濕噴機(jī)械手在老撾鐵路項(xiàng)目中的應(yīng)用

曾朝斌，張英達(dá)

(中國(guó)水利水電第三工程局有限公司，西安 710024)

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，與周邊國(guó)家、地區(qū)之間建立和連接鐵路網(wǎng)、公路網(wǎng)，形成高速快捷的交通體系，不僅滿足人們對(duì)跨國(guó)跨地區(qū)便利的交通需求，對(duì)“一帶一路”(即建設(shè)“新絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”和“21世紀(jì)海上絲綢之路”)實(shí)現(xiàn)沿線國(guó)家優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、開(kāi)放發(fā)展也有著重要而深遠(yuǎn)的意義。

在中老鐵路項(xiàng)目施工中，噴射混凝土是一道重要的施工工序。鑒于目前混凝土干噴工藝存在作業(yè)人員職業(yè)健康安全和施工質(zhì)量?jī)纱箅y題，近年來(lái)濕噴混凝土工藝已逐漸取代干噴混凝土工藝成為鐵路、公路及水工隧道施工的主流施工工藝。由于小型濕噴機(jī)很難克服噴射速度慢、易損件損耗大以及人員設(shè)備投入大等弊病，所以小型濕噴機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越受到限制。目前采用大型車載濕噴機(jī)械手已成為主流施工方式。

車載濕噴機(jī)械手解決了傳統(tǒng)小型濕噴機(jī)不能滿足長(zhǎng)大隧道混凝土噴射的不足，具有施工質(zhì)量好、操作簡(jiǎn)單、施工效率高、回彈率小于10%、人員勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可大大降低粉塵對(duì)工人健康的危害。下面以老撾鐵路項(xiàng)目為例，對(duì)不同噴射混凝土工藝進(jìn)行對(duì)比。

1 項(xiàng)目概況

1.1 工程概況

中老鐵路項(xiàng)目北起中國(guó)云南省玉溪市，經(jīng)普洱市、四雙版納、中老邊境口岸磨憨，經(jīng)老撾著名旅游勝地瑯勃拉邦至老撾首都萬(wàn)象。

新建鐵路為磨丁至萬(wàn)象線ZLZQ-X標(biāo)，線路起訖里程DK179+520 m～DK253+614 m，長(zhǎng)度74.99 km；隧道17座，全長(zhǎng)57.44 km。筆者所在項(xiàng)目部承建管段內(nèi)X分部起訖里程DK179+520 m～DK225+080 m(即從相嫩2號(hào)隧道進(jìn)口至森村2號(hào)隧道橫洞與斜井貫通里程)，全長(zhǎng)45.56 km。

1.2 主要施工項(xiàng)目

(1) 隧道長(zhǎng)43.543 km(13.5座)，占線路總長(zhǎng)的95.6%；

(2) 橋梁長(zhǎng)1754.04 m(12座)，占線路總長(zhǎng)的3.8%；

(3) 路基長(zhǎng)262.96 m,占線路總長(zhǎng)的0.6%；

(4) 車站3座(會(huì)讓站)：班普亞車站、沙拉巴土車站、班森車站；

全線多以隧道為主，圍巖主要為Ⅲ～Ⅴ級(jí)圍巖，初支采用濕噴混凝土支護(hù)。

2 隧道施工噴射混凝土工藝的對(duì)比分析

目前，隧道施工噴射混凝土主要有干噴、濕噴、潮噴和混合噴的噴射方式。就磨萬(wàn)鐵路而言，目前采用干噴和濕噴2種方式。

干噴是將骨料、水泥和速凝劑按一定的比例干拌均勻，然后裝入噴射機(jī)，用壓縮空氣使干集料在軟管內(nèi)呈懸浮狀態(tài)壓送到噴槍，再在噴嘴處與高壓風(fēng)混合，以較高速度噴射到巖面上。濕噴是將骨料、水泥和水按設(shè)計(jì)比例拌和均勻，用濕式噴射機(jī)將混凝土壓送到噴頭處，再在噴頭上添加速凝劑后噴射到巖面上。

下面就設(shè)備應(yīng)用、工程質(zhì)量控制、施工費(fèi)用成本以及人文環(huán)保等方面對(duì)2種隧道噴射混凝土施工優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比。

2.1 設(shè)備應(yīng)用

干噴：設(shè)備配置人員需求多，施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，技術(shù)控制難度高。

濕噴：設(shè)備配置人員相對(duì)較少，操控相對(duì)簡(jiǎn)單，工作強(qiáng)度低。

2.2 工程質(zhì)量控制

干噴：加水是由噴嘴處的閥門控制的，水灰比的控制比較難，造成噴射混凝土流動(dòng)性差，很容易出現(xiàn)混凝土不密實(shí)、脫空、強(qiáng)度低等實(shí)體質(zhì)量缺陷，同時(shí)噴射混凝土面的平整度相對(duì)較難控制。

濕噴：混凝土的流動(dòng)性較好，在實(shí)體質(zhì)量方面有更高的保障，噴射效果較好，使噴射混凝土品質(zhì)穩(wěn)定可靠。

以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)得的混凝土回彈率和混凝土強(qiáng)度為例，從表1、2可以看出，干噴時(shí)混凝土回彈率達(dá)15%～50%，而濕噴技術(shù)回彈率可降低到10%以下。

表1 干噴、濕噴回彈率對(duì)照表 /%

表2 濕噴回彈率測(cè)定表

干噴、濕噴混凝土強(qiáng)度對(duì)比詳見(jiàn)表3，濕噴混凝土強(qiáng)度明顯優(yōu)于干噴。

表3 C25混凝土干噴、濕噴混凝土試件強(qiáng)度對(duì)照表

2.3 施工費(fèi)用成本

干噴：人員配置多、施工作業(yè)循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)、施工粉塵大，通風(fēng)時(shí)間長(zhǎng)，工作效率低造成施工進(jìn)度緩慢，同時(shí)噴射混凝土回彈量大，造成原材料大量浪費(fèi)，施工成本控制難度相對(duì)較大。

濕噴：人員配置相對(duì)較少，施工作業(yè)循環(huán)時(shí)長(zhǎng)大大縮短，隧道進(jìn)尺明顯提高，回彈量大幅度降低，在施工原材料、施工用電、施工進(jìn)度方面都有較大提高，從而節(jié)約成本。

以每個(gè)月噴錨1 000 m3的情況下，對(duì)濕噴機(jī)械手、人工濕噴、人工干噴3種方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。

(1) 同一掌子面3種作業(yè)方式的人、機(jī)、物配置，如表4。

(2) 同一掌子面3種作業(yè)方式的成本分析(折算到每立方混凝土)，如表5。

表4 同一掌子面濕噴機(jī)械手、人工濕噴、人工干噴作業(yè)方式人、機(jī)、物配置情況表

表5 同一掌子面濕噴機(jī)械手、人工濕噴、人工干噴作業(yè)方式成本分析表

根據(jù)表5分項(xiàng)成本分析的結(jié)果，在同一個(gè)掌子面1個(gè)月噴射1 000 m3混凝土的情況下，3種作業(yè)方式的綜合成本如表6。

表6 同一掌子面濕噴機(jī)械手、人工濕噴、人工干噴作業(yè)方式綜合成本表

綜上所述，濕噴機(jī)械手經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于其他2種作業(yè)方式。

2.4 人文環(huán)保方面對(duì)比

干噴：施工粉塵大，作業(yè)環(huán)境差，對(duì)施工人員身體健康危害較大；回彈量大，水泥、速凝劑等與洞內(nèi)積水一塊排至洞外，水質(zhì)影響較大，不利于環(huán)保。

濕噴:施工粉塵小，作業(yè)環(huán)境相對(duì)較好，大大降低對(duì)人身體的危害程度。

3 濕噴機(jī)械手設(shè)備

3.1 濕噴機(jī)械手市場(chǎng)現(xiàn)狀

在國(guó)外濕式混凝土噴射機(jī)已經(jīng)成為噴混凝土作業(yè)的主要機(jī)具，很多國(guó)家應(yīng)用率達(dá)到80%以上。在中國(guó)濕噴技術(shù)起步較晚，2010年以后隨著多家實(shí)力企業(yè)陸續(xù)進(jìn)入這一領(lǐng)域，并推出一系列濕噴機(jī)械手產(chǎn)品，行業(yè)開(kāi)始實(shí)現(xiàn)飛躍發(fā)展[1-2]。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，今年以來(lái)行業(yè)重點(diǎn)企業(yè)與2016年同期相比，濕式混凝土噴射機(jī)市場(chǎng)銷量增加了30%以上。調(diào)查顯示，其在中國(guó)的大規(guī)模應(yīng)用，始于蒙華鐵路建設(shè)。

濕噴機(jī)械手作為噴錨支護(hù)作業(yè)的主要設(shè)備，可廣泛應(yīng)用于礦山巷道、鐵路和公路隧道、水利涵洞、各地下工程、高層建筑基坑、軍事工程等施工中。相比較傳統(tǒng)的干噴機(jī)作業(yè)，濕噴機(jī)械手作業(yè)可以極大降低機(jī)旁和噴嘴外的粉塵濃度，有效消除對(duì)工人健康的危害[3-13]。

3.2 存在的問(wèn)題

(1) 由于起步較晚，目前中國(guó)市場(chǎng)上真正具有競(jìng)爭(zhēng)力的濕噴機(jī)械手品牌并不多，五新隧裝、鐵建重工、長(zhǎng)沙科達(dá)、佳樂(lè)建機(jī)、河南耿力等作為市場(chǎng)上的主流品牌，占據(jù)了80%左右的市場(chǎng)份額；

(2) 優(yōu)秀操作手匱乏；

分析：從題意和圖形可知，A、C不相鄰，B、D也不相鄰，也就是A、C可以同色或不同色，B、D也如此；由此問(wèn)題可較為直觀地分為4類：①A、C同色，B、D也同色，有4×3=12種；②A、C同色，B、D不同色，有4×3×2=24種；③A、C不同色，B、D同色，有4×3×2=24種；④A、C、B、D都不同色，有4×3×2×1=24種.根據(jù)分類計(jì)數(shù)原理，故選擇B.

(3) 操作手水平參差不齊，很少能最大化地發(fā)揮設(shè)備的功效；

(4) 施工企業(yè)的不規(guī)范操作影響濕噴機(jī)械手推廣；

(5) 部分施工企業(yè)設(shè)備管理人員腦海中沒(méi)有保養(yǎng)概念，這就導(dǎo)致設(shè)備長(zhǎng)期處于“亞健康”狀態(tài)。

3.3 國(guó)內(nèi)外濕噴機(jī)械手設(shè)備

國(guó)外生產(chǎn)噴混凝土機(jī)械手的廠家以西歐為主，如瑞典斯塔比萊托(Stabilator)公司的Robet-75型機(jī)械手、瑞士邁納迪爾(Meynadier)公司的MeycoRobojet機(jī)械手、瑞士阿利瓦(Aliva)公司的Aliva-Matico 305型機(jī)械手、法國(guó)諾麥特(Normet)公司生產(chǎn)的能安裝在PK4000型卡車上的機(jī)械手、德國(guó)普茨邁斯特-韋克(PutzmeisterWerkMaschinenfabric GmbH)公司生產(chǎn)的大象牌機(jī)械手及日本生產(chǎn)的機(jī)械手等等。對(duì)于大斷面，國(guó)外已有2～3臂的噴射混凝土機(jī)械手在使用中，所有這些機(jī)械手均可以實(shí)現(xiàn)遙控操作[14]。

這些機(jī)械手在施工中都取得了很好的實(shí)績(jī)，但由于進(jìn)口的機(jī)械手價(jià)格較高，基于中國(guó)施工現(xiàn)狀來(lái)看，國(guó)內(nèi)設(shè)備在性價(jià)比上更具優(yōu)勢(shì)。

3.4 國(guó)產(chǎn)濕噴機(jī)械手設(shè)備

目前國(guó)產(chǎn)車載濕噴機(jī)主要有：江西鑫通機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的CSP-30車載濕噴機(jī)械手，湖南五新隧道智能裝備股份有限公司生產(chǎn)的CHP25B/30B系列產(chǎn)品。

筆者所在項(xiàng)目部現(xiàn)在使用的五新CHP25B車載濕噴機(jī)，采購(gòu)價(jià)格每臺(tái)RMB160萬(wàn)元，設(shè)備完成混凝土噴射25 m3/h，大幅度提高施工效率。與國(guó)外同級(jí)產(chǎn)品價(jià)格相比只有一半左右，設(shè)備具備質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，維修方便等優(yōu)勢(shì)。

但產(chǎn)品存在亟待改善的幾點(diǎn)問(wèn)題：① 該產(chǎn)品在施工中對(duì)混凝土配比要求較高，設(shè)備工作中易出現(xiàn)堵塞，且管路不易清理；② 產(chǎn)品耐磨件噴頭、閥芯及高壓噴管等使用周期短，耐磨件質(zhì)量有待加強(qiáng)。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)以及對(duì)噴射混凝土質(zhì)量要求的提高，必將有越來(lái)越多的濕式混凝土噴射機(jī)投入使用。展望未來(lái)，在經(jīng)歷過(guò)去幾年的飛速發(fā)展后，國(guó)內(nèi)濕噴機(jī)械手行業(yè)有望繼續(xù)保持快速上升勢(shì)頭，發(fā)展前景非常廣闊。

參考文獻(xiàn):

[1] 劉生華.新型混凝土噴射機(jī)械手在隧道工程中的應(yīng)用[J].建筑機(jī)械技術(shù)與管理，2011(02)：86-89.

[2] 中國(guó)工程機(jī)械商貿(mào)網(wǎng),我國(guó)濕噴機(jī)械手市場(chǎng)進(jìn)入快速擴(kuò)張期[EB/OL]. (2017-09-14).[2018-01-08].http://www.jxjg365.com/news/Ndetail-609288.html.

[3] 楊凱,鄧宗鋼.濕噴機(jī)械手在秦嶺天華山隧道中的應(yīng)用[J].鐵道建筑技術(shù), 2015(07) : 20-23.

[4] 鄭文.隧道濕噴機(jī)械手噴射混凝土質(zhì)量技術(shù)研究[J].建筑知識(shí)，2017(04)：112-113.

[5] 馬小波,張武.全隧道濕噴機(jī)械手快速施工技術(shù)[J].城市建筑，2017(06)：335-335.

[6] 汪蒙.混凝土機(jī)械手濕噴技術(shù)在長(zhǎng)達(dá)隧道中的應(yīng)用研究[J].隧道建設(shè)，2010(S1): 359-362.

[7] zq510861527.機(jī)械手濕噴混凝土施工工藝[EB/OL].(2014-10-22)[2018-01-08].http://www.doc88.com/p-7834017475067.html.

[8] 朱繼平.機(jī)械手與傳統(tǒng)濕噴工藝的比較[EB/OL].[2018-01-08].http://3y.uu456.com/bp_9x3n93qz60565jb3urou8mpoj7ocb000zmz_1.html.

[9] 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)：TB10424-2015[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2011.

[10] 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范：GB50204-2015[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2015.

[11] 鄭朝保，羅朝廷.噴漿機(jī)械手在支護(hù)工程中的應(yīng)用[J].鐵道建筑，2015(11):84-86.

[12] 張碩.談隧道濕噴混凝土施工工藝[J].山西建筑，2009(03):176-177.

[13] 中鐵一局集團(tuán)有限公司.鐵路隧道工程施工技術(shù)指南:TZ204-2008[S].北京：中國(guó)鐵道出版社,2008.

[14] 中國(guó)自動(dòng)化網(wǎng),國(guó)內(nèi)外噴射混凝土技術(shù)現(xiàn)狀[EB/OL].(2008-12-26)[2018-01-08]. http://www.ca800.com/apply/d_1nrutga2l1118_1.html.