石磊

（甘肅長(zhǎng)達(dá)路業(yè)有限公司，甘肅 蘭州730030）

隧道施工機(jī)械化集群作業(yè)與傳統(tǒng)勞務(wù)班組施工的差異性分析

石磊

（甘肅長(zhǎng)達(dá)路業(yè)有限公司，甘肅 蘭州730030）

目前，隧道施工大多數(shù)仍采用人工作業(yè)，不僅工序循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，而且安全風(fēng)險(xiǎn)高，施工進(jìn)度緩慢，機(jī)械化集群作業(yè)成為隧道施工新的選擇和契機(jī)。結(jié)合兩徽高速試驗(yàn)段兩段隧道工程，分別對(duì)采用機(jī)械化集群作業(yè)和傳統(tǒng)勞務(wù)班組施工進(jìn)行了進(jìn)度、質(zhì)量、成本管控、環(huán)保、安全等方面的對(duì)比。結(jié)果表明，機(jī)械化集群管理模式有效避免了傳統(tǒng)勞務(wù)班組施工中勞動(dòng)強(qiáng)度大、支護(hù)質(zhì)量差、工作效率及安全系數(shù)低等問(wèn)題，具有機(jī)械化程度較高、質(zhì)量達(dá)優(yōu)、成本可控的優(yōu)勢(shì)，這對(duì)提升隧道機(jī)械化水平、降低施工成本風(fēng)險(xiǎn)等具有重大意義。

隧道工程；機(jī)械化集群；傳統(tǒng)勞務(wù)

0 引言

隨著我國(guó)公路建設(shè)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，各種先進(jìn)的施工技術(shù)相繼應(yīng)用于隧道施工中，相應(yīng)地，各種先進(jìn)的施工管理手段的應(yīng)用也迫在眉睫。但是，在目前的隧道施工中，相對(duì)落后的施工技術(shù)與管理模式已經(jīng)成為提高行業(yè)技術(shù)水平的絆腳石，而國(guó)內(nèi)隧道施工中大部分工序基本均由人工作業(yè)完成，不僅工序循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，而且安全風(fēng)險(xiǎn)高，對(duì)人員的健康威脅極大，更為重要的是工程質(zhì)量難以得到很好的保證[1]，因此，亟需對(duì)傳統(tǒng)的勞務(wù)班組施工模式進(jìn)行提升和優(yōu)化[2]。該提升即包含了對(duì)硬件的提升（機(jī)械化）。在此過(guò)程中需要對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比后方可確定[3，4]。

1 工程概況

兩徽高速試驗(yàn)段路線全長(zhǎng)4.465 km，合同工期42個(gè)月。起點(diǎn)樁號(hào)YK16+035、ZK16+008，位于兩當(dāng)縣西北側(cè)大坡溝內(nèi)；終點(diǎn)樁號(hào)YK20+500、YK20+520，位于徽縣柳林鎮(zhèn)東北側(cè)磨溝內(nèi)。主線按4車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)車速80 km/h，整體式路基寬24.5 m，分離式路基寬12.25 m。試驗(yàn)段全線共設(shè)置小橋20.046 m/1座（以右線計(jì)），302 m路基，隧道4 193.5 m/1座。橋隧長(zhǎng)度占路線總長(zhǎng)的94.4%。主要工程量為兩當(dāng)特長(zhǎng)隧道。隧道左線長(zhǎng)4 210 m，右線長(zhǎng)4 177 m，縱坡均為單向坡，左線縱坡-2.4%，右線縱坡-2.45%。隧道左、右線洞身穿越新近系疏松砂礫巖及三疊系板巖夾灰?guī)r、千枚巖及炭質(zhì)板巖，兩者呈不整合接觸，新近系砂礫巖，產(chǎn)狀平緩，呈紅褐色，多夾泥質(zhì)砂巖，巖體較完整，泥質(zhì)弱膠結(jié)，遇水易崩解，屬極軟巖～軟巖。下伏板巖為主的三疊系巖層，層厚變化大，褶皺發(fā)育，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，屬較軟巖～軟巖（見(jiàn)圖1、圖2）。圍巖級(jí)別為IV、Ⅴ級(jí)。

圖1 工程地質(zhì)平面圖

2 隧道機(jī)械化施工模式與傳統(tǒng)勞務(wù)施工模式對(duì)比

兩當(dāng)隧道施工中，左線依托雙臂鑿巖臺(tái)車、濕噴臺(tái)車、多功能臺(tái)架、自行式移動(dòng)模板臺(tái)車等大型設(shè)備實(shí)行以鉆爆法為基礎(chǔ)隧道機(jī)械化施工模式，右線實(shí)行傳統(tǒng)勞務(wù)班組化施工模式。

2.1 施工進(jìn)度

工序循環(huán)耗時(shí)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1，由表可見(jiàn)，機(jī)械化集群作業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯，每循環(huán)節(jié)省2 h左右，較傳統(tǒng)勞務(wù)施工速度快。

圖2 工程地質(zhì)縱斷面

表1 初期支護(hù)工序循環(huán)耗時(shí)對(duì)比（掘進(jìn)進(jìn)尺相同）

2.2 質(zhì)量控制

針對(duì)傳統(tǒng)勞務(wù)的潮噴和機(jī)械化的濕噴兩種工況，分別對(duì)現(xiàn)場(chǎng)取樣的噴射C25混凝土進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表2。數(shù)據(jù)顯示，濕噴混凝土強(qiáng)度高于潮噴0.5～2 MPa，另外，在切割試塊時(shí)，濕噴芯樣較潮噴密實(shí)。

表2 濕噴與潮噴對(duì)比（機(jī)械化與傳統(tǒng)人工）

2.3 成本管控

2.3.1 人員配置差異

從人員配置結(jié)構(gòu)上分析（見(jiàn)表3），機(jī)械化施工相比傳統(tǒng)勞務(wù)班組施工，人員配置相對(duì)減少，節(jié)約了人工費(fèi)。

表3 人員配置差異對(duì)比表

2.3.2 設(shè)備配置差異

機(jī)械配置分析（見(jiàn)表4），機(jī)械化施工發(fā)生的機(jī)械費(fèi)比傳統(tǒng)勞務(wù)班組施工高很多。

2.3.3 材料費(fèi)差異

機(jī)械配置分析（見(jiàn)表5），機(jī)械化施工發(fā)生的機(jī)械費(fèi)比傳統(tǒng)勞務(wù)班組施工高很多。

表4 設(shè)備配置差異對(duì)比表

表5 材料費(fèi)差異對(duì)比表

通過(guò)成本核算（模式1）機(jī)械化直接工程費(fèi)2 243.63萬(wàn)元，傳統(tǒng)勞務(wù)直接工程費(fèi)1 331.91萬(wàn)元，共計(jì)3 575.53萬(wàn)元，機(jī)械化施工成本大。

2.4 環(huán)境保護(hù)

（1）采用機(jī)械化集群作業(yè)流水線，降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)，安全風(fēng)險(xiǎn)低。

（2）遇隧道突發(fā)事件時(shí)，機(jī)械化施工搶險(xiǎn)優(yōu)勢(shì)明顯，設(shè)備置于安全地帶作業(yè)，避免人員接觸圍巖，降低了隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

（3）濕噴機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)節(jié)省洞外輸送高壓風(fēng)，節(jié)約用電。同時(shí)降低粉塵污染，改善施工環(huán)境，確保施工人員身心健康，做到節(jié)能、環(huán)保。

（4）鑿巖臺(tái)車作業(yè)無(wú)需洞外輸送高壓風(fēng)，設(shè)備自身需高壓供電，但與洞外空壓機(jī)用電相比，做到了節(jié)能。

3 施工模式成本變化分析

對(duì)三種模式的成本變化進(jìn)行對(duì)比（見(jiàn)圖3）可以看出：根據(jù)隧道長(zhǎng)度、工期、進(jìn)度、工程數(shù)量等參數(shù)，左右線實(shí)行機(jī)械化（模式2）中，人工費(fèi)相比模式1節(jié)省331.88萬(wàn)元，噴射混凝土材料費(fèi)增加85.46萬(wàn)元，機(jī)械費(fèi)節(jié)省5.3萬(wàn)元，共計(jì)節(jié)省成本251.73萬(wàn)元；左右線實(shí)行傳統(tǒng)勞務(wù)班組（模式3）中，人工費(fèi)相比模式1增加247.32萬(wàn)元，噴射混凝土材料費(fèi)節(jié)省83.06萬(wàn)元，機(jī)械費(fèi)節(jié)省1 104.7萬(wàn)元，共計(jì)節(jié)約成本940.43萬(wàn)元。

4 分析

（1）左線機(jī)械化施工雖節(jié)省了人工，但機(jī)械費(fèi)用比傳統(tǒng)勞務(wù)班組施工高，從經(jīng)濟(jì)角度分析，反而加大了成本。

（2）機(jī)械化施工管理模式有待于進(jìn)一步細(xì)化，勞務(wù)人員工作積極性低，未能發(fā)揮多勞多得的薪酬激勵(lì)機(jī)制。

（3）機(jī)械化對(duì)施工配合及原材料要求高，材料費(fèi)多。

圖3 兩當(dāng)隧道（進(jìn)口端）施工模式不同成本差異對(duì)比分析

（4）隧道空間小，工序交叉作業(yè)干擾，安全步距限制，設(shè)備使用空間大，設(shè)備利用率低。

（5）操作人員與設(shè)備未進(jìn)行優(yōu)化組合，磨合達(dá)不到最佳，設(shè)備操作熟練程度需提高。

總體來(lái)看，機(jī)械化集群施工具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）采用機(jī)械化集群作業(yè)形成高效的工作作業(yè)流水線，加快了施工進(jìn)度。

（2）設(shè)備代替人工施工，保證了施工過(guò)程中人員的安全性和勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）推行機(jī)械化施工，降低了噪聲、油耗和排放，操作穩(wěn)定、方便，綠色環(huán)保，能源利用率高。

（4）實(shí)行機(jī)械化施工，施工技術(shù)大幅度提升，確保了質(zhì)量“內(nèi)實(shí)外美”。

5 結(jié) 語(yǔ)

隧道機(jī)械化集群作業(yè)雖然成本較高，但是減少了機(jī)械油耗和廢煙、廢氣排放，降低了粉塵污染，改善作業(yè)環(huán)境，減少職業(yè)健康危害，保護(hù)作業(yè)人員的身心健康，通過(guò)嚴(yán)抓管控，施工作業(yè)從管理模式到技術(shù)都提升到一個(gè)新層次，每道工序標(biāo)準(zhǔn)化完成，質(zhì)量達(dá)優(yōu)。隨著機(jī)械化程度不斷提升，機(jī)械化施工成本將顯著減少，機(jī)械化集群作業(yè)模式將成為隧道施工的主流。

[1]周正華,馬宏偉.長(zhǎng)洪嶺隧道鉆爆法機(jī)械化施工 [J].建筑機(jī)械化，2010.

[2]JTG F60-2009，隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]周愛(ài)國(guó),唐朝偉,方勇剛,等.隧道工程現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2004..

[4]王西應(yīng),王金祥.隧道安全快速施工機(jī)械化關(guān)鍵技術(shù)裝備研究[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2009(11)：107-113.

U455

B

1009-7716（2016）12-0170-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.12.050

2016-08-29

石磊（1989-），男，甘肅定西人，助理工程師，從事巖土與隧道工程施工管理工作。