三臂凿岩台车与人工手持风钻的应用对比

来源：惠沣众一发布时间：2018-04-24 点击次数：1066

1、概述

1.1 工程概况

某隧道采用双线分修，最大线间距60m,最小线间距30m，左线1800多米，右线将近3000米。

1.2 工程地质

该项目工程地质具有“四极三高”的显著特点：地形切割极为强烈、构造条件极为复杂活跃、岩石条件极为软弱破碎、汶川地震效应极为显著；高地应力、高地震烈度、高地质风险。

2、三臂凿岩台车与人工手持风钻开挖的对比

该隧道工程特点及安全、质量、环水保、工期等方面利用三臂凿岩台车在施工过程当中，充分体现了开挖效率及安全性能指标远远高于多功能台架人工手持风钻钻爆开挖。下面以单线隧道三级围岩为例：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，既加快了隧道开挖进度，也提高了光爆效果。

隧道断面图

在施工过程中三臂凿岩台车使用液压作为动力，钻孔过程中不产生粉尘，清洁无污染，与普通人工手持风钻相比，噪音小，从而把隧道施工对周围生态环境影响降到了最低，同时，操作人员在固定的平台上操作钻机，远离掌子面，戴上防噪音耳塞，就能大大降低噪音对身体的危害。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，更能有效的保证现场操作人员的人身安全。

三臂凿岩台车简图

2.1 成本分析比较

2.1.1 人工开挖的实际成本

以该隧道单线三级围岩开挖为例，开挖断面75方/每延长米，人工开挖时需要12台风钻，9人/台班、四台以上130kw空压机（1.5公里以内）、一台110kw通风、开挖进尺3.0米左右，开挖所需时间为3.5h左右，每天按2个循环班计算，其具体消耗成本如下：

（1）火工品约15.00元/m³左右

（2）钻具约：5元/m³

（3）开挖台架、风水管、风钻配件消耗6元/m³

（4）人工费约：11.3元/m³（6500元/月×9÷30天÷75方/每延长米÷6米＝7.3元/方＋管理费4元/方）

（5）电费消耗约：8元/m³（4×130×3＝1560度电，每度电按1元/度计算）

（6）空压机、油料等费用约：3元/m³（折旧）；配件材料消耗4元/方（经常修理费）；人工费（修理人员及操作人员：3人×3500÷30天÷6米÷75方/每延长米＝0.7元/方，小计7.7元/方）

合计：53元/m³

然而随着开挖掌子面与空压机房的距离超过1.5公里时，其供奉的能消耗要增加25％左右，为了满足以上施工要求（按每天2个班次循环）则必须增加一台130kw的空压机（在洞内），人工开挖成本将加大。

2.1.2 三臂凿岩台车开挖的实际成本

以该隧道为例，三级围岩，开挖断面75方/延米，人工开挖时需要一台风钻，9人/台班、开挖进尺3.0米左右，开挖所需时间为2.0h左右（低于人工），每天按两个班次循环计算，其具体消耗成本如下：

（1）电费约：200度/每小时×2小时×1元/度÷3÷75＝2元/m³

（2）火工品约：15.00元/m³（与人工开挖基本持平）

（3）台车机械维修费约：21元/m³

（4）台车机械使用折旧费约：15元/m³

（5）人工费约（9人×13000元＋3个维修保养人员×5000元＋30000元管理费）÷30天÷6米÷75方/每延长米＝11.3元/m³

（6）配件、材料（电力、油料）费约15元/m³

共计：79.3元/m³

2.2 综合对比

2.2.1 三臂凿岩台车的优点

应用液压凿岩台车开挖配套技术建设长大隧道，虽然比多功能台架配风动凿岩机建造隧道增加一些投资（约20％），但其施工速度可大幅度提高（约40％），与风动凿岩机对比有如下诸多优点：

（1）开挖速度快。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。

（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9人同时操作。

（4）空气污染少。三臂凿岩台车使用液压系统钻进，人工手持风钻需要向空气中排放湿雾状废气。

（5）安全性能高。三臂凿岩台车操作室距离掌子面较远，而人工手持风钻需要到掌子面跟前，并且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，更有效的保证现场操作人员安全。

（6）多功能性。三臂凿岩台车除了钻进开挖外还可以施作超前小导管、系统锚杆、超管管棚、注浆等功能。可以不同角度钻进，而人工手持风钻需要借助多功能台车操作但仍有很大的限制，操作角度不易调整。

2.2.2 三臂凿岩的劣势

（1）成本高。通过图表对比得三臂凿岩台车比人工手持风钻开挖成本增加26.3元/m³。

（2）局限性。三臂凿岩台车进行钻爆施工时适用于全断面开挖施工，而采用台阶法开挖的软弱围岩(Ⅳ级、Ⅴ围岩)受机械条件本身的制约（机械长度长17米，占用台阶长度过长），安全步距难以保证。

3、结语

三臂凿岩台车在全断面施工中比人工手持风钻具有钻进速度快、噪音小、劳动强度低、空气污染少、安全性能高等优点，目前操作人员对三臂凿岩台车操作技术水平不高，导致机械利用率低

不过随着我国机械化的推进，国内越来越多的厂商已经推出了各种型号的凿岩台车投入施工现场的使用，相信在将来凿岩台车在隧道施工中发展前景会越来越广阔。

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