，對(duì)操作人員能力和素質(zhì)進(jìn)行提高，使其操作更具規(guī)范性與科學(xué)性；第四，設(shè)置三臂臺(tái)車維保專人，建立獎(jiǎng)罰制度，同一班組人員要做到定期學(xué)習(xí)，做到會(huì)使用、會(huì)保養(yǎng)，會(huì)維修，同時(shí)，做好交接班制度。保證三臂臺(tái)車正常運(yùn)轉(zhuǎn)；第五，建立配件消耗制度，做好配件收發(fā)臺(tái)賬，領(lǐng)用配件做到以舊換新，嚴(yán)格控制配件消耗，同時(shí)，根據(jù)工程施工情況，儲(chǔ)存適量易損、易耗配件，避免出現(xiàn)配件供應(yīng)不足，導(dǎo)致工期被延誤的情況。

3.6定期保養(yǎng)臺(tái)車

待炮孔施鉆成孔、裝藥完畢后，施工人員便可操控臺(tái)車退出。此前，需要將水源、電源切斷，卷好電纜和水管，并對(duì)其他材料機(jī)具進(jìn)行整理，隨后，再將臺(tái)車退到指定位置，進(jìn)行全面檢查與保養(yǎng)。另外，在項(xiàng)目施工過程中，如果電壓不穩(wěn)、水位下降過快和間隙出水等情況，施工人員應(yīng)立即停止施工，對(duì)臺(tái)車進(jìn)行檢查。事實(shí)證明，只有做到定期保養(yǎng)，才能確保臺(tái)車正常運(yùn)行。對(duì)本項(xiàng)目所使用三臂鑿巖臺(tái)車而言，由于該臺(tái)車三個(gè)臂進(jìn)行了改裝，通過改裝臂長(zhǎng)，利用斜眼掏槽，更好地控制炮眼位置布局，有效控制超挖，保證施工效率，降低開挖后濕噴混凝土的消耗，控制施工成本。要想在施工過程中充分利用好三臂鑿巖臺(tái)車，必須保證鑿巖臺(tái)車的良好運(yùn)行，因此，對(duì)臺(tái)車進(jìn)行保養(yǎng)很有必要，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況，考慮單線隧道施工特點(diǎn)等各種因素，項(xiàng)目部專門修訂三臂鑿巖臺(tái)車管理辦法、對(duì)鑿巖臺(tái)車的使用、維修、保養(yǎng)制定詳細(xì)的管理細(xì)則及責(zé)任劃分，成立維修保養(yǎng)小組，做好交接管理手續(xù)，確保每天每輛臺(tái)車都能夠接受2～4h的強(qiáng)制保養(yǎng)。另外，同時(shí)，管理人員做好維修保養(yǎng)計(jì)劃及維修保養(yǎng)臺(tái)賬，旨在減小臺(tái)車出現(xiàn)故障的概率，為施工質(zhì)效提供有力保障。

4結(jié)語

通過上文的分析能夠看出，在隧道規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大的當(dāng)下，機(jī)械施工是確保其盡快投入運(yùn)行的必然選擇，而三臂鑿巖臺(tái)車作為機(jī)械施工不可缺少的設(shè)備，具有施工速度快、投入施工人員少、安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)低、質(zhì)量佳等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)階段，該設(shè)備主要被用來為鐵路隧道施工提供開挖，全面掌握臺(tái)車優(yōu)勢(shì)并對(duì)其加以應(yīng)用，其現(xiàn)實(shí)意義有目共睹。

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作者：王增帥 單位：中交隧道工程局有限公司南京分公司