【摘要】建筑施工对安全、质量的要求逐年提高，为确保隧道施工安全、质量以及施工工人的职业健康，隧道机械化一体施工成为必然发展趋势，结合杭绍台项目铜盘山隧道三臂凿岩台车施工的应用，提出加快施工作业和降低成本的方法，给隧道施工提供经验借鉴。
【关键词】铜盘山隧道 全电脑三臂凿岩台车 Ⅲ级围岩 实施效果
0 前言
近年来，随着劳动用工成本节节攀升，从事一线劳动人员越来越少，以及国家对工程质量、安全的高度重视，三臂凿岩台车隧道施工应用技术以及配置隧道施工一体机械化专业设备必然成为施工企业发展趋势，全电脑三臂凿岩台车是隧道施工设备中的头等军，其技术和应用显得尤为重要。
一、工程概况
铜盘山隧道所在地位于浙江省绍兴市柯桥区稽东镇与嵊州市铜盘山镇交界处（分界桩号K50+830），隧址区位于浙江东部丘陵地区，山路弯曲难行。铜盘山隧道为分离式隧道，左线起迄桩号为：ZK49+364～ZK53+608,长4244m；右线起迄桩号为：K49+371～K53+554,长4183m，设计时速100km/h,采用灯光照明，纵向射流风机通风，属特长隧道。
隧道左线平面位于R=4200的圆曲线上，纵坡为1.2﹪、-0.5%的双向坡。隧道右线平面位于R=4100的圆曲线上，纵坡为1.2﹪、-0.6%的双向坡。
二、资源配置
因凿岩台车钻孔和自身降温需用大量水，单位时间耗水量约15至20立方米，在隧道洞口需配置蓄水池，及相应的供水设施；该型号凿岩台车用电功率335KW，项目部配置了一台400V移动变压器，并随开挖向前移动。
三、工艺原理
根据新奥法施工原理，现场采用1台铁建重工ZYS113全电脑三臂凿岩台车进行隧道开挖掘进，采用光面技术全断面开挖作业，减少对周边围岩的扰动，同时动态对不同地质条件的围岩进行爆破参数调整，控制利用凿岩台车确保开挖成洞效果最佳，进尺合理，以达到在隧道施工光面爆破开挖中的高效应用。
四、施工工艺流程及操作要点
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凿岩台车施工工艺流程图
4.1炮孔定位
该凿岩台车为全电脑配置，作业前先将炮孔布置图录入电脑，机器运行后采用自带的红外装置通过后方交会法进行对点（提前在电脑中输入已知点坐标、高程），然后依据电脑中设置的炮孔布置参数图进行自动对点。也可以用全站仪来测量放线，炮眼位置用红油漆标出来。
4.2凿岩台车就位
炮眼位置布设后进行凿岩台车定位，由开挖组带班根据隧道中线指挥台车精准就位，尽可能的确保台车区域平稳硬实，就位后台车钻臂前端距离掌子面控制在0.8m左右。
4.3凿岩台车辅助准备工作
凿岩台车就位后，开钻前应首先把钻孔用水管、供电线路安装好，以此同时操作手要确认水电安装无误后启动台车电气系统，利用液压系统调整台车呈水平姿态。
爆破班应提前查看掌子面虚渣和浮石情况，并根据测量放置的标高位置参照标记出底眼位置。
4.4凿岩台车钻眼
台车就位后，应根据提前标记的炮孔位置进行钻孔，应严格按照打钻顺序，以三臂凿岩台车为例说明如下:
钻孔顺序：底眼→抬炮→周边眼→辅助眼→拱部辅助眼→掏槽眼→中心辅助眼。
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凿岩台车钻孔步骤示意图
凿岩台车钻孔孔径为4.5cm，Ⅱ、Ⅲ级围岩全断面光面爆破开挖进尺最佳为每循环3.5m。
4.5凿岩台车清孔、装药、爆破
在隧道开挖过程中，超挖主要体现在边拱墙地段；该部分主要由于钻孔时斜插角度控制偏差所致，一般人工钻孔受影响因素更大；而在凿岩机钻孔时可很好的控制边墙、拱部的钻杆角度，达到良好效果。
另外凿岩机钻孔直径为45mm，更便于清除孔内灰尘，达到爆破效果。
在装药阶段，针对边、拱部位，一般采取隔孔间隔装药、孔内空气间隔装药，可进一步减少该部位超挖量；同时现场装药采用直径32mm乳岩石化炸药，均为孔内不耦合装药，爆破效果相对人工钻孔效果更好。
4.6超欠挖处理
一般钻孔爆破要求超挖Ⅱ、Ⅲ级围岩均为10cm；采用凿岩机钻孔时，成孔效果好，钻杆角度控制精确，炮眼残留率均能满足规范要求，且预留炮孔线位较一致。
如遇超欠挖时，应逐步进行修正，避免造成超欠挖部位的错台，确保整体轮廓线平顺，可进一步提升后期挂网、喷护的质量；如局部欠挖不大于10cm，可直接采用钻臂对欠挖部位进行凿除，避免二次爆破造成反欠为超。
五、三臂凿岩台车实施效果
5.1便于超欠挖控制
人工钻眼钻杆定位受认为因素较大，对钻进斜插角控制不准，易造成局部的较大部位的超欠挖现象。而采取凿岩机作业时可对钻杆进行精确定位，经本项目统计分析，一般超欠挖值可控制在10cm以内，完全满足要求，提高成洞效果，同时降低了喷射混凝土的损耗率。
5.2作业环境好，人员安全保障高
利用凿岩台车开挖可以实现以机械代人的效果，不仅减少了隧道中粉尘、噪音、落石等风险给操作人员身心健康带来的危害，同时极大的减少了隧道施工各类安全隐患的发生。
5.3钻孔优势明显
凿岩台车在坚硬岩石中作业单臂成孔速度最快高达2.5m/min，远远高于人工手持风钻，岩石强度越高其效果更为明显；凿岩台车钻孔孔径较大,便于清孔、装药,在深孔爆破中,可节省装药前的清孔时间，提高施工功效。
5.4一机多功能
凿岩机钻臂摆动灵活，可实现大多数情况下的不同角度钻爆要求，满足各种类型锚杆、管棚、超前小导管的钻孔作业。
5.5自动信息化强
铁建重工ZYS113全电脑三臂凿岩台自带有地质勘察和分析软件，能快速完成超前探孔，实时监测钻孔压力、钻孔速度等参数，通过软件分析掌子面地质状况；自带3D激光扫描仪，三维扫描隧道内部开挖截面，记录每一次爆破前后的隧道轮廓，逆向生成截面三维结构模型，得出超欠挖数据。
六、效益分析
1.凿岩台车、人工手持风钻成本明细：
①人工手持风钻施工成本分析
以铜盘山隧道Ⅲ级围岩计算,开挖断面100㎡，需风钻19把、22人/班、20m3电动空压机(110kw)6台、110kw通风机一台；每个循环开挖进尺按照3m左右计算，每循环钻孔时间3.5小时，每天按2循环计算,其具体消耗成本如下：
炸药雷管约20.00元/m3左右;钻杆消耗约:4元/m3;设置的开挖台阶以及风管等消耗约：4元/m3
人工费约:12.5元/m3（人均工资按9000元/月计算，再加1.5元/m3管理费）;电费消耗:7.1元/m3,(每度电按1.0元/度计算.)；而随着开挖进尺深度的不断加大，一般在1.5Km以上时,电费增加约1.28元/m3，合计8.38元/m3
空压机、油料等费用约:3.0元/m3 (折旧);配件修理材料消耗:1元/方;人工费(修理人员及操作人员)2×6500÷30÷3÷100=1.44元/方,小计5.44元/方。
合计：54.32元/m3。
②一台凿岩台车施工成本分析
同样以铜盘山隧道Ⅲ级围岩采用1台凿岩机，现场每循环进尺3.5米，开挖用时4.5小时，每天按2个循环计算，其具体消耗成本如下：
电费约（400度/小时×1台×4.5小时×1.0元/度÷3.5÷100)=5.14元/ m3；
炸药雷管约:23.00元/m3（凿岩机钻孔孔径大）；
台车机械维修约:4元/m3；
公司收取凿岩台车使用费每年200万，成本约7.83元/m3；
钻头钻杆配件、材料费约11元/m3；
人工费按7个人（1个主操作手、2个副操作手、4个装药工）配置计算出成本约3.81元/m3（操作手20000元/月，副操手12000元/月，装药工9000元/月）；
共计：54.78元/ m3。
2、经济分析
经比较人工开挖成本与凿岩台车开挖的成本差异不大，凿岩台车开挖一个循环耗时比人工开挖耗时长1个小时，但开挖进尺较人工长0.5m。耗时长主要原因是操作人员水平不够高,操作人员虽经过铁建重工培训，但是实际操作过程中技术不够熟练，没有正常发挥设备应有的优势，影响作业进度。
七、加快施工作业和降低成本的方法
7.1加强专业设备的管理，确保设备完好。
实施机械化施工，专业设备占核心主导地位，设备维修、保养费用与成本直接挂钩，防止损坏影响施工必需由专人负责管理，配备技能高的操作和维护人员，人机绑定，坚决避免人为操作因素损害机械设备；严格按照设备维护保养说明进行维护，做好日常检修和维护工作，一旦发现问题立马及时处理，确保凿岩台车始终处于良好的状态。
7.2加强工序衔接管理，实现流程作业。
台车就位后相应的通电、通水等辅助工作一定要快速完成，建立工序衔接协调机制，实现流水作业，各个工序能进行无缝对接，尤其是钻孔和爆破工序，合理安排钻爆交叉作业，缩短工序时间。
7.3优化炮孔布置。
操作手要和炮工班充分沟通，根据装药台架空间合理布置间距,适当减少炮孔数量,改善掏槽炮孔的布置，提前计划好炮孔图，提高爆破效果。
7.4建立机组人员动态考核机制，培养稳定操作人员。
主操作手就是三臂凿岩台车的灵魂，凿岩台车钻孔角度、长度、工效因操作手的熟练程度不同差别明显，必须优中选优，技术必须一流，为提高作业水平，稳定操作队伍，项目部要建立动态考核奖罚机制，把机组人员收入和开挖进度、爆破质量、开挖时效等挂钩，以促进作业效率。机组人员要利用业余时间加强自身能力学习，提升操作技能。
7.5建立台车作业分析报告制度。
机组人员要记录好凿岩台车完成工作量、作业时间等，建立设备维修、保养、消耗件台账，做好单机核算工作，严控费用支出。
八、结 语
隧道施工一直是高风险行业，降低隧道施工安全风险作业一直是施工企业重点攻关的课题。随着人们物质生活日益改善，人们也逐渐向往追求更好的办公条件、环境，从事高风险、强劳动的人员也越来越少；条件恶劣、劳动繁重的人工凿岩作业薪酬必然会随市场呈高趋势发展，施工成本必然也会大幅度增加，机械逐步替代人工的理念在增强，隧道施工机械一体化发展必然是今后的大力发展的趋势。企业要首先做好对高技能人才的培训、储备，提高操作人员技能、设备管理水平，最大程度发挥设备的功效才能节约成本创效。
参考文献
[1]藏万军.三臂凿岩台车与手持凿岩机在大相岭隧道应用中的比较.公路工程，2011.8.
[2]中国铁建重工集团有限公司ZYS113智能三臂凿岩台车使用说明书.