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

王润宇

（中铁七局集团郑州工程有限公司，河南 郑州 450000）

1 三臂凿岩台车的采购时间，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852.1333万元，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。

（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。

图1 博州铁路支线隧道断面图

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。

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。

图2 单线钻孔隧道断面图

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 下一步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。