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隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)熱潮到來，工程規(guī)模將越來越大，改善施工作業(yè)環(huán)境，降低作業(yè)工人勞動強度，有效節(jié)約資源，傳統(tǒng)、粗放的“人海戰(zhàn)術(shù)”已然無法應對，因此必須提升機械化程度，追求“機械化換人，自動化減人”的思路，在此背景下，傳統(tǒng)高速項目引進全電腦三臂鑿巖臺車進行開挖施工，通過機械化達到快速施工的目的，而在保證隧道施工安全、質(zhì)量的同時，機械化是否能盡可能的節(jié)省成本開支，三臂鑿巖臺車對高速公路隧道造價的影響，展開更深層次的探索就必須得到重視。

重遵８標桐梓隧道里程樁號ＹＫ４０＋５４６～ＹＫ４５＋０１５，共長６.８６４Ｋｍ，設(shè)計時速１００ｋｍ／ｈ，主洞圍巖（單幅）Ⅴ級：７０２ｍ，占總長：１５.６６％，Ⅳ級：３０１０ｍ，占總長６７.１７％，Ⅲ級：７６９.５ｍ，占總長１７.１７％，隧道反坡施工，單向坡１.７５％，隧道巖性為：灰?guī)r，泥巖；主洞開挖斷面積平均約１５０ｍ2，斜井開挖斷面積約８６.５１ｍ2；合同工期１２４０日。隧道地質(zhì)情況復雜，為全線安全、質(zhì)量、工期控制的關(guān)鍵工程。

三臂鑿巖臺車是一種采用鉆爆法施工的隧道鑿巖設(shè)備（見圖１），最大覆蓋面積為１５５～１９０ｍ2（視機型而定），最大鉆孔高度為１２.３～１３.１米（視機型而定），鉆孔直徑為Φ４３ｍｍ～Φ１４０ｍｍ。主要用于山嶺隧道鉆爆法全斷面或臺階法開挖作業(yè)，以三、四級圍巖最佳，同時還可以用于超前地質(zhì)鉆探、超前管棚鉆設(shè)、超前注漿鉆孔、徑向錨桿鉆設(shè)、輔助裝藥等多種作業(yè)。

▲圖1 三臂鑿巖臺車斜井內(nèi)單機作業(yè)

▲圖2 三臂鑿巖臺車主洞內(nèi)雙機作業(yè)

隧道開挖作業(yè)采用光面爆破，其中炮眼鉆孔的施工與以往人工手持風動式氣腿鑿巖機進行鉆孔不同，采用進口的阿特拉斯全電腦三臂鑿巖臺車，全電腦三臂鑿巖臺車具有成孔速度快、鉆眼精度高、人員投入少、安全系數(shù)高、用電量減少、杜絕洞外噪音等優(yōu)點。三臂鑿巖臺車鉆孔４ｍ只需２～３分鐘即可成孔，全斷面１５０個炮孔，２～３小時左右即可全部打完，相比傳統(tǒng)人工手持風槍鉆孔大大提高了鉆孔的效率及精度，保障作業(yè)人員安全。用全斷面開挖，超過一定高度，人工鉆眼定位和角度控制難以把控，速度較慢，三臂鑿巖臺車采用全站儀、電腦自動定位，鉆進過程中孔位及角度都可以精確定位，避免打偏，在大跨徑隧道中，拱頂孔位也能應對自如，有效解決了傳統(tǒng)人工鉆孔炮眼孔位、角度難以控制的難題。三臂鑿巖車僅需臺車操作人員２名，配合人員２名，共需４人即可，相比傳統(tǒng)人孔打眼減少８人左右，臺車就位準備只需要協(xié)作隊伍提供接線以及水管的搭接即可，快速高效，避免了場地因其他管線雜亂，同時機械化作業(yè)避免掉塊傷人，安全系數(shù)高。三臂鑿巖臺車綜合用電量為每孔０.３度電，相比高功率的空壓機和風鉆，用電量顯著下降，同時也避免了洞外的空壓機所帶來的噪音，施工環(huán)保。

斜井開挖斷面積約８６.５１ｍ2，Ⅳ級圍巖，某月，三臂鑿巖臺車開挖進尺６９米，開挖方量６４１４.７７４ｍ3，開挖循環(huán)數(shù)為１８，平均每循環(huán)進尺３.８３米。三臂鑿巖臺車進出隧道總循環(huán)時間在３小時以內(nèi)，鉆孔時間基本上控制在２小時以內(nèi)，鑿巖臺車行駛至掌子面、接水、接電、臺車定位控制在４０分鐘以內(nèi)。同圍巖級別鉆孔，三臂鑿巖臺車單孔耗時２～４分鐘，鉆孔面積為１１４.９１ｍ2，炮眼數(shù)量為１８５個，累計耗時３小時１０分鐘，循環(huán)進尺４米，而人工鉆孔，單孔鉆孔耗時１８～２０分鐘，鉆孔面積為９９.６１ｍ2，炮眼數(shù)量為１４５個，斷面鉆孔耗時４小時３０分鐘，循環(huán)進尺３.２ｍ。而整個開挖初支循環(huán)如下圖：

▲圖3 斜井工區(qū)臺車開挖延米耗時：6.5H

▲圖4 主洞人工鉆爆開挖延米耗時：8H

通過跟班調(diào)研隧道工序耗時統(tǒng)計分析顯示，在相同圍巖支護條件下，使用三臂鑿巖臺車的工點開挖功效明顯低于其他工點，且相對穩(wěn)定。

（１）臺車最大行駛速度為１８ＫＭ／Ｈ，最大爬坡角度為１５°，隨隧道進尺深度，增長行走時間，正常月度油耗０.３元／ｍ3，配件損耗在１.８６元／ｍ3，平均每循環(huán)用電量為４２０度，開挖每方電費投入０.８２元／ｍ3。

（２）三臂鑿巖臺車開挖由機長現(xiàn)場帶班，１００００元／月，２名操作手協(xié)助機長鉆孔，１８０００元／月，設(shè)備管理員１名，５０００元／月。人員管理費平均７.９５元／ｍ3。

（３）鉆孔完成后，需安排７～８名爆破員進行炸藥填充，線路連接、起爆等工作，爆破人員月工資為８０００元／月，按月開挖方量核算，爆破人員費用在９.９８元／ｍ3。

（４）進口的阿特拉斯全電腦三臂鑿巖臺車新購成本為１２００～１３００萬元，按１０年攤銷折舊計算，月度攤銷金額為１０.５萬／月，１６.３８元／ｍ3。

（５）以Ⅳ級圍巖為例，使用三臂鑿巖臺車鉆孔，炸材單耗在０.８Ｋｇ／ｍ3，采用電子數(shù)碼雷管，單耗在０.１發(fā)／ｍ3，平均炸材費用為１５元／ｍ3。

（６）隧道風、水、照明線路布設(shè)為１０００元／ｍ，折算方量為１１.５６元／ｍ3。配置一臺１８５ＫＷ通風機２４Ｈ不間斷通風，工業(yè)用電約０.６４元／度，折算后電費為１３.２９元／ｍ3。

（７）斜井出渣車輛油耗及磨損相對較高，維修及折舊費用較主洞費用稍高，基本增幅在３１.５５元／ｍ3。

綜上所述，使用三臂鑿巖臺車進行掘進作業(yè)，開挖費用在１０８.６９元／ｍ3。

表1 預算編制明細表

在預算編制明細表中可得知，隧道每延米的施工造價，與圍巖級別、襯砌類型、斷面尺寸及隧道長度有關(guān)，而機械開挖僅為傳統(tǒng)的施工機械，并無三臂鑿巖臺車施工定額，通過同望軟件進行預算組價，傳統(tǒng)人工鉆爆法，套用２０１８版公路工程預算定額進行編制，開挖單價約為２０１.５３元／ｍ3，預算單價較成本價增幅８８.８３％，導致這種現(xiàn)象的原因主要有以下兩點。首先，近年來，隨國家高速發(fā)展，人民幸福指數(shù)越來越高，大多人員在滿足生活的基本需求后均在追求生活品質(zhì)，所以年輕勞動力基本不從事工程行業(yè)，現(xiàn)場施工人員平均年齡基本超４０歲，多數(shù)工程都面臨無人可用的情況，導致近些年來人工費用逐年遞增。其次，傳統(tǒng)鉆爆施工，鉆孔人員為９～１０人，平均鉆孔時長約３小時，功效較三臂鑿巖臺車明顯偏低，成本增幅較大。就洞身開挖，在圍巖級別和支護參數(shù)無差異的條件下，開挖方量會隨著斷面加大而加大；而若以圍巖級別為基準，而隨斷面變大，每延米開挖方面增大，三臂鑿巖臺車費用則會相應攤銷降低，但是耗費人工數(shù)量則會相應提升，故隨斷面增大，使用三臂鑿巖臺車進行開挖會較傳統(tǒng)人工鉆爆施工，成本會越來越優(yōu)，這種變化會更加明顯，也就是更容易影響斷面施工造價。再者，隨斷面尺寸變大，可實現(xiàn)雙機并打，雙機并打加快施工效率的同時，可減低線路攤銷及管理人員費用，從而進一步降低隧道開挖施工成本。

通過周邊眼縮減５ｃｍ預留變形量，同時采用長短眼結(jié)合方式消除拱架對三臂鑿巖臺車周邊眼鉆孔外插角過大的影響，結(jié)合圍巖地質(zhì)素描，調(diào)整鉆孔角度，線性超挖基本控制在１５～２０ｃｍ左右，三臂鑿巖臺車鉆爆后噴射混凝土平均超耗率１０４％，較傳統(tǒng)人工鉆爆法施工噴射混凝土損耗１３６％減少３２％。大大的降低材料損耗，從側(cè)面降低了隧道整體施工造價。

▲圖5 爆破布孔圖

綜上所述，雖然近年來我國工程建設(shè)領(lǐng)域中，關(guān)于高速公路隧道造價的控制水平已有所提升，但與工程建設(shè)的實際要求相比較來看，其依然存在著較大的進步空間。此時若想確保造價管理能順利落實于施工中，對隧道工程各方面因素的全面掌握就必須得到保證，結(jié)合當前的社會形式，適應社會的高速發(fā)展，合理準確的降低隧道施工成本，不斷增強機械化投入必然施工行業(yè)的趨勢，而機械化施工引發(fā)的施工造價差異必然會得到廣泛關(guān)注，是未來這也是施工能合理、高效展開的重要基礎(chǔ)。