湿喷机械手在老挝铁路项目中的应用

2018-04-26曾朝斌张英达

西北水电 2018年1期

曾朝斌，张英达

(中国水利水电第三工程局有限公司，西安 710024)

随着中国经济飞速发展，与周边国家、地区之间建立和连接铁路网、公路网，形成高速快捷的交通体系，不仅满足人们对跨国跨地区便利的交通需求，对“一带一路”(即建设“新丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”)实现沿线国家优势互补、开放发展也有着重要而深远的意义。

在中老铁路项目施工中，喷射混凝土是一道重要的施工工序。鉴于目前混凝土干喷工艺存在作业人员职业健康安全和施工质量两大难题，近年来湿喷混凝土工艺已逐渐取代干喷混凝土工艺成为铁路、公路及水工隧道施工的主流施工工艺。由于小型湿喷机很难克服喷射速度慢、易损件损耗大以及人员设备投入大等弊病，所以小型湿喷机的应用越来越受到限制。目前采用大型车载湿喷机械手已成为主流施工方式。

车载湿喷机械手解决了传统小型湿喷机不能满足长大隧道混凝土喷射的不足，具有施工质量好、操作简单、施工效率高、回弹率小于10%、人员劳动强度低等优点，同时可大大降低粉尘对工人健康的危害。下面以老挝铁路项目为例，对不同喷射混凝土工艺进行对比。

1 项目概况

1.1 工程概况

中老铁路项目北起中国云南省玉溪市，经普洱市、四双版纳、中老边境口岸磨憨，经老挝著名旅游胜地琅勃拉邦至老挝首都万象。

新建铁路为磨丁至万象线ZLZQ-X标，线路起讫里程DK179+520 m～DK253+614 m，长度74.99 km；隧道17座，全长57.44 km。笔者所在项目部承建管段内X分部起讫里程DK179+520 m～DK225+080 m(即从相嫩2号隧道进口至森村2号隧道横洞与斜井贯通里程)，全长45.56 km。

1.2 主要施工项目

(1) 隧道长43.543 km(13.5座)，占线路总长的95.6%；

(2) 桥梁长1754.04 m(12座)，占线路总长的3.8%；

(3) 路基长262.96 m,占线路总长的0.6%；

(4) 车站3座(会让站)：班普亚车站、沙拉巴土车站、班森车站；

全线多以隧道为主，围岩主要为Ⅲ～Ⅴ级围岩，初支采用湿喷混凝土支护。

2 隧道施工喷射混凝土工艺的对比分析

目前，隧道施工喷射混凝土主要有干喷、湿喷、潮喷和混合喷的喷射方式。就磨万铁路而言，目前采用干喷和湿喷2种方式。

干喷是将骨料、水泥和速凝剂按一定的比例干拌均匀，然后装入喷射机，用压缩空气使干集料在软管内呈悬浮状态压送到喷枪，再在喷嘴处与高压风混合，以较高速度喷射到岩面上。湿喷是将骨料、水泥和水按设计比例拌和均匀，用湿式喷射机将混凝土压送到喷头处，再在喷头上添加速凝剂后喷射到岩面上。

下面就设备应用、工程质量控制、施工费用成本以及人文环保等方面对2种隧道喷射混凝土施工优缺点进行对比。

2.1 设备应用

干喷：设备配置人员需求多，施工人员劳动强度大，技术控制难度高。

湿喷：设备配置人员相对较少，操控相对简单，工作强度低。

2.2 工程质量控制

干喷：加水是由喷嘴处的阀门控制的，水灰比的控制比较难，造成喷射混凝土流动性差，很容易出现混凝土不密实、脱空、强度低等实体质量缺陷，同时喷射混凝土面的平整度相对较难控制。

湿喷：混凝土的流动性较好，在实体质量方面有更高的保障，喷射效果较好，使喷射混凝土品质稳定可靠。

以现场实际测得的混凝土回弹率和混凝土强度为例，从表1、2可以看出，干喷时混凝土回弹率达15%～50%，而湿喷技术回弹率可降低到10%以下。

表1 干喷、湿喷回弹率对照表 /%

表2 湿喷回弹率测定表

干喷、湿喷混凝土强度对比详见表3，湿喷混凝土强度明显优于干喷。

表3 C25混凝土干喷、湿喷混凝土试件强度对照表

2.3 施工费用成本

干喷：人员配置多、施工作业循环时间长、施工粉尘大，通风时间长，工作效率低造成施工进度缓慢，同时喷射混凝土回弹量大，造成原材料大量浪费，施工成本控制难度相对较大。

湿喷：人员配置相对较少，施工作业循环时长大大缩短，隧道进尺明显提高，回弹量大幅度降低，在施工原材料、施工用电、施工进度方面都有较大提高，从而节约成本。

以每个月喷锚1 000 m3的情况下，对湿喷机械手、人工湿喷、人工干喷3种方式进行经济性比较。

(1) 同一掌子面3种作业方式的人、机、物配置，如表4。

(2) 同一掌子面3种作业方式的成本分析(折算到每立方混凝土)，如表5。

表4 同一掌子面湿喷机械手、人工湿喷、人工干喷作业方式人、机、物配置情况表

表5 同一掌子面湿喷机械手、人工湿喷、人工干喷作业方式成本分析表

根据表5分项成本分析的结果，在同一个掌子面1个月喷射1 000 m3混凝土的情况下，3种作业方式的综合成本如表6。

表6 同一掌子面湿喷机械手、人工湿喷、人工干喷作业方式综合成本表

综上所述，湿喷机械手经济性优于其他2种作业方式。

2.4 人文环保方面对比

干喷：施工粉尘大，作业环境差，对施工人员身体健康危害较大；回弹量大，水泥、速凝剂等与洞内积水一块排至洞外，水质影响较大，不利于环保。

湿喷:施工粉尘小，作业环境相对较好，大大降低对人身体的危害程度。

3 湿喷机械手设备

3.1 湿喷机械手市场现状

在国外湿式混凝土喷射机已经成为喷混凝土作业的主要机具，很多国家应用率达到80%以上。在中国湿喷技术起步较晚，2010年以后随着多家实力企业陆续进入这一领域，并推出一系列湿喷机械手产品，行业开始实现飞跃发展[1-2]。据初步统计，今年以来行业重点企业与2016年同期相比，湿式混凝土喷射机市场销量增加了30%以上。调查显示，其在中国的大规模应用，始于蒙华铁路建设。

湿喷机械手作为喷锚支护作业的主要设备，可广泛应用于矿山巷道、铁路和公路隧道、水利涵洞、各地下工程、高层建筑基坑、军事工程等施工中。相比较传统的干喷机作业，湿喷机械手作业可以极大降低机旁和喷嘴外的粉尘浓度，有效消除对工人健康的危害[3-13]。

3.2 存在的问题

(1) 由于起步较晚，目前中国市场上真正具有竞争力的湿喷机械手品牌并不多，五新隧装、铁建重工、长沙科达、佳乐建机、河南耿力等作为市场上的主流品牌，占据了80%左右的市场份额；

(2) 优秀操作手匮乏；

分析：从题意和图形可知，A、C不相邻，B、D也不相邻，也就是A、C可以同色或不同色，B、D也如此；由此问题可较为直观地分为4类：①A、C同色，B、D也同色，有4×3=12种；②A、C同色，B、D不同色，有4×3×2=24种；③A、C不同色，B、D同色，有4×3×2=24种；④A、C、B、D都不同色，有4×3×2×1=24种.根据分类计数原理，故选择B.

(3) 操作手水平参差不齐，很少能最大化地发挥设备的功效；

(4) 施工企业的不规范操作影响湿喷机械手推广；

(5) 部分施工企业设备管理人员脑海中没有保养概念，这就导致设备长期处于“亚健康”状态。

3.3 国内外湿喷机械手设备

国外生产喷混凝土机械手的厂家以西欧为主，如瑞典斯塔比莱托(Stabilator)公司的Robet-75型机械手、瑞士迈纳迪尔(Meynadier)公司的MeycoRobojet机械手、瑞士阿利瓦(Aliva)公司的Aliva-Matico 305型机械手、法国诺麦特(Normet)公司生产的能安装在PK4000型卡车上的机械手、德国普茨迈斯特-韦克(PutzmeisterWerkMaschinenfabric GmbH)公司生产的大象牌机械手及日本生产的机械手等等。对于大断面，国外已有2～3臂的喷射混凝土机械手在使用中，所有这些机械手均可以实现遥控操作[14]。

这些机械手在施工中都取得了很好的实绩，但由于进口的机械手价格较高，基于中国施工现状来看，国内设备在性价比上更具优势。